中国的反制终于来了！
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2023-07-21 17:43
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而中国的镓金属储量居世界第一，约占总储量的80%~85%（数据：中国地质科学院矿产资源研究所）；中国的锗储量占全球总储量41%，仅次于美国（45%）。所以可以说，这两大关键金属是中国 稀土 以外的杀手锏。Part 1
🪨 镓和锗可以用来干吗？
我们在上面这两个图里头，可以看到这几年炒得很火的光伏和芯片（集成电路）。光伏最早有两个路线：一个是薄膜太阳能电池，一个是晶硅太阳能电池。薄膜电池有几种技术路径，之前主要用的是镓的化合物铜铟镓硒。不过如果你有看过我做的当年的光伏巨头——汉能的消亡史 的话，你应该也知道：2009年因为保利协鑫发明了冷氢化工艺量产硅料，所以硅的价格被迅速打下来。在那之后，比起晶硅来说，薄膜在成本方面完全没优势。这个很牛×，转化率可以到30%+（在实验室甚至可以到70%左右）。不过呢，这种电池的成本实在是太贵了（是铜铟镓硒电池的80多倍），加上无害化处理很麻烦（跟砒霜一样是砷化物）。所以目前一般是被用在航空航天，比如咱的天宫和神八，用的就是砷化镓薄膜电池。因此呢，目前镓在地面光伏上的应用，更多是作为晶硅电池的掺杂材料，用来解决PERC组件的光衰减问题。而锗，从原理上来说，晶硅太阳能电池里头，用到硅的地方，基本都可以用锗来替代。不过同样是造价问题，目前这电池还是用在航天领域为主。这次限制出口的氮化镓和氧化镓，可以说是比砷化镓更先进的半导体材料——它可以用来作为5G手机里的功率放大器，也可以用来做VCSEL芯片。VCSEL芯片可以用在手机人脸识别、激光雷达（自动驾驶等场景）或者是光通信（数据中心）上。如果砷化镓没得用了，海外可能会改用磷化铟（InP）来替代。而氮化镓则是第三代——智能手机厂商有不少都在快充里用到了氮化镓。而第四代的半导体材料中，氮化铝和金刚石还有一堆科学问题没解决，所以目前业界比较看好的是氧化镓。使用氧化镓制作的半导体器件可以实现更耐高压、更小体积、更低损耗。以硅为例，会先把单晶硅做成大硅棒，然后再切成圆圆的薄片，这玩意就是晶圆。然后我们再在晶圆上刻蚀、掺杂、氧化和沉积等多个步骤，最后再切成一个个方形的芯片。晶圆的直径越大，每片晶圆上可以切出来的芯片数量就越多。因为沉积、刻蚀、光刻等步骤，无论晶圆的大小如何，时间都是相对固定的。而且生产晶圆时，会有一部分边缘区域无法用于生产有效的芯片，这部分被称为晶圆边缘排除区。晶圆直径越大，这个无效区域占整个晶圆面积的比例就越小，可以减少材料的浪费。目前14nm或更先进制程的芯片基本都采用12英寸晶圆制造。
它可以用导模法做到最大6英寸，所以成本还是压不下来。另外，导模法特别烧钱——它用的坩埚是贵金属铱（Ir）做成的，价格是黄金的三倍。所以这部分后续我们也很难彻底摆脱对外依赖，除非有别的制作大尺寸晶圆的方法被开发出来（像是初创公司进化半导体的「无铱法」）。Anyway，氧化镓的商业化还在努力中，所以也一直有人说——「氧化镓是未来十年的生意。」Part 2
🚧 为什么限制出口镓和锗？
根据商务部跟海关总署的说法，这次限制这两类金属出口，主要是为了「维护国家安全和利益」。翻译一下就是，这个举措是对欧美日等西方发达国家的对等反制——美国拉着欧盟日本搞了一堆打压中国的政策，包括「能源资源治理倡议」「矿产安全伙伴关系」等筹划供应链和产业链联盟，想着把我们甩开。特别是镓和锗下游的半导体产业——美《芯片法案》限制出口高端芯片给我们后，日本5月底也宣布对23种半导体设备和材料进行出口限制；全球最大的光刻机生产国荷兰也在6月底宣布，要进一步收紧光刻机出口政策，9月份后高端DUV光刻机将限制向中国出口。毕竟从储量和产量来说，我国确实是可以影响到镓和锗的全球供应的（特别是镓）。锗的话，虽然美国的储量第一，不过美国1984年就把锗作为国防储备资源进行保护，这几年已基本不再开采了。只看近十年的数据的话，中国累计供应了全球68.5%的锗。所以呢，中国这么一限制，国外的镓和锗的价格可能会被抬高，进而会影响到它们下游对新一代半导体的研发。
当然，从需求的角度来看，毕竟现在这些金属都还没在民用领域广泛量产。不过接下来毕竟咱要密集谈判了，筹码能多一点总归是好事~毕竟出口的生意不给随便做了，国内的供给上来了，价格也会掉下来，就算国外涨价了也不一定能补得上。
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