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中国限制出口镓、锗,在世界掀起巨浪,背后原因揭秘

日期: 来源:我是科学人收集编辑:我是科学人

最近,镓和锗被推上了风口浪尖。

日前,商务部、海关总署发布的《关于对镓、锗相关物项实施出口管制的公告》引发了各界关注。公告显示,根据《中华人民共和国出口管制法》《中华人民共和国对外贸易法》《中华人民共和国海关法》有关规定,为维护国家安全和利益,经国务院批准,决定自2023年8月1日起对镓、锗相关物项实施出口管制。

但为什么选择镓、锗这两种物质?出口管制的背后原因又是什么呢?

镓和锗

揭秘稀有金属——镓、锗

镓和锗,或许在此之前大家都没听说过这两种物质。

事实上,镓和锗这两种金属都是稀有金属,颜色都是银白色,镓在元素周期表中排31,锗在元素周期表中排32,这两种物质就像亲兄弟一样,紧紧挨在一起。

中国是镓、锗两种元素的最大生产国,镓产量占全球95%以上,锗产量占全球67%以上。根据欧洲工业协会关键原材料联盟(CRMA)的数据,中国的镓产量约占全球总产量的80%,锗产量约占全球的60%。这意味着中国在这些战略性领域拥有强大的竞争优势和话语权。

在现代科技领域中,镓和锗扮演着重要的角色。

镓的熔点很低,只有不到30℃,放到手里就能融化,但沸点极高可达2403 ℃,这让镓成为一种用于高度温度计和热敏电阻器等设备中的理想材料,被称为“半导体工业新粮食”。现如今,它主要用于复合半导体、集成电路、雷达、电视和手机屏幕、太阳能电池板等领域。

锗主要用于光纤通信、红外光学、太阳能电池、聚合催化剂及医药等高新技术领域,它在芯片、太阳能电池、生物科技和武器制造中有重要的价值,其中大多数卫星都使用基于锗的太阳能电池。

镓和锗与其他元素组合在一起,可以提高半导体的传输速度和效率。比如镓的化合物氮化镓,美国军方将它用于雷达制造。另一种砷化镓比常用半导体材料矽更耐高温和潮湿,导电性也更好,因此广泛用于高性能芯片。

可以说,没有镓和锗,21世纪以来的很多商用新技术,类似5G、新能源、新能源车、光通信等一大半要受影响。

有专家认为,中国出手对镓、锗相关物项实施出口管制,将影响到第二代、第三代半导体制造,反制力道之大足以掀起半导体领域的海啸。由此可见,镓和锗这两种物质对半导体行业的关键作用。

半导体与稀有金属

为什么是镓和锗?

为什么在众多稀有金属中,偏偏镓、锗被限制出口呢?其实这和这两种物质的开采难度息息相关。

那么,它们是如何被“开采”出来的呢?

事实上,镓在地壳中的浓度很低,在地壳中占总量的0.0015%。在自然界中,是没有独立的镓矿脉存在的,因此镓常以微量元素的形态分散于铝土矿、闪锌矿等矿石中,如想要获取相关物质,人们只能通过提炼铝矿和锌矿中的微量镓来进行操作。

据报道,2021年中国生产了3890万吨铝和656万吨锌,其中仅仅提炼出了420吨镓。

相较于镓而言,锗在地壳中的浓度稍微高一点,含量约为0.0007%。在实际开采中,锗通常和含硫化物的铅、铜以及煤炭等相伴而生,不仅含量少、开采难度大,而且提取也极为麻烦,因此它的产量始终不高。

中国2021年锗产量示意图

由此可知,镓和锗都不是纯金属,因为它们主要以杂质形式存在于其他矿物中。若这样的资源开采情况持续下去,未来金属镓和金属锗可能会严重短缺。而通过管制出口,我国至少能够确保国内半导体产业的稳定发展,减少对外部供应的依赖,国内相关行业的压力也会大大减轻。

纵观世界经济的发展,我国在全球半导体产业链中,仍有很大的进步空间,特别是在芯片设计、制造、封装测试等环节仍然相对薄弱。出口管制措施的发布,不仅能进一步促进国内半导体产业链的建设,推动国内企业加大研发投入,提高核心技术自主创新能力,还能进一步实现半导体产业链的完善和提升。

由此可见,中国对于镓、锗相关物项实施出口管制是从我国的国情出发,根据我国的资源禀赋现状和产业发展情况而作出的决定,是关系到我国相关行业长远发展的重大决策。


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