從手機通訊到軍用設備 都要用這兩項關鍵材料

今年以來，中國先是祭出禁用美光記憶體，近日再提出兩項關鍵材料的出口管制。究竟對鎵、鍺的供應限制，將如何成為中國對美國的關鍵一擊？

撰文／譚偉晟

美中貿易衝突爆發以來整整五年，中國被科技與貿易強權美國祭出的各種招數壓著打，近來中國終於打出了最具殺傷力的一擊，也就是，中國將對占有全球供應量八成的半導體關鍵材料鎵、鍺，進行出口審查與管制。這是中國在五月針對美光進行記憶體管制之後，短期內第二次對美國反制，不同的是，前者只針對美光，後者則恐將影響全世界。

手機通訊、低軌衛星都波及

七月三日中國商務部公告針對含鎵、鍺成分的材料，在八月一日之後須提交申請，經過審查才能出口。消息一出，美國商務部迅速回應，除了表達反對態度，也強調此舉「凸顯美國分散供應鏈的重要性。」

鎵、鍺是什麼？大部分人都很陌生，但是，鎵和鍺在大家視為理所當然的日常中，扮演極為重要的角色。

「（沒有鎵）你所有的手機、無線通訊都不用玩了。」微驅科技總經理吳金榮直言， 即使用量不如矽來得多，但鎵是製造5G、Wi-Fi等無線通訊關鍵零組件功率放大器（PA）的基礎材料，若中國全面管制鎵的出口，導致功率放大器短缺，不僅手機恐失去通訊能力，手機傳不了LINE、看不了YouTube影片，也上不了網，Wi-Fi路由器同樣動不了，甚至低軌道衛星產業會受衝擊。 面對突如其來的變化，占有全球逾七成產能的砷化鎵晶圓代工龍頭穩懋表示，至少一個季度內不會受影響。砷化鎵晶圓代工二哥宏捷科發言人薛文翔也說，「德國、台灣供應商都有安全庫存量。」中國反制大旗高舉，暫時性的「保命仙丹」反而是終端市場需求不振，薛文翔表示，市場需求仍未出現強勁復甦，「客戶沒辦法給出明確的展望。」

業界人士透露，在中國手機市場不佳下，功率放大器龍頭廠的成品庫存，與其供應鏈手上的原材料庫存加起來「可以撐一年」。

現階段庫存無虞、市場需求不高，讓中國祭出的出口管制，暫時還未出現重大衝擊。而且，中國具體的管制措施還沒有出爐，薛文翔坦言，針對增加的管制申請需要哪些條件，以及有哪些額外的資訊需要提供，「目前都還沒有（進一步消息）。」

雖然中國的反擊短期內影響不明顯，西方世界也積極淡化中國對鎵、鍺出口管制的衝擊，但日前中國前商務部副部長魏建國加碼表示，鎵、鍺出口管制「只是中國反制的開始」，並指出美國對中國的打壓，「最後都是搬起石頭砸自己的腳。」這並不是一個好的徵兆。

這也讓業界不得不好好分析，若中國全面「硬起來」蠻幹，有沒有機會迅速、大幅降低對中國鎵、鍺的依賴？或是在無線通訊、第三代半導體等領域，不用鎵、鍺的可能性，到底有多高？ 中國供應量大、環保成本高

以供應鏈來說，「中國供應全球八成的鎵和鍺，反而是美國自己沒有供應。」台北科技大學環境工程與管理研究所助理教授楊任軒指出，「美國相對應的礦源很少，而中國的量很大，可以量制價。」中國在鎵和鍺等材料開採、加工產業的長期發展，其他地區在成本、供應鏈完整度上都難以競爭，第二與第三供應來源都在歐洲，量與中國相比，差一大截。

在中國出口管制的陰影下，包含歐洲、澳洲、加拿大都在評估增加開採的可能，總部位於荷蘭的歐洲礦業大廠新星（Nyrstar）表示，已開始考慮在澳洲、歐美地區進行鍺和鎵的開採計畫。

