芯片用到多少种元素？稀土断供能反制美芯吗？- 大数跨境

首页

芯片用到多少种元素？稀土断供能反制美芯吗？

中国稀金谷大数据

2022-09-30

导读：点击上方蓝字关注稀金计算（中国稀土产业大数据平台），获取更多精彩内容。

点击上方蓝字关注稀金计算，更多精彩内容

芯片产业是电子信息产业的核心和基础。芯片产业的不断进步离不开材料产业的不断创新。一方面，中国已经成为全球最大的芯片进口国，消耗的芯片占全球总产量的75%左右，美国对华的芯片业打压措施不断加码。另一方面，中国也是全球最大的稀土出口国，占世界稀土商品量的80%至90%。

本文探讨三个问题：现代芯片用到了元素周期表中的多少种元素；芯片制造能否离开稀土元素；极端情况下，如果中国对美国采取稀土反制的措施，美国芯片是否会面临灾难。

✦

芯片用到的元素

✦

首先，芯片采用到的最重要的材料肯定是单晶硅片了。众所周知，硅是宇宙中第八大丰富、地球中含量第二丰富的元素，质量计算占地壳的27.7%，仅次于氧元素。硅的化学性质非常稳定，常温下不活泼。14nm芯片所采用的单晶硅片纯度高达13N，可以保证每个晶格具有相同电学特性。

芯片产业发展初期，除了硅元素外，芯片制造中仅使用了硼、磷、砷、锑、氢、氩、氯、氟、氧、氮、铝、金、钾等少数元素。其中，硼、磷、砷和锑被用来掺杂硅；氧和氮用于生长或沉积绝缘体；铝用于互连；氢、氩、氯和氟用于等离子刻蚀或者薄膜沉积；金用于硅片背面；钾以氢氧化钾溶液的形式用于各向异性腐蚀硅。

芯片产业发展中期，一些新的元素被引入，比如钛、钨、钴和镍，用于形成低电阻率金属硅化物。溴用于高密度等离子体刻蚀。

进入21世纪，不断有新的元素被引入。比如，随着193nm步进扫描投影光刻机被使用，一些惰性气体的氟化物被用于准分子激光器光源。碳和锗来改变晶格参数和在硅中引起的机械应力，硫和硒元素被引入作为表面钝化剂元素。尤其是随着封装技术的发展，越来越多的新元素被引入。实际上，迄今为止，除了碱金属（在MOS氧化物中产生移动电荷）、放射性元素等外，越来越多的元素被应用于芯片制造。

✦

中国有稀土

✦

稀土是工业的维生素，绰号“万能之土”，号称“新材料之母”，广泛应用于电子、石油化工、机械和军工等领域。尤其是，美国的F-22战斗机的发动机、“爱国者”导弹等都离不开稀土金属。随着近年来装备制造业、新能源、及环境保护等产业高速发展，全球工业对中国稀土产品的依赖度进一步增加。

1992年，改革开放总设计师邓小平在南巡时就指出：“中东有石油，中国有稀土”。中国是唯一能够提供全部17种稀土金属的国家，稀土资源储量世界第一，占23%左右，产量第一，销售量第一。2021年，中国稀土贡献了全球产量的60%，中国出口各类稀土商品48917.7吨，出口金额42.2亿元，同比分别增长38.0%和77.1%。

曾经有一种说法，中国稀土没有卖出“稀”的价格，卖出“土”的价格。比如，氧化镨钕曾经低至13万元/吨。为此，中国政府进一步深化了国有企业改革，加快推进有关稀土资源整合。2021年12月，稀土价格普遍达到了80万元/吨。

2022年9月21日，五矿稀土发布更名“中国稀土”公告。中国稀土集团资源科技股份有限公司揭牌仪式在北京、南昌、赣州三地同步举行。按照市场化、法治化原则组建的中国“稀土航母”横空出世。

✦

中国稀土能否成为美芯的达摩克利斯之剑

✦

尽管美国稀土储量占全球20%，但是，美国每年的稀土进口量约80%来自中国。2022年9月21日，美国拜登总统决定不限制进口钕磁体。美国进口的钕磁体主要来自中国。2021年，美国进口的烧结钕磁体中，75%来自中国，9%来自日本，5%来自菲律宾，4%来自德国。如果中国限制稀土对美出口，无疑美国的军事和经济短时间内都将遭遇巨大打击。那么，具体针对芯片产业而言，中国稀土是否能成为美国芯片的达摩克利斯之剑。

全球芯片产业供应链一直比较脆弱与敏感，容易受到外部环境的影响。新冠、火灾、地震、雪灾、洪灾、停电等因素或多或少都会影响芯片产业供应链的不稳定性。战争对全球芯片产业供应链稳定性的影响就更严重了。比如氖气，在248nm、193nm光刻机光源中作为缓冲气体，用于与稀有气体（Ar/Kr）、氟气混合，防止电极短路。氖气混合比率超过90%，是不折不扣的电子特气耗材。据美国贸易委员会（ITC）的数据显示，2014年克里米亚半岛局势紧张时，氖气价格一度上涨了600%。2022年2月24日俄乌战争爆发，马里乌波尔发生的战斗大家已经知道了，Ingas已经停产。

但是，迄今为止，俄乌战争仍然没有导致中国台积电、中芯国际、英特尔、三星等芯片厂停产。其原因无非有三：氖气在芯片制造中的用量相对较少，准分子激光器厂商优化了氖气使用效率，乃至开发氖气回收循环利用技术；这些芯片厂通常都有3-9个月的库存；尽管氖气拥有较高的技术壁垒，行业集中度相对较高，但是全球的其余电子特气生产商正在研发氖气，填补其中的空白。

最后，回到本文开始提到的三个问题：

1）现代芯片用到了元素周期表中的多少种元素——芯光社特邀专家的答案是：77种，占元素周期表大家庭中118个成员的65.25%。

2）芯片制造能否离得开稀土元素——芯光社特邀专家的答案是：高端芯片离不开，尤其是高-κ电介质环节。

3）极端情况下，如果中国对美国采取稀土反制的措施，美国芯片是否会面临灾难——作为参考，类似于氖气，稀土元素在芯片制造中的用量较少，芯片厂通常都有3-9个月的库存。如果稀土元素出现缺料风险，至少短期内，肯定会拉高全球稀土元素原料价格，从而进一步推高芯片产品价格。至于长期影响，这个就仁者见仁，智者见智了。

内容来源：芯光社

往期推荐

【声明】内容源于网络

中国稀金谷大数据

中国稀金谷大数据中心（bigdata.jxust.edu.cn）官方公众号，关于稀土和稀有金属等产业的最权威的信息平台，提供稀土、钨、铜、锂和新能源汽车等领域的多维数据和行业动态，为政府、企业和科技工作者提供资讯参考、数据分析和应用服务。

内容 3755

粉丝 0

中国稀金谷大数据中国稀金谷大数据中心（bigdata.jxust.edu.cn）官方公众号，关于稀土和稀有金属等产业的最权威的信息平台，提供稀土、钨、铜、锂和新能源汽车等领域的多维数据和行业动态，为政府、企业和科技工作者提供资讯参考、数据分析和应用服务。

总阅读41

粉丝0

内容3.8k