說完了日爾曼蠻子發現的元素鍺， 再聊聊高盧人發現的元素镓現況。
根據美國政府2023年鎵地質調查總結，中國粗镓產量占了絕對統治地位。美國鎵的年淨消耗， 2022年折合成鎵金屬是18噸（減去了回收再生镓之後），進口粗镓的價值是5M美元，砷化镓晶圓（GaAs wafer）是220M美元，共225M 美元， 即2億出頭的美元。錢倒是花的不多，但問題是， 美國的鎵產原產量是0（即不算回收再生镓），產能也是0， 更糟的是，美國政府的戰略儲備（stockpile）也是0。
https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2023/mcs2023-gallium.pdf
看來中國政府對鎵的homework做得還不錯，估計他們也看到美國這個年度調查，知道美國政府沒有镓儲備， 中國有關官員有可能還在偷著樂，這樣的信息美國自己也敢公布，要在咱中土，這是泄露國家機密的間諜大罪，至少要判個15年吧。中國如果實施對镓的出口管製，短期內看，對於美國的威脅還是比較大，美國有沒有化解手段先放在一邊，先讓我們從頭分析。
镓的應用得從所謂第2代半導體材料說起。 第1代半導體材料，是第4主族的矽和鍺， （上次已經說了矽大勝鍺）， 隨後人類又試嚐別的材料，主要是3/5主族的化合物，即第3主族中的金屬鋁鎵銦鉈， 與第5主族的非金屬氮磷砷，結伴組合，發現了砷化镓和磷化銦，這兩就是所謂第2代半導體的代表；後來又發現氮化镓，還有4/4族化合物碳化矽，這後兩又被稱為所謂第3代半導體。
第2和第3代半導體名頭很響，特別是在中國大陸，因為第1代矽半導體遠遠落後，想當然地希望在所謂第2代第3代上有所謂彎道超車。但第2代第3代與矽相比，並不是迭代關係， 實際上，矽基是具有絕對優勢的，95%以上（按統計口徑不同有不同說法）的IC產值是矽基，芯片巨頭們的產品，Intel的CPU，NVDA的GPU，AMD的CPU和GPU， 蘋果的A係列芯片和M係列芯片，高通的手機芯片，三星/SK海力士/美光的的DRAM存儲芯片，還有NAND存儲芯片，德儀的絕大多數模擬芯片， 都是矽基芯片。代工廠的台積電， 其高階製程也全部用於生產矽基芯片。也就是說，所謂第2代還屬於小眾產品，剛興起不久的第3代就是微小眾了。
如果中國對镓實施出口管製，影響的是小眾市場2/3代半導體市場的大約一半，其中磷化銦和碳化矽不受影響，影響的是砷化镓和氮化镓， 而氮化镓剛興起不久，市場容量很微小，讓我們重點分析砷化镓的產業鏈條。
在地殼裏鎵含量並不少，比鉛還多，但問題是富镓礦藏很少，而是比較均勻分布。镓在鋁土礦（bauxite）和鋅礦裏含量稍多一些，平均大約是50ppm(0.005%)， 很小的含量。工業生產镓主要是用Bayer法從鋁土礦提取氧化鋁（alumina, or aluminum oxide）的副產物。
鋁土礦澳大利亞和非洲的幾內亞是全球儲量前2，遠遠超過其它國家，儲量第3的居然是越南。鋁土礦產量前2也是澳大利亞和幾內亞，中國是第3，中國在鋁資源和礦物生產不具有統治地位。
隨著中國房地產行業和大基建項目的發展，電解鋁需求量也飛速發展，目前電解鋁產量占全世界一半， 為此需要大量進口鋁土礦和氧化鋁， 中國由鋁土礦提純氧化鋁時的副產物鎵的產量也激增。 因為氧化鋁產量直接與可能的粗镓產能正相關，我把世界2022年的氧化鋁產量按國別貼上來供參考。
https://www.statista.com/statistics/264963/global-alumina-production-by-country/
粗镓中國產量是占95%以上，絕對統治地位。下表就來自就是美國政府2023年鎵地質調查總結， 來源連接已經貼過了。
對比上表和上圖，你可能有疑問，為啥澳大利亞等氧化鋁生產商不提取副產物镓呢？提取技術倒不複雜，無非是酸啊堿啊，還有離子交換和萃取，一二百年前的技術還有幾十年前的技術， 但問題是廢酸廢堿還有廢棄的離子交換樹脂和有機萃取劑，處理很麻煩，西方環保要求苛刻， 處理廢水廢液廢碴的成本很高。 對比之下，中國大陸環保要求不那麽苛刻， 如果廠家是地頭蛇有關係，那就更不在話下。 還有，東亞人的工蜂式的工作精神，不論是自覺還是強迫，要比西方工人大老爺要好管多了， 所以中國產粗镓成本就低多了。估計澳大利亞老爺們自覺幹不過，那就不幹了，反正資源多人又少， 不愁沒錢化。 至於巴西，拉美人就是太懶散了。 而印度是潛在的將來镓生產國，印度有一定的氧化鋁生產，而且印度化工挺發達的，環保要求估計也不高， 人民也不懶。
在other countries的產能中有德國，德國就是因為成本問題關閉了镓的生產，但在2021年底宣布要重啟生產線，那時倒不是因為中國要對出口管製，而是最近幾年镓的價格升了不少，從成本上劃算了。
