美国战略与国际研究中心 (CSIS) 最近发布的一份报告对中国对镓的控制提出了警告。镓是一种对生产用于美国先进军事技术和人工智能芯片的高性能微芯片至关重要的矿物。该报告强调了中国数十年的产业政策如何让该国几乎垄断了镓，而镓是制造为关键国防系统提供动力的微芯片所必需的材料。
2023 年 7 月 3 日，中国商务部宣布对镓出口实施新的限制，该限制将于 2023 年 8 月 1 日生效，这一问题因此而备受关注。这些限制已经扰乱了全球供应链，提醒人们中国愿意利用关键矿产作为地缘政治冲突的筹码。
报道称，“数十年的全面产业政策使中国几乎完全垄断了镓，而镓是一种关键矿物，用于生产为美国一些最先进的军事技术提供动力的高性能微芯片。”
镓的独特性能对于制造微芯片至关重要，而微芯片为从先进武器到复杂通信系统等各种技术提供动力。该报告强调了人们对中国控制镓精炼的担忧，并强调迫切需要实现供应链多元化以减少依赖。
根据美国地质调查局的数据，2022 年，中国生产了全球 98% 的镓和 60% 的锗。这种主导地位源于中国在铝生产方面的领先地位，而大多数镓都是从铝中提取出来的。慷慨的政府补贴和税收优惠推动了中国国内金属行业的增长，使其超越了全球生产商，成为为数不多的镓供应国之一。
新的出口限制措施导致欧洲的镓价格在过去一年中上涨近一倍。中国称这些措施是出于保护国家安全的必要，以应对美国的制裁。
“北京最近限制镓出口的举措暴露了华盛顿及其盟友降低关键矿产供应链风险的必要性。如果不能解决镓供应链中明显的漏洞，可能会给美国及其盟友带来严重的国家安全和经济挑战。”
中国利用其在镓领域的主导地位来对抗西方的贸易压力。中国占据了全球近 80% 的市场，因此宣布限制镓和锗的出口令整个行业都受到了冲击。
中国在镓领域的主导地位：国家安全风险
镓对许多人来说可能是一个陌生的术语，但它在现代电子产品中起着不可或缺的作用，尤其是在国防领域。它的特性使生产对先进军事能力至关重要的专用半导体成为可能，包括下一代导弹防御、雷达系统、电子战和通信设备。镓供应链中的任何中断都可能严重影响美国及其盟国的国防工业，导致数千亿美元的潜在经济损失。
中国对镓供应的严格控制是美国及其盟友的一大弱点，而北京似乎随时准备利用这一弱点。然而，美国及其合作伙伴可以采取一些明确的措施来减轻这种风险，减少对中国关键矿产的依赖。
镓长期以来推动着军事技术的进步。20 世纪 70 年代，美国国防高级研究计划局 (DARPA) 在开发砷化镓 (GaAs) 方面发挥了关键作用，这种化合物彻底改变了美国的全球定位系统 (GPS)、精确制导武器和雷达。GaAs 至今仍广泛应用于现代电子产品，包括智能手机。
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最近，DARPA 的支持促成了氮化镓 (GaN) 的开发，这种化合物可实现重大技术突破。GaN 正在改变现代雷达系统，使它们能够从更远的距离追踪更小、更快、数量更多的威胁。许多先进的雷达系统都依赖于数千个基于镓的芯片。
美国及其盟军正在迅速为关键平台采用 GaN 增强型雷达。2019 年，雷神公司获得了一份价值 3.83 亿美元的合同，为美国陆军的低级防空反导传感器 (LTAMDS) 制造六台基于 GaN 的有源电子扫描阵列 (AESA) 雷达。这些雷达正在被整合到爱国者导弹防御部队和其他系统中。2023 年 6 月，波兰成为 LTAMDS 雷达系统的第一个外国买家，预计其他美国盟友也将效仿。
中国的镓出口限制：人工智能的定时炸弹
中国对关键半导体材料的出口管制已经影响到供应链，引发了人们对先进芯片和军用光学硬件可能出现短缺的担忧。这些短缺还可能影响开发人工智能芯片所需的矿物。
受人工智能热潮的推动，过去一年人们对半导体的兴趣激增。镓具有独特的特性，是生产先进人工智能芯片的关键。镓供应的任何中断都可能对人工智能的开发和部署产生重大影响。
镓是人工智能芯片生产的关键成分。砷化镓（GaAs）广泛用于高频晶体管和集成电路，对人工智能芯片的高速处理能力至关重要，而高速处理能力对于机器学习和自然语言处理等任务必不可少。
《金融时报》的另一篇报道强调了这一严峻形势，一位业内人士透露，中国对镓供应的依赖程度很高。受出口管制影响的公司报告称，虽然一些大宗货物仍在继续运输，但自实施限制以来，整体出口量已下降了约一半。如果中国进一步减少镓出口，储备可能会耗尽，导致短缺。
一家大型半导体材料公司的消息人士告诉英国《金融时报》：“中国的情况很危急。我们依赖他们。”该消息人士补充道：“如果中国像上半年那样减少镓出口，那么我们的储备就会被消耗，就会出现短缺。”
镓出口制裁使 20 家美国公司面临价值 8 万亿美元的风险
中国对镓出口的制裁可能危及 20 家美国大公司，总价值达 8 万亿美元，其中包括 Nvidia、英特尔、高通、苹果、MicroVision、微软、AMD、博通、德州仪器和 ADI 公司。
其他公司包括雷神公司、诺斯罗普·格鲁曼公司、Skyworks Solutions、Lumentum Holdings、II-VI 公司、安森美半导体公司、Cree（Wolfspeed）、Qorvo、Marvell Technology、GlobalFoundries、Lam Research 和应用材料公司。这些公司严重依赖镓基芯片，而镓基芯片在商业和国防领域都越来越重要。
镓在射频技术中的作用使其成为 5G 基站硬件的关键，因为 5G 基站硬件需要高频接收器。氮化镓 (GaN) 在电力设备中的应用也越来越广泛，有助于高效地为智能手机、笔记本电脑、电动汽车和数据中心供电。苹果等消费电子巨头已开始在下一代充电器中加入 GaN，这标志着更广泛的行业转变。镓对太阳能电池和电动汽车等绿色技术也至关重要。
随着芯片制造技术的进步不断突破硅基技术的极限，镓的重要性预计将不断增加。行业专家预测，到 2030 年，全球 GaN 芯片市场的年增长率将达到 25%，其中大部分增长将由国防应用推动，这凸显了镓对美国及其盟国军事现代化的战略价值。
2023 年，雷神公司的一位高管指出，GaN 是他们生产的几乎所有先进国防技术的核心。
最后的想法
报告最后发出了严厉警告：如果美国在开发先进半导体方面落后于中国，它将在关键的军事和经济技术方面落后。中国强大的国内镓基芯片生态系统已经使其在军事发展方面占据优势。如果中国继续主导镓供应链并提高其芯片生产能力，它可以保护自己免受全球供应链中断的影响，同时对其他国家造成损害。中国最近的镓出口限制表明，中国越来越有信心向竞争对手施加成本，同时将对中国企业的影响降至最低。
