一克只賣2塊5的金屬,，憑什么成為半導(dǎo)體關(guān)鍵材料,？

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全球第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的命脈,，拿捏住了,。

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7月3日，商務(wù)部,、海關(guān)總署發(fā)布公告,，宣布中國將從8月1日起，對鎵和鍺2種金屬的相關(guān)物項實(shí)施出口管制,。

所有相關(guān)產(chǎn)品的出口,，都要向商務(wù)部提出申請，進(jìn)行嚴(yán)格審查,。

這次限制出口,，意義何在?

98% vs 2%

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簡單說，就是有能力在短期內(nèi)影響整個產(chǎn)業(yè),，而以這個產(chǎn)業(yè)為支點(diǎn)的,、人類社會最重要的一個萬億產(chǎn)業(yè)，未來也將被重重撼動,。

說“影響整個產(chǎn)業(yè)”,，是因為中國在這方面有絕對的控制權(quán),。

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這里先說說具有代表性的鎵,。

目前全球金屬鎵的儲量約為27.93萬噸，而中國的儲量最多,，達(dá)到19萬噸,，占全球儲量的68%左右。

當(dāng)然,，從儲量上看,，68%的占比雖然高，但依然有3成在外面,，顯然稱不上能“絕對控制”,。

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但是,，儲量只是儲量，不是產(chǎn)量,，落到實(shí)際生產(chǎn)上又不同,。

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根據(jù)美國地質(zhì)勘探局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年,，全球總共生產(chǎn)了430噸鎵,，我們一家就生產(chǎn)了420噸，第2名是俄羅斯,，生產(chǎn)了……5噸,。

420：5：3：2，中國貢獻(xiàn)了全世界98%的鎵產(chǎn)量,，這就是當(dāng)前全球鎵產(chǎn)業(yè)的基本格局,。

那么，有沒有可能其他國家迅速推動那剩下32%的鎵儲量進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié),，替代中國的鎵呢,。

基本沒有可能。

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因為鎵作為典型的稀散元素,，并不會像大多數(shù)人認(rèn)識的鐵,、銅、鉛鋅等金屬一樣,，獨(dú)立形成大規(guī)模礦藏,，基本上都是在鋁土礦和鉛鋅礦中形成伴生鎵礦床。

可以說,，在現(xiàn)代金屬生產(chǎn)鏈條上,，鎵其實(shí)是鋁或鋅的副產(chǎn)品。

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根據(jù)公開資料,，目前全球90%以上的原生鎵都是在生產(chǎn)氧化鋁的過程中提取的,。

國內(nèi)金屬鎵生產(chǎn)的龍頭企業(yè)——中國鋁業(yè)公司、東方希望(三門峽)鋁業(yè)有限公司,，光看名字就知道他們主要業(yè)務(wù),。

要大規(guī)模生產(chǎn)鎵，就要大規(guī)模開張氧化鋁生產(chǎn)線,。

然而,，鋁是一種早就被人類大規(guī)模生產(chǎn)和使用的金屬，產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)成熟穩(wěn)定,，這意味著絕大部分氧化鋁產(chǎn)品的生產(chǎn)不存在決定性的技術(shù)壁壘,，不能帶來很高的附加值，賺錢的就是靠擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模和上下游整合帶來的極致成本壓縮,。

在這方面,，“制造業(yè)規(guī)模連續(xù)13年全球第1”和“全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列全部工業(yè)門類”的中國顯然具有優(yōu)勢,。

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去年，中國生產(chǎn)了全球57%的氧化鋁,，這還是全球氧化鋁處于產(chǎn)能過剩狀態(tài),，國內(nèi)全行業(yè)開工率80%的情況下。

如果國外要大興工程,，再造一個氧化鋁產(chǎn)業(yè)鏈,，要付出的成本將是天價。

不過,，目前有一種說法是,，日本等國正在大力推進(jìn)回收再生鎵，以后只要回收已有的鎵產(chǎn)品,，可以很大程度替代從中國進(jìn)口的鎵原料,。

但是根據(jù)USGC的《2023礦產(chǎn)商品概要》，只有紐約1家工廠會在生產(chǎn)砷化鎵器件的過程中回收廢料生產(chǎn)再生鎵,。而從舊產(chǎn)品中提取再生鎵的數(shù)量,，文件顯示為“0”(none)。

也就是說,，至少在美國,，所謂再生鎵，其實(shí)也只是原料鎵精細(xì)加工的產(chǎn)品,，依然需要使用原料鎵,。

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而在7月6日，在被問及這兩種關(guān)鍵金屬的戰(zhàn)略儲備情況時,，美國的回復(fù)是“目前沒有鎵的庫存儲備”,。

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撬動萬億產(chǎn)業(yè)的支點(diǎn)

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盡管中國掌控著鎵的生產(chǎn)，但如果鎵是沒什么用的東西,，那這種掌控力也就毫無意義,。

但是事實(shí)是，鎵的作用實(shí)在是太大了,，大到影響國家乃至人類的未來,。

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之所以這么說，是因為鎵基本上綁定了3個字：

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半導(dǎo)體,。

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砷化鎵作為第二代半導(dǎo)體材料的代表,，在高頻,、高速,、高溫及抗輻照等微電子器件研制中占有主要地位，尤其是許多高精尖軍工產(chǎn)品不可或缺的部分,。