前蘇的3個國家，俄羅斯烏克蘭和哈薩克斯坦都是有镓產能的，其中哈薩克斯坦巴甫洛達氧化鋁廠已經關閉了镓生產， 烏克蘭南部的尼古拉耶夫氧化鋁廠股份是屬於俄羅斯鋁業Rusal，戰爭爆發後被烏克蘭政府沒收，雖然是在烏克蘭控製區域，但進口的幾內亞鋁土礦海路運輸中斷，目前該廠氧化鋁生產線停產中，副產镓今年肯定也沒戲了。https://www.bloomberg.com/news/articles/2023-02-17/ukraine-seizes-rusal-alumina-plant-deripaska-linked-assets
日韓也有產能，日本镓是從加拿大進口鋅礦生產鋅的副產， 我估計，隻要要日韓政府提供補貼給本國產商，日韓的產量會提高上來的。
現在聊聊產業鏈條的下2步，精镓和砷化镓wafer的生產，這方麵日本住友德國Freiberg和美國的AXT是占了國外市場大頭， 其中日本住友是老大。
美國AXT要提一下，創始人和CEO是個台灣人，Morris Yang（哈，跟張忠謀英文名一樣也是Morris）， 這個Morris Yang把公司生產線搬到中國大陸去了，原來是在南京生產精镓在北京通州生產砷化镓wafer， 後來又把這2個生產廠都搬到內蒙朝陽，北京作為公司本部，原來在美國加州的本部以後可能變成分部，公司名稱在中國叫通美晶體， 實際上已經是一家中國公司了，該公司的技術總監在中國接受采訪時說，他的公司是中國第2代半導體的黃埔軍校，其技術人員很多被挖到中國別家新公司去了。中國國內其它廠家也是想沿著這個產業鏈往上爬，但據這個技術總監說，目前國內其它廠家還是側重於做LED的精镓和砷化镓wafer。是的，據我所知， 做LED雖然純度也高，高達5N，但做IC芯片需要7N（即7個9，99.99999%）。
http://www.axt.com/site/index.php?q=node/4
https://zhuanlan.zhihu.com/p/510545896
西方的下遊公司，大都是向這3家（住友/Freiberg/AXT）買砷化镓wafer，來做自己的產品。 如果中國實施出口管製，直接影響就是這3家，據報道，AXT已經有關通過中國關聯公司通美向中國政府申請出口許可， 因為他們的客戶80-90%都在海外。我估計那2家日德公司也會跟隨。
應用方麵除了LED（光電領域，這個中國國內做的很多），砷化镓的IC芯片主要是在射頻領域,比如手機裏射頻芯片，3-5G的基站芯片，當然，還有一小部分是用於軍事國防。射頻領域的下遊產商如下：
前3都是美國公司，除了博通，均是2線芯片公司，博通以前也不做這個方向，去年還是前年合並了一家做射頻的公司，算是剛入行不久。除了第4家台灣穩懋是砷化镓代工企業模式，其它產商基本上是IDM模式（即設計生產銷售一條龍）。這個名單上沒有中國企業， 估計歸類於其它類別。
日本的村田值得一提，華為剛被美國製裁後不久，華為自豪地宣布自產了華為手機裏的射頻芯片，中國國內一片歡呼，實際上華為是用日本村田的射頻前端，這才是最關鍵的，配上自己的其它周邊設計。在美國把製裁令裏美國技術來源比例降低之後，日本村田的貨也不能賣給華為了，鬧劇才算是了結。
還有一家美國公司，最後一位的雷神公司，Raytheon， 美國專門做導彈和雷達的軍工公司，占比不到3%的市場，可見國防軍用的镓雖然很重要， 但用量在砷化镓市場占比是很低的。Raytheon這家公司，總部本來就在我家傍邊的另一個town, 當初我孩子找工作，差點就進了這家，後來他打聽到軍工口coding工作輕鬆但方向比較窄，對職業發展似乎不利，所以他選擇了非軍工的別家。我認識的一個朋友，他的孩子就在Raytheon工作，帶他孩子回上海探親，需要向公司提出申請，手續太麻煩了，現在他孩子幹脆不跟他們去中國了。這家公司去年還是前年合並了普惠（飛機發動機公司）， 總部搬到DC附近了，但在麻州還有不少機構。
OK， 聊到這，是到了估計美國可能出的應對措施了。
1．短期沒啥好招，但好在 影響的是IC芯片裏的小眾市場，而且美國下遊公司產品大多是民用的，它們的產品中國也得用。 隻能通過那3家生產生產精镓和砷化镓wafer的公司，向中國政府申請出口許可了。估計至少會批準一部分，否則中國自己也沒得高檔射頻芯片用。
2 . 民用的一部分，也可以用其它材料替代，比如磷化銦和碳化矽可替代部分镓化合物。
3．美國軍工企業也受到影響，但還不至於影響到停產地步，因為軍工用量很少，按比例算，每年可能就一噸左右，這點量怎麽也能湊到，回收和再生镓（回收率有40%），或別的招，比如中國許可出口的镓， 也沒法追蹤最終用途。
4．中期看還是有招的，即與有生產能力的友好或中立國家協調，給補貼來刺激他們增加產量，德國本來就有產能，而且也宣布要重開，哈薩克斯坦和匈牙利也有產能，這3家加在一起是有70多噸產能。日韓也能提高產量。 烏克蘭原有15噸產能在戰爭結束前就不要指望了； 俄羅斯這次是不可能向提高鍺產量一樣來提高镓的產量了，因為它的氧化鋁產量因戰爭大減，而镓是氧化鋁生產的副產物，現在俄羅斯隻好大量從哈薩克斯坦和中國進口氧化鋁來生產電解鋁。
5．長期看，還是需要建立镓的新產能，澳大利亞還有巴西和印度，那麽大的氧化鋁產量，應該鼓勵他們回收副產物镓。
以上都是刺激其它國家增產或重啟或建立镓生產線的策略，那美國（包括加拿大）自己國內镓生產有沒有招？長期看是有的，下次再聊。
過獎。
多謝。