稀土VS半導(dǎo)體，哪個(gè)更重要 ？

本文轉(zhuǎn)自微信公眾號(hào)“全球半導(dǎo)體觀察”。

工業(yè)的“血液”叫石油，工業(yè)的“糧食”是芯片，而工業(yè)的“維生素”，名曰稀土。在全球的工業(yè)體系中，中東控制了“血液”，美國(guó)控制了“糧食”，而中國(guó)則占據(jù)了“維生素”大部分市場(chǎng)。

稀土金屬是位于元素周期表ⅢB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱，第一個(gè)稀土元素發(fā)現(xiàn)距今已有227年。之所以命名為稀土，是當(dāng)時(shí)受到古希臘哲學(xué)的影響，認(rèn)為世間萬(wàn)物皆由空氣、水、火和土構(gòu)成，所有氧化物都稱作"土"，而這種"土"非常罕見(jiàn)，就叫它稀土。

但事實(shí)上，隨著科學(xué)的發(fā)展人類已經(jīng)意識(shí)到了“稀土不稀”這個(gè)事實(shí)，比如，稀土中的鈰，在地殼中的儲(chǔ)量跟銅差不多，最罕見(jiàn)的稀土金屬是銩，儲(chǔ)量是黃金的200多倍。

半導(dǎo)體中的稀土

稀土金屬，稀有金屬和稀散金屬共同組成了“三稀金屬”，而三稀金屬被應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)方面，尤其是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。比如第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵，碲化銦，第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵等，此外稀土金屬還在拋光、靶材、激光燈方面，以其優(yōu)異的物理和化學(xué)屬性發(fā)揮著巨大作用。

稀土常被用作拋光材料，氧化鈰是拋光粉最常用的材料，其中高鈰拋光粉主要用于石英、光學(xué)鏡頭等硬質(zhì)玻璃長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)拋光;中鈰拋光粉用于中等精度的光學(xué)鏡頭及液晶顯示器等工件的拋光;低鈰拋光粉主要用于平板、顯像管玻璃等拋光。

在半導(dǎo)體靶材領(lǐng)域，也有稀土相關(guān)身影出現(xiàn)，雖然絕大多數(shù)半導(dǎo)體芯片的濺射靶材都是采用的銅、鋁等傳統(tǒng)金屬，但仍有相當(dāng)一部分采用的是鉭靶、鉬靶等為主。比如鉬和氧化銦常被用做平板顯示靶材，鉭被用做芯片的靶材，鎢被用作存儲(chǔ)器芯片的靶材。

稀土的另一大用途則是在激光方面，甚至有觀點(diǎn)認(rèn)為稀土孕育了人造激光。

目前已知約有320種激光晶體，其中約290種是摻入稀土作為激活離子的，比如摻釹釔鋁石榴石晶體，可以用作重復(fù)頻率高的脈沖激光器，氟化鋰釔可以被用作二極管泵浦的激光晶體。

在半導(dǎo)體制造中，激光扮演著重要角色，無(wú)論是激光切割，還是光刻機(jī)的光源。阿斯麥(ASML.US)的激光器是由德國(guó)通快提供的，而位于福建的福晶科技是通快的供應(yīng)商。福晶科技是全球激光晶體龍頭，雖然沒(méi)有直接證據(jù)表明福晶科技與ASML有必然聯(lián)系，但至少證明中國(guó)的稀土在全球產(chǎn)業(yè)鏈中都有舉足輕重的地位。

除此之外，鋱?jiān)乜梢宰鳛榇殴赓A存材料，并得到了大規(guī)模使用，用該材料做的磁光光盤(pán)，存儲(chǔ)能力能夠提高10~15倍;在需要放大波長(zhǎng)1550nm光信號(hào)的電信網(wǎng)絡(luò)中，摻鉺光纖放大器是必不可少的光學(xué)器件;霍尼韋爾等企業(yè)曾用鍶制作光子芯片;日本的昭和電工也曾經(jīng)開(kāi)發(fā)出基于鈷元素的耐高溫半導(dǎo)體材料，稀土相關(guān)金屬在半導(dǎo)體領(lǐng)域可謂無(wú)處不在。

稀土與軍工

半導(dǎo)體與稀土在很多領(lǐng)域都是如影隨形的，比如在軍工領(lǐng)域，沒(méi)有稀土與半導(dǎo)體的軍工，無(wú)法形成強(qiáng)大的威懾力。

如今，幾乎所有的大中型武器都實(shí)現(xiàn)了電子信息化，小到夜視儀，大到飛機(jī)、坦克和航母，半導(dǎo)體無(wú)處不在，而稀土在特定的軍事領(lǐng)域，也發(fā)揮著極強(qiáng)的作用。

