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半导体是经济安全的关节手艺，而且矿产资源极其密集。半导体存在于总计类型的电子居品中，包括智高手机、电脑、汽车、储能、医疗开发、照明以及军事和航空航天应用。四种不行或缺的矿物——镓、锗、钯和硅——濒临着盛大的供应链风险。

在莫得替代采购的情况下，半导体供应链仍然高度依赖中国和其他国对家，这仍是谩天昧地。2023年8月，中国对镓和锗实践了出口甩手，令好意思国半导体行业感到惊骇。中国占大家神圣镓产量的98% ，占大家锗产量的68%。与此同期，好意思国不分娩镓，神圣锗产量不到大家产量的2%。好意思国地质访问局（USGS）意想，仅镓供应中断30％就可能导致好意思国经济产出着落6020亿好意思元，格外于国内分娩总值（GDP）的2.1％，对经济组成要紧恐吓。

半导体矿物参加

半导体适度电子开发内的电流流动。为了罢了此功能，半导体使用各式具有不同导电和绝缘本性的矿物。制造经过凡俗而复杂，需要行业专用开发（举例光刻机）和精准工艺（举例蚀刻、封装和吊销杂质）。半导体的类型和制造阶段决定了所需的矿物。举例，氟用于蚀刻和净化，而钛则用于高档封装。

由于硅既不错导电，又不错半导电，以致绝缘，因此它是芯片晶圆的最常见材料。在开动制造后，硅晶圆要经过一个称为掺杂的经过，即加入镓、砷、铱和磷等其他金属，以稍稍调动晶圆的导电性。铜和钴组成了将数十亿个晶体管流畅成一个集成电路的导线。在制造经过收尾时，可能仍是使用了十几种不同的矿物来制造单个芯片。

本文要点关爱镓、锗、钯和硅，原因如下。来源，镓、锗和硅的主要应用是半导体行业，因此好意思国对这些矿物的需求由该行业鼓舞。比较之下，对铜、钛和钴的需求则由能源、建筑、汽车和航空航天工业鼓舞。其次，这三种矿物——镓、锗和硅——是最常用的半导体材料，缺少精湛的替代品；砷等其他材料仅需微量用于砷化镓 (GaAs) 芯片，而这些芯片正越来越多地被性能更高的氮化镓 (GaN) 化合物取代。临了，好意思国依赖从异邦入口这四种基本矿物，而它在 2022 年是铱、氟和磷的最大出口国，况且仍是在印度、以色列、日本和韩国领有多数盟友采购取舍。

议论到这四种矿物的行业特殊性、好意思国对异邦敌手入口的依赖以及镓、锗、钯和硅仍是濒临或可能濒临的出口甩手和供应中断，优先议论新的采购关于好意思国经济安全至关紧迫。

半导体的关节矿物潜入解读

一、镓

镓是解锁更高功率和更高频率电子居品的关节。然而，由于大家分娩劝诱在中国，且好意思国半导体制造业高度依赖中国入口，这种矿物亦然供应链脆弱性最高的半导体矿物。镓用于分娩GaN和 GaAs 高性能芯片，与其他替代品比较，速率更快、电阻更低、分娩本钱更低。镓是好意思国国防工业下一代电子开发不行或缺的、不行替代的材料。这类芯片可用于手机、汽车、卫星和激光雷达传感器。如今，中国分娩了大家98%的镓，这意味着即使好意思国运用《芯片法案》资金将半导体制造要领迁归国内，半导体行业仍然依赖来自中国的材料。

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罢了镓来源千般化的费劲主要在于这种矿物的可用性。它在地壳中极为额外——不到百万分之十九(ppm)——况且仅行动铝土矿开采的副居品。好意思国的铝土矿储量很少（仅2000 万公吨），采矿行动也很少。然而，几内亚领有宇宙上最大的铝土矿储量，为 74 亿公吨，其次是澳大利亚（51 亿公吨）和巴西（27 亿公吨）。2022年，大家 64.3% 的铝土矿出口来自几内亚，12.0% 来自澳大利亚，9.3% 来自印度尼西亚，2.4% 来自巴西。这些出口大部分流向中国进行神圣。举例，几内亚 81.5% 的铝土矿出口流向中国，澳大利亚 97% 的铝土矿出口流向中国，印度尼西亚 100% 的铝土矿出口流向中国。

