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镓、锗一年只能卖几百吨 我们为啥要限制出口?大国重器!

近日,商务部、海关总署发布了《 关于对镓、锗相关物项实施出口管制的公告 》( 以下简称《 公告 》)。

从 8 月 1 日起,一大批诸如金属镓( Ga )、氮化镓( GaN )、金属锗( Ge )、锗外延生长衬底等等产品,想要卖到海外,就必须要向中国商务部申请许可证。

申请的时候还得主动报告买家是谁,干什么的,买了回去要干嘛。

这一下,海内外一堆媒体都炸开了锅。

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镓和锗对于很多人来说还是比较陌生的,但和硅( Si )一样,它们都是半导体材料。

不同的是,锗是半导体材料的初代王者,在人类利用硅之前,它基本就是半导体的代名词。

理论上不计成本的话,完全可以用锗平替现在的硅做出各种芯片,甚至还能有更低功耗等优势。

早期被叫做半导体的收音机用的就是锗基晶体管:

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但由于成本、工艺、不耐高温等问题,锗在上世纪 60 年代后就被硅赶下了半导体王座。

镓生产出的半导体材料被叫做化合物半导体,例如这些年常见的氮化镓、砷化镓( GaAs )们,都是眼下当红的后起之秀,被不少人看作是未来的王者。

它们的出现,弥补了硅基芯片的劣势,在一些高压、高频、高辐射的工作环境,就得派“ 镓人 ”上场了。

所以,相对硅来说,镓和锗都是偏小众的用料。这个市场规模到底有多小呢?

给大家看几组数据,2021 年全年我国镓产量只有 430 吨,而夸张的是,这已经占比全球产量 90% 以上,断层第一的水平了。

另一边的锗也是类似,我国在 2021 年供应了全球 68.5% 的锗,又是断层第一,可这一年全球锗的产量总共也就 130 吨左右。

而半导体界老大哥硅,在 2021 年,光我国就足足生产了 260 万吨。

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所以,镓和锗现在市场需求根本就不大,我们这么大张旗鼓地限制出口有意义么?

当然有意义,因为从产量和市场,并不一定能反馈材料的重要性。

相反,在一些特定领域,它们俩甚至有点不可或缺。

拿锗来说,虽然在芯片领域完败给了硅,但它却在光纤通信、夜视技术和光伏领域焕发了第二春。

光纤通信一直被宣传成信息时代的“ 高速公路 ”,而锗就是高速路的“ 铺路石 ”,因为以锗合成的四氯化锗( GeCl? )是制作光纤的必备原料。

而凭借着良好的抗空间辐射和耐高温性能,更高的光电转化效率和更低的发电成本,大部分天上飞的卫星也都得用锗基的太阳能电池。

更不要说在红外光学成像系统里,镜片啥的都得靠锗。

而哪里最需要红外光学成像,不用我多说了吧。

所以,美国从 1984 年就将锗作为国防储备资源进行保护,近几年更是基本不再采锗,全在薅大家伙的资源。

美国政府发布的《2022年对美国国家安全至关重要的矿物清单》镓和锗都名列其中

相较于锗,镓的应用范围还要更广点。

像是用了氮化镓材料的充电器,能让你出差少背个几斤;砷化镓做出的功率放大器,更是4G 、5G 的刚需。

而且,几十年来,“ 镓人 ”一直是军用设备的心头好。

20 年前砷化镓做成的芯片,替代掉了用来放大微波功率的行波管,直接让战斗机都能戴上小巧的有源相控阵雷达,直接把战斗机攻防技术提升到了一个新领域。

而如今,各国又都在陆续将砷化镓替换成氮化镓,进一步提升雷达效率。

甚至,美国都在公开文献里承认“ 镓人 ”的特殊性:“ 砷化镓做的国防部署,目前还没有其它替代品。”

用一个不是非常恰当的比喻,镓和锗算是一种半导体味精。

没了这俩谈不上活不下去,但你想吃得香吃得鲜,那就得高汤慢熬。

而在一些特定领域,它们可以说是“ 行业脊梁 ”。

这不,《 公告 》才刚出,就已经有美国公司坐不住了。

半导体公司 AXT 赶忙在官网上发通告说,马上就让中国子公司申请出口许可,大家不要担心。

而为什么咱们能这么自信地限制镓和锗的出口呢?

最根本原因还是咱阔。

目前,镓的世界总储量约为 23 万吨,中国储量约占世界总储量的 8 成以上。

类似的,而根据美国地质调查局( USGS )的数据,全球已探明的锗资源储量达 8600 吨,中国储量占全球的 4 成以上。

更关键的是,在储量之外,镓和锗的产量更依赖于“ 制作手法 ”。

以镓为例,世界上基本就没有专门产镓的生产线,你想想,就这么点需求专门弄个生产线,活都活不下去,何必呢?

这是因为绝大多数的镓,是生产氧化铝( Al2O3 )时的“ 赠品 ”,而世界上最大的氧化铝产能国是哪儿呢?

没错,还是中国。

去年我们占到了全球氧化铝产量 57%,再凭借着全球最完善的镓提取技术,可不就把全球的镓需求给包圆了吗?

锗这边情况也差不多,前面我们说了中国是世界上第二大锗资源国,排第一的其实就是美国。

可美国的锗矿质量不行,大都是铅锌伴生矿为主,你要产锗就得靠铅锌的开采。

结果美国的铅锌行业规模又很小,所以锗的开采量自然提不上去。

我国的锗主要来自褐煤矿,开采比较方便,同时褐煤本身的需求量又大,所以一不小心又成了锗的产量第一。

面对这两种材料,如果硬要在国外重新再建生产线、再靠自己造,一方面原材料储量可能就不大够,另一方面要花的钱又得不偿失。

所以以前从中国买买买就完事的那些企业组织,最近免不了要难受了。

当然,有些网友把这次管制行为,看作是对西方封锁咱们芯片的反制啥的。

倒也不一定。

我们再看回《 公告 》原文,其实都把这次管制原因讲清楚了:“ 为维护国家安全和利益 ”“ 对国家安全有重大影响的本公告所列物项的出口。 ”

今天下午的外交部的例行发布会上,外交部发言人毛宁也再次重申:“ 不针对任何特定国家。 ”

其实就是,镓和锗的稀缺性和某些关键领域的重要性,决定了它们本就是重要的战略资源。

早在 2020 年《 资源科学 》的一篇论文中,就评估了 15 种关键金属的供应风险,其中给镓和锗的评价是:“生产集中度很高,进而导致较高的地缘政治风险,并且都具有伴生性,需求增加风险较高,故而整体供应风险水平较高。”

建议大家还是放平心态,到评论区来背背元素周期表,反正我今天已经背到“ 铌 ”了。

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