《功能材料与器件学报》
中国储备大量珍贵资源,制造芯片缺不了它,现如今已对欧美形成垄断态势。
大家都知道工业生产中,稀土扮演着极为重要的角色,而眼下还有一种资源,在芯片制造领域同样占据着重要地位,它就是金属镓。
在国内,我们的储量和产量都位居世界前列,每年大量出口到欧洲和美国。
金属镓究竟有何妙用呢?
本文带您了解国产金属镓的发展状况。
金属镓是一种稀有矿产,非常容易融化,是世界上为数不多在常温状态下呈液体状的金属。其分布在地壳深处,含量非常少,加之分布不均匀,因而没有单一的矿床,和锌、铝等金属矿物掺杂在一起,分离提取的难度很大。
需要注意的是,2020年世界金属镓的总产量也就300吨,国内产品高达290吨,占据了世界产量96%的份额,至于其他金属镓的出产国连中国的零头都达不到。
其实不只是产出量,国内的金属镓储备量也是无人能及,据美国机构的数据来看,眼下世界金属镓的储量只有27.93万吨,其中数中国的储量最高,多达19万吨,占世界储备的68%以上。
而比起中国,美国的储量只有中国的四十分之一,区区0.45万吨,这就意味着金属镓已经成为了中国垄断资源之一,在资源交易市场中拥有绝对的话语权。
其实这是芯片制造的主要用料,看到这里大家肯定会问,半导体制品都是用的硅基材料,金属镓怎么会是主要用料,的确碳化硅主导了芯片的构成,但是氮化镓同为第三代半导体的重要组成部分。而且比起硅基材料,氮化镓的各项性能都更具优势,主要表现在电子器件的制造等领域。
例如近几年国际上都很重视的5G通信技术,其采用的高频芯片机组就是用氮化镓打造的,而且该材料的耗电量极低,还不容易发热,能够在800度的高温环境下作业,同时成本也比硅基材料低得多。
除此之外,金属镓的衍生物质已经在新能源汽车和节能电池等方面发挥了重要作用,由于具有无污染和高效能的优势,它的应用和绿色环保的新能源产业有关。
近几年国际上对节能减排的工作非常重视,每个国家都领到了节能减排的指标任务,因此未来金属镓这种资源的需求势必会大增。
例如欧盟在2010年列出了一份稀缺资源的名单,14种矿产原料中金属镓的名字赫然在列。再比如美国在2018年也将其写进了35类核心资源的名单中。
值得一提的是,日本和美国分别是世界上金属镓消费市场的前两名,欧盟的消耗量也居高不下。既然该资源非常稀缺,这些国家纷纷对自己境内的金属镓进行保护,转而向中国这样的储备大国进口。
也许正是因为中国金属镓的储量巨大,国内产能过剩,导致不少国家的金属镓生产线进入停滞阶段。例如哈萨克斯坦和德国等国,纷纷叫停了金属镓的加工生产,因此眼下世界金属镓的产能基本都在依靠中国。
不过欧美等国的金属镓也不是全部依赖中国进口,眼下金属镓回收再利用的技术出现,2020年的产量高达250吨,而且丝毫没有回落的意思,未来甚至还会出现产能超过初级金属镓的局面。
眼下国内半导体行业依旧处于落后的态势,虽然初级金属镓产品产量丰富,但是加工所得的芯片仍旧需要大量进口。为此国内开始主攻芯片行业,提出了2025年之前将芯片自给率上涨至70%的发展目标,未来国产芯片势必能够降低对国外芯片的依赖。
希望国内能够合理利用好这种稀缺的资源,争取在芯片自主生产方面取得更好的成就,不仅占据资源优势,还要建立芯片自给的优势。