镓和锗两种稀有金属，它们在半导体产业中的“江湖地位”究竟如何？

8月1日执行的出口管制，对半导体产业乃至全球经济会带来什么影响？

众所周知“硅”是半导体产业的基础和核心，但是“镓”和“锗”也是半导体产业不可或缺的重要基础材料，特别是镓金属家族，以其优异的特性和广泛的用途，成为第2代、第3代和第4代半导体的核心材料。

在地球土壤中，镓和锗都没有独立矿脉，主要伴生在铝土、铅锌、褐煤、铜矿床中。因此如果想要提炼出镓和锗，就需要一起大量提炼其他金属，目前没有单独生产镓和锗的可行方案。

而且镓和锗的加工设备，生产工艺，专利技术大多掌握在中国企业手中，生产线大部分设备也是企业自主研发的，因此其他企业无法在市场上找到成套设备和技术，导致产业壁垒较高。

得益于中国是全球的铝、锌、铅头号生产大国，因此我们才能“顺带”产出了全球约98%的镓金属，70%左右的锗金属，拥有无可争议的市场主导权。

镓（Ga）

镓的原子序号31，目前全球已探明总储量仅为23万吨，中国以80%的储量份额位居世界第一，其次是俄罗斯（5%），加拿大（3%），澳大利亚（3%）和美国（2%）。

镓本身具有低熔点（29.76℃）和高沸点（2204.00℃）的特性，因此可以用来做高温温度计的填充料，其合成的低熔合金可以用作核反应堆的热交换介质。

砷化镓是第二代半导体材料的代表，电子迁移率是硅的五倍，在高频、高速、高温及抗辐射等高端电子器件中占据主要地位，产品广泛用于雷达、卫星、微波/毫米波通信、无线通信（以手机为代表）及光纤通信等高性能应用场景。

氮化镓作为典型的第三代半导体材料，是新兴半导体和光电子产业的核心材料，广泛应用在高性能电源、5G通信、新能源汽车、LED以及雷达等领域，氮化镓也是目前最先进有源相控阵雷达的关键材料。

氧化镓则属于研究中的第四代超窄禁带材料，它的禁带宽度高达4.9eV，大于碳化硅的3.2eV和氮化镓的3.39eV，因此具备耐高压、耐高温、大功率、抗辐照等特性。而且它的电子容易被激发跃迁、迁移率高，可应用于电力器件、红外探测、激光器等专业领域。未来，氧化镓有机会替代碳化硅和氮化镓成为新一代半导体材料的主角。

锗（Ge）

锗（Ge）的原子序号32，紧邻着镓，在化学元素周期表中隶属于碳族，在地壳中含量约为7ppm，全球已探明储量约8600吨，储量分布为美国46%，中国41%，俄罗斯10%，其他国家3%。

锗是第一代半导体材料，锗三极管是半导体产业的开山鼻祖，虽然后来在芯片领域内完败给了硅（Si），但现在它却在光纤通信、红外夜视技术和光伏领域内独占鳌头。

由锗合成的四氯化锗（ GeCl₄ ）是制作高性能光纤的必备原料，锗光纤具有容量大、光损耗小、色散小、传输距离长、无环境干扰等优点。

它是目前唯一可工程化应用的光纤，是当前光通信网络的主要组成部分。一般多模光纤消耗四氯化锗量为10g/km，单模光纤消耗四氯化锗量为2g/km。

锗具有红外折射率高、红外透射频带宽度大、吸收系数低、色散率小、易加工、不易闪烁、不易腐蚀等特点，在2-16um红外波段具有非常好的透光性能，具备优秀的成像能力和色彩还原能力，因此在军用和民用红外光学成像系统里，设备采用的镜片都得用到锗。

而且由于锗镜片还具备耐高温和光学质量稳定的特点，也被大量应用在激光器中。

用锗做衬底材料的砷化镓太阳能电池，光电转换效率可高达50%。

而且具备良好的抗空间辐射和耐高温性能，因此广泛应用在卫星、空间站、月球车、火星车等宇航装备中。

锗的载流子迁移率和散热性比硅要优秀，因此在某些高速开关和需要密集散热的高性能元器件上，还需要用锗来做原材料，掺锗的半导体器件被包括二极管、晶体管/复合晶体管、光电器件、霍尔磁敏器件、压力传感器、光电辐射探测器等。

统计数据显示，2019年全球锗金属的终端需求构成分别为光纤应用34%、红外光学36%、聚合催化剂4%，电子和太阳能17%、其他领域9%。

镓锗限令带来的影响：

我们以美国为例，统计数据显示，美国的镓相关原材料对中国的依赖度为100%，锗金属相关原材料对中国的依赖程度超过50%。

因此当中国限制镓和锗的出口禁令生效后，这些需求缺口美国在全球是找不到其他的货源。

自建供应链？暂且不说可行性和经济性，远水也解不了近渴。

因此，迟来的镓锗出口禁令，虽然只是跨出一小步但是却意义重大。

首先它有力地回击了某些国家不断升级的科技霸凌。

其次对于稀缺的战略性物资，我们有必要做好保护和管理。

再次是面对金融资本肆虐，市场高度泡沫化和通胀奔腾的年代，我们有必要反思全球的经济结构，重新认识原材料、制造、商品和服务的价值， 让“货”重新成为“币”之本，让实体产业成为推动全球经济增长的健康动力。

小提示：

更多详细报告可搜索公众号【芯智雲城】，解锁更多文库权益，畅读千份行业报告，成就行业达人！！！