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美國的「缺鎵」困境
10月21日消息，近日美國「大西洋理事會」發布了一份報告，介紹了中國宣布對金屬鎵及相關物項實施出口管制之後，美國所面臨的「缺鎵」困境，以及希望透過「廢物製鎵」的方式，回收已經流經美國國內工業體系的鎵。
全球鎵供應依賴中國
2023年7月3日，中國商務部與海關總署就共同發佈公告，宣布對鎵、鍺相關物項實施出口管制。而鎵、鍺屬於製備鎵類或鍺類相關化合物半導體所鬚的材料。
2024年12月3日，中國商務部再度發佈公告稱，根據《中華人民共和國出口管制法》等法律法規有關規定，為維護國家安全和利益、履行防擴散等國際義務，決定加強相關兩用物項對美國出口管制。具體內容包括：禁止兩用物項對美國軍事用戶或軍事用途出口；原則上不予許可鎵、鍺、銻、超硬材料相關兩用物項對美國出口；對石墨兩用物項對美國出口，實施更嚴格的最終用戶和最終用途審查。
身為全球金屬鎵、金屬鍺儲量及產量最大的國家之一，中國對鎵、鍺相關物項實施出口管制，對全球的科技產業也帶來了重大影響。
根據美國地質調查局（USGS）公佈的數據，目前全球金屬鎵的儲量約為27.93萬噸，而中國的儲量最多，達到19萬噸，佔全球儲量的68%左右；相比之下，美國的儲量還不到中國的1/40，只有0.45萬噸。
從產量來看，中國產量佔全球鎵產量最高。德國和哈薩克分別於2016年和2013年停止了鎵生產。 （2021年德國宣布將在年底前重啟初級鎵生產），匈牙利和烏克蘭分別於2015年和2019年停止鎵生產，中國鎵佔全球鎵產量持續提升，截止2021年，佔全球鎵產量已超90%。
受中國出口管制的影響，歐洲鎵的現貨價格迅速飆升了40% 以上，導致交貨時間延長，並迫使晶片晶圓廠減少庫存並優先考慮關鍵項目。因為在許可證獲得批准之前，相關貨物不能離開中國，這迫使賣家等待，一些買家動用庫存。
「這起事件不僅擾亂了大宗商品市場，還暴露了美國國防工業基礎的斷層線。」《大西洋理事會》的報告指出：「鎵具有巨大但被忽視的戰略價值。這種不起眼的金屬嵌入雷達、導引頭、安全射頻鏈路和衛星太陽能電池中，對於先進的電子出口系統至關重要。美國沒有國內生產鎵，也缺乏政府庫存來緩衝中國的系統至關重要。
鎵的戰略利益與供應困境
鎵不像銅或鋼那樣的大宗商品。雖然美國每年國防體系內的消耗量僅20 噸左右，足以由一輛平闆卡車容納。然而，這個小體積支撐著整個美國國防工業基礎。因為鎵對於電子供應鏈至關重要，許多先進的美國武器系統和衛星都需要鎵。此外，許多民用的電子產品對於含鎵的化合物半導體的需求更大，例如眾多的氮化鎵快充充電頭當中都有用到鎵。
諷刺的是，鎵無所不在，卻又無處可尋。因為它以微量存在於許多每天加工的礦石中，例如氧化鋁、鋅和煤渣。然而，如果沒有深思熟慮的回收策略，鎵就會消失在廢物中。中國擁有近99% 的初級產量，不是因為它發現了更豐富的礦床，而是因為中國幾十年前就選擇在鋁生產過程中回收鎵。
中國目前對鎵的出口管制，並不是的完全的禁止出口，而是將鎵的出口進行嚴格的監管。該報告稱，如果中國真的完全禁止對外出口，“那麼美國的經濟、軍事和技術優勢所面臨的危險，將比大多數政策制定者意識到的要危險得多。”
美國無法擺脫鎵困境。因為鎵在礦石中的含量很少超過百萬分之幾，而是在無形中遍布在鋁礦石和鋅礦石中。與鋰或銅等富集礦不同，目前尚未發現品位足夠高的鎵礦床。一個歷史上的例外是美國猶他州的Apex 礦，該礦於1980 年代重新開放，從獨特濃縮的礦床中提取鎵和鍺。由於大宗商品價格下跌、礦石品質問題和昂貴的冶金，但它在兩年內關閉。 Apex 的關閉表明，原生鎵開採是不可持續的。