图 1：2022 年主要铝土矿出口国

如果好意思国寻求增多从中国之外的来源入口铝土矿，私营部门将需要在铝土矿资源丰富的友邦投资矿物神圣基础要领，并与西方矿业公司达成承购公约。行动老牌盟友，澳大利亚将是好意思国开发铝土矿到镓神圣管说念的绝佳合营伙伴。几内亚和巴西亦然铝土矿的潜在采购合营伙伴，投资开发神圣厂不错促进这些国度的经济发展，同期减少对中国的依赖，并将关系的供应链脆弱性降至最低。

图 2：出口至中国的铝土矿份额

二、锗

由于电子搬动率高，锗是高速晶体管的关节材料。光纤电缆制造占锗需求的三分之一。锗晶片性能优异，可用于计较机科罚器、红外探伤器、通讯系统和雷达系统。莫得锗的替代品，性能会大大裁汰。

锗是锌矿石加工的副居品，并非自然金属。地壳中锗的含量仅为 1.5 ppm，是元素周期表中最额外的金属之一。除中海外，锌储量最大的国度包括澳大利亚、秘鲁和墨西哥。

行动宇宙最大的神圣锗分娩国，中国约占大家供应量的60%。自客岁实践出口甩手以来，锗价钱已高涨逾70%，达到每公斤 2，280 好意思元。好意思国从田纳西州和阿拉斯加州的锌矿中分娩一些锗，但其国内破费的一半以上依赖入口，主要来自中国（53%）、比利时（22%）、德国（11%）和俄罗斯（9%）。

锗需要经过深度提真金不怕火才能成为适应的半导体材料，而锗提真金不怕火基础要领现在由中国主导。好意思国公司在证据投资新的锗提真金不怕火产能的合感性方面濒临着要紧拦阻。锗提真金不怕火本钱终点高，因为这种金属需要达到99.999%以上的纯度。该经过不仅本钱腾贵，而且手艺难度大、能源密集型。尽管中国通过减少环境和社会保险要领设法将分娩本钱保握在较低水平，但中国之外的制造商却无法与之竞争。如果莫得中国竞争敌手所享有的那种政府补贴，好意思国公司在劳能源和电力本钱高涨的情况下将无法具有竞争力，因此必须遴选财政激勉要领来裁汰盘算本钱。

三、钯

钯是六种铂族金属 (PGM) 之一。该族金属的本性是熔点高、耐热、耐腐蚀、具有催化性能。钯用于将芯片流畅到电路板的金属流畅，而钯镀层则用于半导体以确保使用寿命和可靠性。跟着半导体的发展和芯片变得越来越紧凑，氧化和劣化的风险也随之上升。钯的耐用性以及抗腐蚀和抗氧化性使其成为芯片上确保其握续性能的关节保护层。

好意思国在蒙大拿州的两家工场分娩的钯金仅占大家总产量的 5%，这两家工场均归南非公司 Sibanye Stillwater 总计。好意思国国内钯金产量仅占该国破费量的 16%，因此国内钯金行业只可依赖从其他钯金资源丰富的国度入口。

俄罗斯领有宇宙上最大的钯金储量，仅两个表现最佳的技俩就分娩出大家40%以上的钯金。2021 年，好意思国从俄罗斯入口了35%的钯金。在俄罗斯 2022 年与乌克兰发生闭塞后，拜登政府劝诫半导体行业要罢了钯金供应链多元化。更恶运的是，宇宙铂金投资委员会展望2024 年钯金短缺将达到128 万盎司，格外于 2022 年俄罗斯总产量的三分之一以上。这些短缺主淌若由于供应问题酿成的，因为矿山分娩商为了应答一段时辰的价钱低迷而进行了重组。

南非领有宇宙第二大钯金储量，占宇宙总产量的 34%。该国最大的企业 Mogalakwena 分娩的钯金占大家总产量的 6%，由英国公司 Anglo American 总计。该行业在南非濒临着多重挑战，包括分娩本钱上升、能源和输送基础要领故障、缺少许可、劳资纠纷以及矿石品位着落。2021年Fraser 投资眩惑力指数暴露，南非在 84 个公法统帅区中名按序 62 位，比刚果民主共和国低一位，略高于厄瓜多尔。该指数标明，由于上述风险，如果莫得政府主导的激勉要领，南非对西方私营部门投资来说不是一个有眩惑力的取舍。