根據(jù)美國(guó)國(guó)防部的相關(guān)資料稱，每架隱身的F-35打擊戰(zhàn)斗機(jī)都需要920磅(417公斤)稀土材料;每艘阿利伯克級(jí)驅(qū)逐艦需要5200磅(2.4噸);一艘SSN-774弗吉尼亞級(jí)潛艇需要9200磅(4.2噸)。

在激光制導(dǎo)等領(lǐng)域，半導(dǎo)體常常與稀土共同出現(xiàn)，甚至一些武器直接是用稀土命名。比如坦克使用的摻釹釔鋁石榴石激光測(cè)距機(jī)，這是現(xiàn)代先進(jìn)坦克的標(biāo)配裝備，從美國(guó)的M1到英國(guó)的“挑戰(zhàn)者”和德國(guó)的“豹2”，無(wú)一例外，它的測(cè)量距離達(dá)到20公里，精度比普通的光學(xué)測(cè)距儀高很多。

稀土與汽車

稀土和半導(dǎo)體的另一個(gè)大的交集則在汽車產(chǎn)業(yè)。汽車電子如今已經(jīng)成為一個(gè)專有名詞，截止目前，全球的汽車電子市場(chǎng)已經(jīng)逼近2萬(wàn)億元的市場(chǎng)規(guī)模，隨著新能源汽車與自動(dòng)駕駛技術(shù)的持續(xù)發(fā)力，汽車電子還將持續(xù)高速增長(zhǎng)，而稀土也將迎來(lái)更大的成長(zhǎng)空間。

稀土在汽車方面的應(yīng)用也是無(wú)處不在，比如釔被用來(lái)生產(chǎn)緊湊型熒光燈，氧化鈰以其優(yōu)異的催化性能，已經(jīng)可以取代傳統(tǒng)的鉑(Pt)和銠(Rh)等貴金屬，用于汽車尾氣處理，每年用在汽車尾氣凈化方面的氧化鈰消耗量大約1.15萬(wàn)噸。

鋱和鏑被用來(lái)生產(chǎn)能在高溫下良好運(yùn)行的磁鐵，而磁鐵是汽車動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部分，這些元素大部分國(guó)家都需要從中國(guó)進(jìn)口，尤其是日本。

據(jù)悉，一般汽車整車有30多個(gè)部件要用到稀土永磁磁鐵，而高端車更是有70多個(gè)部件需要用到稀土永磁材料，用以完成各種控制動(dòng)作。

一輛高級(jí)轎車需要稀土永磁材料約0.5kg-3.5kg，在新能源汽車上這些量更大。每輛混合動(dòng)力車較傳統(tǒng)汽車要多消耗5kg釹鐵硼;純電動(dòng)車中，稀土永磁電機(jī)替代傳統(tǒng)電機(jī)要多使用5-10KG釹鐵硼。

稀土VS半導(dǎo)體

最近幾年，稀土市場(chǎng)會(huì)拿出來(lái)和半導(dǎo)體一起進(jìn)行討論。但值得注意的是，稀土與半導(dǎo)體在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上不可相提并論。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2018年中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值約900億元人民幣，而2017年，全球的半導(dǎo)體產(chǎn)值為4767億美元，稀土與半導(dǎo)體的產(chǎn)值比起來(lái)小太多了，甚至不及半導(dǎo)體一個(gè)零頭。

在技術(shù)上，稀土的技術(shù)門(mén)檻和涉及的上下游也和半導(dǎo)體差距很大。

稀土的核心門(mén)檻是精煉能力，在這方面中國(guó)是全球第一。但別國(guó)若想在技術(shù)上追平我國(guó)，或許比我們?cè)诎雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)投入的資金與時(shí)間少許多。

在上下游產(chǎn)業(yè)鏈中，半導(dǎo)體牽扯到的產(chǎn)業(yè)鏈無(wú)疑更為廣泛，從設(shè)計(jì)到制造、還有設(shè)備，材料等一大堆產(chǎn)業(yè)，就拿臺(tái)積電來(lái)說(shuō)，其供應(yīng)商的數(shù)量就超過(guò)了3000家，稀土無(wú)疑不需要這么長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈條。

綜述，從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來(lái)說(shuō)，稀土與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)或許不能相提并論，但重要性而言，工業(yè)缺少“糧食”會(huì)萎縮，缺少“維生素”也會(huì)衰退，兩者的區(qū)別只是在于哪種衰落的更快而已，不過(guò)由于稀土規(guī)模小，有時(shí)候可以達(dá)到四兩撥千斤的效果。

(編輯：李均柃)