中国限制两种半导体材料出口,限制的目标是谁?会有效果吗?

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2023年7月2日,中国商务部和海关总署宣布对两种常用的半导体材料,锗和镓,实施限制出口,西方媒体争相报道,都在分析中方此举对两种半导体材料出口管制可能带来的影响和制裁的对象。 不少分析认为,这两种材料都是比较通用的半导体材料, 出口管制带来的影响有限。

尽管中国在镓和锗这两种广泛应用于战略新兴产业的半导体原材料上,储量丰富,是全球的供应大国,其镓产量占全球95%以上,锗产量占全球78%以上,主要供应美国、欧盟、日本和韩国等发达经济体,分析认为此举并不能对上述的任何国家构成绝对垄断,因为中国不卖,别的国家自然会有替代品来取代中国供货商的地位。

2022年,中国的半导体材料镓和相关产品的最大进口国是日本、德国和荷兰;而锗,及其相关产品的最大进口国是日本、法国、德国和美国。 有一个值得注意的事情是,去年10月,当美国宣布限制其他芯片服务商为中国提供14纳米以下的芯片制造服务时,还增加了对几种新材料的限制,其中就有镓,包括氧化镓,氮化镓和金刚石等。从上述报道可知,需要从中国进口镓的是日本,德国和荷兰。需要从中国进口锗的最大进口国除了日本,德国,就是法国和美国了。

1947年,美国贝尔实验室发明的第一代三极晶体管,就是在锗材料上发现的,但人们很快就发现锗的温度系数很差,用它来做晶体管,其电性能的稳定性,温漂系数都是无法跟电子管相比,直到硅基的晶体管被发现,才有了70年代集成电路,也就是今天人们常说的芯片的腾飞。所以,直至今日,硅基芯片仍然是占所有芯片比重最高的芯片,称得上是芯片之王。过去的30年,科学家逐渐发现用锗掺杂到其他半导体材料里,能提高芯片的各种关键性能,比如5G通讯的速度,光伏电子转换率等。但这种掺杂的应用,其需要量并不是很大。于是外媒断言,由于使用量小,中国限制锗的出口,不会对上述进口国家的产业造成太明显的影响。其实这种分析仅仅考虑的是锗作为原材料的使用时情况,一旦作为半成品使用,情况就完全不一样,因为很多高端设备在使用这些与锗相关的半成品时,任何模块的替换都需要对最终产品作重新认证,这种重新认证少则一年,多则好几年。这是一般企业无法承受的打击。

再来看看半导体材料镓,镓的用途可以说是很高大上,它是时下最时髦的第四代半导体的核心材料。第四代半导体材料主要是以金刚石、氧化镓、氮化铝为代表的超宽禁带半导体材料。在应用方面,在功率器件领域有更突出的特性优势;主要用于探测器、激光器等器件的应用。

它的化合物,氮化铝镓(AlGaN)化合物是制造的深紫外光(Deep Ultraviolet, DUV)激光器的主要材料。说到DUV,现在也是很时髦的名字,它就是阿斯麦的DUV光刻机的光源。既然荷兰政府要跟随美国对中国实施光刻机的禁售,中国也可以在材料的源头给予制裁。所以,这次对镓的制裁,对荷兰的阿斯麦光刻机的打击是十分明显的。对于这种高端设备,任何一个模块,零部件的更换,都需对产品做行业技术指标的重新认证。这种认证一般在1-3年之间。就半导体镓这个材料而言,中国不能垄断,但没有行业认证,替换的产品不能直接替换使用,这就迫使阿斯麦必须停产等认证,这是阿斯麦不可能接受的局面。

从后续几天美国商务部,德国政府,荷兰政府,日韩政府以及日韩行业商会的反应来看,它证实了,限制这两个材料的出口确实对这些国家的高端制造,尤其在芯片制造和相关设备制造带来很大冲击。最为突出的荷兰的反应,不仅政府表现出极力反对,阿斯麦更是直接说明这种限制对他们未来发展几乎是致命的打击。看来这次中国政府量身定制的制裁,击中了要害。按照中国商务部的说法,这仅仅是开始,工具箱里还有许多工具可用,中国已从被动的防御转向积极的进攻,中国在中美科技战的反攻开始了。

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