然而，光是建成一個廠區開採，「（工廠審查）至少要一年。」遠東科技大學特聘教授陳智成指出，建立新礦源的難度不只有資金，還要花時間，從探勘到申請核准得花上一到三年，想要在短時間內扭轉全球供應高度集中在中國的問題，並不容易。

此外，鎵和鍺並非常見金屬，「它們多半和鋅或是氧化鋁複合在一起。」楊任軒說明，這也是為何開採鎵和鍺，往往會被認定為「副產品」，以鎵提煉來說， 先經過氧化鋁複合材料的高溫熔煉，還要經過化學還原製程，「技術門檻不高，但投資成本很大。」

尤其強酸、強鹼是化學還原過程的「必要之惡」，「為什麼開採（鎵、鍺）會集中在中國？因為開採的『環保成本』比較高。」陳智成表示，化學製程有很多汙染，若改成環保製程就需要投入更多的錢，「比方說強酸和強鹼，都需要處理。」 除了開採新礦源、化學還原的傳統開採方式，加拿大最大鍺生產商、泰克資源（Teck Resources）回收的技術也受到熱議，被視為另一種取得鎵、鍺材料的替代方案。然而，陳智成以鎵的回收為例，「鎵是添加物、用量不是很多的情況下，回收成本就會很高。」想要普及回收再利用的做法，還得先滿足符合經濟價值這項條件。

既然鎵、鍺供應「開源」不易，必須用鎵、鍺的產品「繞道而行」，改用矽或其他材料總可以了吧？可是事情沒這麼單純。

氮化鎵元件設計廠、GaN Systems全球業務發展副總裁莊淵棋舉例，手機的關鍵零組件功率放大器，「3G以前功率放大器可以用矽晶圓製作， 但到4G就沒辦法。」他表示，受限於矽的物理特性，無法滿足4G功率放大器需要更大電壓、電流的需求，砷化鎵因而成為符合4G技術要求的功率放大器，「5G的要求更高了，所以砷化鎵不行，要換成氮化鎵。」莊淵棋指出，不管是5G手機、基地台、甚至是衛星通訊，都會用到鎵的化合物。

通訊領域「目前沒有看到特殊元件可以取代（鎵化合物的功率放大器）。」資策會資深產業分析師鄭凱安解釋，不管是砷化鎵、氮化鎵，所展現的效率，都是矽基元件無法相比的。 劍指軍用設備 打美國痛點

而且，鎵影響層面不僅止於無線通訊產業，也會波及部分太陽能電池、砷化鎵聚光電池、LED，以及前景看好的第三代半導體應用，恐增加、拉長許多產品的成本與交期。

太陽能模組廠茂迪總經理葉正賢便指出，由於生產P型太陽能晶片時需要攙雜鎵，中國的管制措施將會「墊高海外生產成本」。LED廠富采近期發信給客戶時則強調，「中國管控全面加嚴時，勢必影響相關產業的交期與成本。」而鄭凱安也表示，鍺目前已經被用在半導體先進製程，也就是環繞式閘極（GAA）的製作中，以矽鍺合金的型態作為晶片製造所需的材料。

除了上述的民用、商用產品，軍用，恐怕也是中國此次管制計畫的原因之一。中國商務部新聞發言人束珏婷表示，「鎵、鍺相關物項具有明顯的軍民兩用的屬性。」其中，鍺可用於軍用設備的紅外線夜視。此外，國防供應商全訊科技行銷業務副總經理周天賜也指出，國防領域的通訊、無線微波設備，「部分元件也是用砷化鎵。」

化合物半導體在科技與國防的應用愈來愈普及，但是如果關鍵材料來源不穩定、甚至受制於人，恐怕將威脅到科技發展與國家安全時，美國接下來的算盤會怎麼打？中國要如何藉由管制來減少、甚至消弭來自美國制裁帶來的影響？都將牽動後續美中角力的發展。 閱讀完整內容