▲一则引起巨大波澜的消息
镓、锗都是现代半导体产业中大量使用的稀有元素,受篇幅限制,本文以影响力较大,也更具代表性的镓元素及附属产物为例,简单列举当下国内镓元素生产产业状况,以及限制出口带来的变化。“全球镓金属储量仅23万吨,中国就有19万吨”、“去年全球镓金属产量300吨,其中290吨出自中国”,是管制措施出台后,最广泛也很令人振奋的描述,只可惜这两句话早就过时了。“23万吨镓”是很多年前统计,不少媒体因种种原因沿用,各国表面公开的基础储量数字。在这个统计口径下,中国其实仅有4.35万吨镓,非洲有5.39万吨,而澳大利亚则高达4.95万吨(美国仅0.45万吨)。实际上随着地质勘探的继续,全球探明镓储量已经达到100万吨以上,其中中国内蒙古准格尔,在2010年发现超大型镓矿(煤伴生),初步估算储量约85.7万吨,远景储量则在300万吨以上。
▲近几年国内镓产地仍然以山西为主
因此,当下全球对镓储量的估算是在100万吨以上,其中中国储量在80%至85%左右。至于镓产量,2002年以前美国一直主导全球镓供应,这也就是2001年3月末,全球粗镓价格一度飙升到2300美元每千克的直接原因。随后中国镓产业开始发力,到2007年就成为全球最大镓出口国,之后份额、产量一路上涨至今。以2019年为例,全球共生产粗镓324吨,其中中国生产310吨,俄罗斯、乌克兰各产生4吨,日本、韩国也各生产3吨。换句话说,中国镓储量和全球占比,甚至年度镓产量以及全球占比,均比外界广为流传的数据更理想。然而,即使是这种态势,也不可能凭借限制镓出口,立即扭转国内在半导体领域的劣势。
▲处于战争状态的俄罗斯和乌克兰原本也是镓产地
想要更进一步了解镓产业的情况,就必须要了解四个名词——原生镓、再生镓、精镓和粗镓。所谓原生镓,就是最符合外界印象中,从矿厂直接出产的镓;再生镓则是从废弃、无法使用的镓制品中,二次提炼回收的镓;精镓一般指纯度在99.999%以上(也就是5N级别)的镓,具备工业直接使用价值;粗镓则是指3N、4N级别的镓(也就是纯度99.9%和99.99%),需进一步提纯才能使用。还是以2019年为例,当年商业统计口径生产原生镓374.6吨,再生镓约140吨,合计514.6吨。同年中国在生产310吨粗镓之外,还生产精镓126.2吨,合计436.2吨。而按照估计,全球2019年镓产能已超过1000吨,其中只有不到600吨产能在中国,剩余产能中,仅日本、德国、英国、美国、加拿大多年发展的再回收产能,就超过100吨。
▲先进战斗机雷达的制造目前离不开氮化镓
换句话说,某些文献中,认为中国一旦断绝镓供应,欧美就会“举手投降”的观点,其实是站不住脚的。一方面,国内镓产业产出仍然以原生粗镓为主,真正在半导体工业中大规模使用的高纯度精镓,仍然以日本和欧美为主要产地。另一方面,镓金属的特殊性质,使得其再回收比例很高,当下就已达到每年上百吨的水准,一旦断绝供应还有进一步提供空间。因此,在中国断供后,欧美半导体产业完全可以凭借成熟的镓回收产业,坚持两到三年时间,然后再由新组建的粗镓产业对接精镓产业填上空缺。毕竟粗镓其实并不是难度特别大的产业,国内1957年在山东建成第一个镓生产车间,当年就能生产镓1.85吨。以现阶段国际对镓需求和探明储量,恐怕欧美重建供应体系的难度,远没有外界认为那么大。当然,失去了中国大量供应后,镓价格上涨还是避免不掉的。
▲驱逐舰大型相控阵雷达消耗的镓数量更加惊人
其实换个角度也能想明白,假如限制镓出口真有釜底抽薪的能力,国内不可能一直不使出这一招杀手锏,欧美也不可能不惦记这一手的杀伤力。就如同欧美对中国芯片限制,没有如其想象的那样直接打倒中国一样,中国限制镓出口,同样也不会像民间想象的那样一击致命。国内之所以在这个关键时刻管制镓、锗出口,最关键的目的是推动镓、锗产业,甚至是整个稀土产业的升级。还是以镓为例,国内在2019年生产的356吨原生镓中,有262吨供国内产业消耗,只有91.3吨直接对外出口。即使以峰值500美元每千克的价格估算,也不过4500万美元左右(实际出货价在4000万美元左右),连半架波音737-800都买不到。
▲国内镓产业存在严重的被剥削情况
问题就在这里,除在南非的少量发现外,全球并没有真正意义上的镓矿,都是在铝、锌以及煤加工生产中(现阶段以铝为主),获得伴生镓,提炼工序繁琐,环境污染代价很大,最终经济收益却屈指可数。再想到2000年前后镓约600美元每千克的价格,和现在400至500美元每千克的价格,书本上“发达国家依托先发优势,剥削低级工业国原材料”的描述,在这一刻显得异常淋漓。国内如果不想再憋屈下去,唯有发展完善的镓产业体系,对外出口高附加值的镓工业制品,而不是直接售卖超低价原材料。
此次以外部压力为催化剂,实行管制出口,推高全球相关产品价格,逐步构建镓制品内循环,促进镓制品甚至整个稀土产业的升级,才是长远之计。这注定是一个长时间斗争,认为轻轻出手就让欧美束手无策,甚至影响高性能军用雷达生产,以至于连战斗机、军舰都无法再产,显得是想太多了。