Apex 的關閉也使美國完全依賴進口。美國幾乎所有的低純度鎵和大部分的高純度鎵都來自中國，只有美國紐約的一家工廠將進口原料和半導體廢料升級為高純度鎵金屬。這是一項關鍵能力，但對於使戰爭物資供應鏈免受衝擊而言，其能力太有限。當中國實施出口許可證時，美國買家除了減少他們持有的少量庫存外別無後備。
其他國家對風險的管理方式不同。日本和韓國將政府儲備鎵作為其更廣泛的關鍵礦產戰略的一部分。人們普遍認為中國擁有國家庫存，但數量尚未披露。相較之下，美國沒有將鎵納入國防後勤局的年度物資計劃，也沒有將其納入國防儲備。
美國希望“廢物製鎵”
「大西洋理事會」指出，鎵在理論上很豐富，但在實踐中卻難以獲得。美國精煉的每一噸氧化鋁或鋅都含有微量鎵。雖然僅捕獲1% 的副產品就可以滿足美國的需求，但如果沒有專用的回收設備和技術，鎵就會消失在紅泥、爐渣或煙囪中。所以，對於美國的鎵安全來說，它的解決方案不會來自新礦山，而是需要像對待任何武器計劃一樣認真對待微量鎵回收，尤其是在下一次供應衝擊來襲之前。
「廢棄物製鎵」方法利用了已經處理數百萬噸氧化鋁、鋅、煤渣和半導體廢料的基礎設施。現在，美國華盛頓必須鼓勵工業以軍事物資所需的純度擴大規模、合格和維持產出。
「大西洋理事會」也給了美國增加國內鎵供應有五種方式：
首先，氧化鋁精煉提供了增加鎵庫存最快的方法。在鋁生產中，大部分鎵溶解在苛性鹼中，其餘的則結合在赤泥廢料中。中國決定安裝捕集裝置，將其鋁精煉廠變成了一項戰略資產。美國今天沒有這樣的能力，儘管試點正在出現。例如，ElementUS 在路易斯安那州擁有3000 萬噸赤泥，正在測試回收鎵以及鐵、氧化鋁和鈧的流程圖。該專案強調，雖然鎵回收很少單獨具有經濟意義，但當將其納入多產品策略時，它是可行的。
其次，鋅冶煉廠可以使鎵提取的來源和方法多樣化，提高供應鏈的彈性。鎵往往集中在黃鐵礦和針鐵礦等殘留物中，這些殘留物可以浸出和精煉。 Nyrstar 在田納西州經營一家大型工廠，該公司已提出鎵鍺回收迴路的計劃，該迴路能夠滿足美國很大一部分需求。化學過程相對簡單，並經過國家實驗室測試驗證，但融資仍然難以捉摸。如果沒有有針對性的支持，像這樣有前途的專案將永遠不會離開繪圖板。
第三，需要透過盟友和夥伴確保鎵供應。 2025 年，力拓和銦公司在加拿大魁北克省的Vaudreuil 氧化鋁精煉廠展示了鎵回收，並在美國紐約進行了試點步驟。 RemovAL 等歐洲試點公司正在測試紅泥浸出，而日本和韓國正在投資回收過程。模式是明確無誤的；預計未來鎵資源短缺的國家正在將鎵捕獲嵌入其工業生態系統中。美國政策制定者應鼓勵與盟友和夥伴進行鎵回收整合，以最大限度地增加選擇。
值得一提的是，當地時間10月20日，澳洲宣布與美國達成85億美元關鍵礦產和稀土合作協議。其中就包括美國將在西澳投資興建一座年產能100噸的鎵精煉廠。美國鋁業公司今年8月也磨蹭宣布，正與日本探討在其位於西澳的一家氧化鋁精煉廠進行鎵回收計畫的可行性。
第四，煤基廢棄物提供了另一種鎵捕獲選擇。粉煤灰和酸礦排水中含有低濃度的鎵。能源部試行了最初為稀土元素設計的輕酸浸出工藝，這些稀土元素可以適應回收鎵。經濟性取決於共同回收其他關鍵礦物，但將廢棄物堆轉化為戰略原料的前景表明了該方法的多功能性。
最後，最容易被忽略但又最容易的鎵回收途徑是半導體廢棄物。紐約的一家美國煉油廠已經將廢料升級為高純度鎵。雖然規模不大，但這種能力透過更短的供應鏈和清晰的可追溯性提供軍用級材料，這對於需要安全、可審計來源的國防買家來說是有利的。美國應該尋求增加回收半導體廢料的煉油廠數量，以建立高純度鎵庫存。
「大西洋理事會」補充稱，從廢物流中回收鎵不是一場科學賭博，這種模式的成功已經被證明了幾十年。美國需要的是深思熟慮的政策決定，將廢棄物轉化為儲備的鎵。實現這一目標需要美國的融資、資格優先的資助和國家層級的儲備支持，如果沒有這些支持，也無法實現。(芯智訊)