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而在風(fēng)起云涌的第三代半導(dǎo)體大潮中,，氮化鎵和碳化硅一起,，并列第三代半導(dǎo)體材料的“雙子星”地位。

與傳統(tǒng)材料相比,，第三代半導(dǎo)體材料的核心優(yōu)勢在于更寬的禁帶寬度,，使得它們具有高熱導(dǎo)率、高擊穿場強(qiáng),、高飽和電子漂移速率和高鍵合能等優(yōu)點(diǎn),，更適合制造耐高溫、耐高壓,、耐大電流的高頻大功率器件,。

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當(dāng)然，單純從第三代半導(dǎo)體市場本身來看,，盤子并不大,。

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2021年，綜合Yole,、IHS的數(shù)據(jù)顯示,，全球SiC和GaN的整體市場規(guī)模達(dá)24.16億美元，較2019年增長了50.9%,。經(jīng)初步估計,，2022年全球SiC和GaN的整體市場規(guī)模或達(dá)到31.22億美元,。

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TrendForce集邦咨詢研究預(yù)測,，在主要應(yīng)用領(lǐng)域——功率器件方面，碳化硅功率器件到2025年的全球市場規(guī)模將達(dá)到33.9億美元,，而氮化鎵功率器件市場規(guī)模將達(dá)到8.5億美元,，合起來只不過40億美元出頭。

在可以預(yù)見的未來,，整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的主角還是第一代半導(dǎo)體構(gòu)筑的集成電路產(chǎn)業(yè),。

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不過，直接產(chǎn)值不高,，不代表不重要,。相反，隨著人類社會電氣化程度的加深,，高頻大功率器件的重要性將日益凸顯,。

第三代半導(dǎo)體就好像一個杠桿支點(diǎn)，撬動著多個重要產(chǎn)業(yè)的未來,。

其中影響最直接的,，當(dāng)屬電動汽車產(chǎn)業(yè)。

拋卻社會對新技術(shù)的習(xí)慣性妖魔化，電動汽車要在消費(fèi)者中推廣,，依然存在一個應(yīng)用上的致命問題——續(xù)航焦慮,。

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要破解續(xù)航焦慮，主要方法有二,。一是增加電池,，加強(qiáng)蓄能能力，但受制于成本和電池重量,，電池增加存在經(jīng)濟(jì)性上限;第二個方向則是使用高功率充電樁,，提高補(bǔ)能效率，讓充電和加油一樣快,。

根據(jù)P=UI的功率公式,，要提高功率，要么加大電壓,，要么加大電流,。

如果要加大電流，那就必須面對電流熱效應(yīng)帶來的損耗,。根據(jù)Q = I^2Rt的公式,，在同樣的線路和充電時間中，如果電流增大,，那么發(fā)熱將以指數(shù)增長,，不僅對汽車、充電樁的散熱系統(tǒng)有嚴(yán)苛的要求,，造成成本飆升,，還讓大量能量白白損耗。

所以電動汽車上高壓平臺,，成為行業(yè)公認(rèn)的選擇,。

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當(dāng)然不僅是充電，高壓平臺也會降低車內(nèi)電路和器件運(yùn)作的損耗,，反過來也增加了續(xù)航,。

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目前受制于硅基功率器件的性能，市面上絕大部分電動汽車還在使用400V平臺,。

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但是業(yè)內(nèi)估計,，今年以內(nèi)，800V平臺就會成為行業(yè)新的“內(nèi)卷”領(lǐng)域,。

反過來說,，與之相適應(yīng)的第三代半導(dǎo)體新器件開發(fā)，也到了迫在眉睫的時候,。

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這里說的第三代半導(dǎo)體新器件,，主要還是碳化硅,。

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因為到目前為止，氮化鎵還不能承受太高工作電壓,，在800V電壓平臺上，碳化硅的高壓工作特性會更具有應(yīng)用優(yōu)勢,。

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氮化鎵則更側(cè)重高頻應(yīng)用,，主要在電動汽車OBC、DCDC,、儲能電源系統(tǒng)等環(huán)節(jié),，以及小容量、高端光伏逆變器中,，或者是在智能手機(jī),、5G基站等通訊領(lǐng)域提供射頻信號和天線之間的最后一級功率放大。

但是在未來,，隨著氮化鎵耐壓能力進(jìn)一步提升,，其在性價比方面的優(yōu)勢將被放大，在新能源市場的應(yīng)用優(yōu)勢將越發(fā)明顯,。

如果氮化鎵能應(yīng)用于電動汽車動力系統(tǒng)的主逆變器,，從而獲得與碳化硅相當(dāng)?shù)捏@人高容量，就將釋放巨大的市場增量,。

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前瞻根據(jù)EV volume和Statista的數(shù)據(jù)并結(jié)合近年來全球新能源汽車市場價格變化情況預(yù)測,，2023年全球新能源汽車市場規(guī)模為4576億美元，到2028年,，這個市場規(guī)模就將突破萬億美元,。

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中國手中每年“區(qū)區(qū)”400多噸產(chǎn)量的鎵，以2022年均價2500元/公斤計算,，市場規(guī)模不過10億人民幣,，未來卻有可能成為撬動這個萬億美元市場的關(guān)鍵因素。