在莫加拉奎纳开采一盎司钯的总现款本钱为 590 好意思元，而俄罗斯诺里尔斯克仅为 402 好意思元。跟着钯价降至每盎司 923 好意思元，俄罗斯钯矿开采业务的利润率比英好意思资源集团在南非的技俩进步 56%。然而，南非的采矿业务媲好意思国的采矿业务更经济。蒙大拿州 Sibanye Stillwater 钯矿的 2024 年运营本钱为每盎司 1，032 好意思元，高于现在的钯售价。由于现在的钯价使国内采矿业务难觉得继，好意思国需要激勉对南非等国度进行投资，这些国度的运营本钱将比俄罗斯更具竞争力，因此技俩将更有可能收效。

四、硅

硅是半导体制造中最紧迫的矿物，用于制造硅片，而硅片是半导体材料市集的最大份额。包含数十亿个晶体管的集成电路被挤压在不到一肤浅英寸的硅片上。尽管日本和韩国在大家硅晶片制造中占大多数，但中国占大家原硅产量的 79%，占半导体所需超高纯度多晶硅的 75%，这标明友邦需要多晶硅制造，以罢了硅来源多元化并减少潜在的供应中断。

硅是地壳中第二常见的元素，以硅砂的步地在露天矿场开采。然而，硅与氧、氧化铝和镁劝诱，因此必须经过多数神圣才能提真金不怕火金属硅并分娩出高纯度的多晶硅。21 世纪初，七家公司操纵了多晶硅市集，这七家公司被称为“七姐妹”，均位于好意思国、日本和德国。如今，六家公司主导着大家多晶硅供应，其中五家为中国总计。

对镓、锗、钯和硅供应链的分析突显了异邦敌手在这些关节原材料分娩中的主导地位，以及具有交易可行性的西方矿物神圣项目的紧迫性。打造一个有弹性的国内半导体行业不仅需要不才游制造业提供激勉和补贴，还需要解救友邦发展采矿和神圣才略。

确保半导体供应链安全

跟着好意思国在中国之外设立镓、锗、钯和硅的替代供应链，它还需要对准矿产资源丰富、与好意思国利益一致、能提供经济可行且具有本钱效益的契机的国度进行投资。由于中国和俄罗斯领有多数紧迫大量商品储备，况且是铝土矿、锌、钯和硅的主要分娩国，因此对好意思国来说，与大致与异邦敌手竞争的矿产资源丰富的盟友合营至关紧迫。

为了确保分娩镓所需的铝土矿，好意思国应该饱读舞西方国度在澳大利亚和几内亚进行投资。澳大利亚现在是大家最大的铝土矿分娩国，但中国紧随自后，尽管其铝土矿储量仅占澳大利亚的 14%。这标明，澳大利亚有很大契机进步总产量。此外，澳大利亚现在将 97% 的铝土矿运往中国，使中国在将铝土矿神圣成高纯度镓方面占据主导地位。一样，尽管几内亚领有宇宙上最大的铝土矿储量，占大家出口的近 65%，但该国将 80% 以上的铝土矿运往中国。

澳大利亚和秘鲁将成为确保锌矿床用于分娩锗的关节盟友。澳大利亚领有宇宙上最大的锌储量，意想是中国的两倍，但现在产量不到中国产量的三分之一。秘鲁的储量较少——约为澳大利亚的四分之一——但现在锌产量超越澳大利亚。

南非的钯金储量将成为制衡俄罗斯在该大量商品边界的率先地位的关节，加拿大是其顽强的次要资源。南非和俄罗斯的钯金产量均占大家总产量的 40% 控制（见表 3），尽管南非的钯金储量不到俄罗斯的一半。南非还具有怒放贸易轨制和顽强的好意思国企业存在的独到上风。

临了，应进一步解救巴西和挪威的硅分娩，这两个国度现在差别占大家硅产量的 5% 和 4%（见表 3）。中国在硅分娩方面遥遥率先，因此有必要进一步投资巴西和挪威的硅技俩。为了为半导体行业设立替代的硅供应链。

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