作者 编辑 | Jason
近日，国内出口管制的一则消息，使小金属镓与锗推到了市场的“镁光灯”下。7月3日晚间，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》。公告显示，根据相关规定，为维护国家安全和利益，经国务院批准，决定对镓、锗相关物项实施出口管制。公告将自2023年8月1日起正式实施。
中国是镓、锗金属产品在全球范围内最大的生产国和出口国。平日里“存在感”极低的镓、锗金属相关上市公司也因为公告而受到高度关注，稀土、有色等周期股集体走强，云南锗业连续三个交易日涨停（7月4日、5、6日）。镓、锗和硅一样，都是半导体材料。锗是半导体材料的“初代王者”，早期的半导体收音机用的大多都是锗基晶体管；而镓被冠之“半导体工业新粮食”的美誉，作为半导体材料的后起之秀，不少人称其为未来的王者，今天我们来了解一下。很多人对镓这种金属还是比较陌生的，它其实是第一个被先“预言”后发现的化学元素，1875年，法国科学家布瓦博得朗在闪锌矿矿石中首次发现了镓，印证了门捷列夫1871年的猜测。在地壳中，镓的含量仅为0.0015%，这个含量连硅的零头都不到（硅在地壳中含量约26.3%），它往往以伴生的形式藏于身于铝土矿和铅锌矿中。目前，镓的世界总储量大概为23万吨，而中国储量约占到了8成以上，约19万吨。镓是一种低熔点高沸点的稀散金属，具有高导电性、中等导热性和液态低毒等特性。它本身其实并不是半导体，但可以与砷、氮、硒、碲、磷、锑等金属和非金属形成的一系列镓基化合物，而这些镓基化合物是优质的半导体材料，可以提供更快的运行速度、更低的功耗或更高的耐热性，是研制微电子器件和光电子器件的重要材料，可以说镓引领了半导体材料的发展方向。在镓基化合物中，目前主要有砷化镓（GaAS）、氮化镓、氧化镓三种。其中，砷化镓是第二代半导体材料的代表之一，因其价格昂贵，被誉为“半导体贵族”，具有高频、高速、耐高温、低温性能好、噪声小及抗辐射强等优点，在微电子器件领域中占有主要地位。它是一种既可以做半绝缘体又可以做半导体的材料。半绝缘型砷化镓主要用于制作射频器件，半导体型砷化镓主要用于制作光电子器件，包括LED、激光器等。随着5G通信、新一代显示(MiniLED、MicroLED)、可穿戴设备等新兴市场的驱动，砷化镓的市场规模正持续扩大。尤其在4G/5G智能手机领域，砷化镓成为了手机射频功率放大器（PA）及射频开关等手机射频器件的核心材料，凭借电子迁移率比硅高6倍的优势，砷化镓被大量应用到大于2.5G比特／秒的光通信传输系统中。全球砷化镓厂商主要有德国Freiberger、日本住友、中国先导集团、美国AXT等，这四大厂商共占有大约79%的全球市场份额。氮化镓（GaN）是一种非常坚硬且在机械方面非常稳定的宽带隙半导体材料，最早应用于光电领域，用做LED芯片材料。作为第三代半导体材料的代表之一，与砷化镓材料相比，它具备禁带宽度大、功率大、高频性能好、效率高、成本低等优点，应用于射频领域与功率器件，如5G通信基站、手机射频器件、激光雷达、数据存储等领域。不仅如此，对于氮化镓来说，因为其具备了高击穿电压、高电荷密度和高电子饱和速度的组合性能，一直被认为是国防广泛应用的首选材料，可以说是新一代有源相控阵雷达的首选。例如我国的歼-20B隐形战斗机就配备了氮化镓有源相控阵雷达，该技术领先于美军F-35战机所配备的砷化镓相控阵雷达；美军的SPY-6系列雷达同样采用了氮化镓技术的发射/接受组件。2002年，Lester F. Eastman和Umesh K. Mishra撰文谈到当时功率半导体领域一项长期发展的技术“氮化镓”时，他们将其器件称为“迄今为止最坚固的晶体管”。无可厚非，他们的观点是没问题的，氮化镓的宽带隙和其他品质使我们能够利用这种材料的高电场耐受能力，从而使器件具有前所未有的性能。►不过，即使如此，我们还是会问，还有比GaN更好的东西吗？►有什么能使电力电子设备进一步缩小，进一步减轻飞机和汽车的负担吗？事实证明，有的，答案就是——第四代半导体材料代表的氧化镓（Ga2O3）。凭借其在接近5电子伏特的宽带隙，氧化镓领先氮化镓（3.4eV）一英里，与硅（1.1eV）相比，领先优势更是大到一个马拉松。如今以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料发展风头正劲，据集邦咨询预计2023年整体碳化硅功率元件市场产值达22.8亿美元，年成长41.4%，至2026年碳化硅功率元件市场产值可望达53.3亿美元。尽管短期内氧化镓还有诸多技术瓶颈有待突破，距离真正规模化、商业化量产还需要一定时间，但是与碳化硅相比，氧化镓在性能和成本上更具优势，业界普遍认为，未来氧化镓极有可能成为碳化硅的有力竞争对手，在高功率、大电压等应用领域或将大放异彩。不难看出，作为21世纪的新兴矿产材料，镓具有不言而喻的战略意义。以镓金属为基础制备的一系列化合物，是如半导体材料、光学电子材料、特殊合金、有机金属材料和新型功能材料等，通信、军工、航空航天、新能源、医药等高新技术领域重要的基础材料之一，是我国抢占战略高地的关键，也是我国积极发展集成电路、信息网络、新能源等新兴产业的主战场，是“保证我国矿产资源安全计划”的关键矿产和战略资源。
1.政知见：实施出口管制！这两种战略性矿产是用来做什么的？
2.芯光社ChipHub：第二代半导体贵族：砷化镓到底有多牛逼？
3.差评：一年只能卖几百吨的镓、锗，凭啥值得我们限制出口？
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