前言
鎵是一種低熔點(diǎn)高沸點(diǎn)的稀散金屬，自然界中的鎵多藏身于鋁土礦和鉛鋅礦中，現(xiàn)有的鎵主要來源于鋁土礦加工副產(chǎn)品和鋅加工礦渣。金屬鎵及其化合物被廣泛應(yīng)用于無線通信、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、太陽能電池和航空航天等領(lǐng)域，被稱為“半導(dǎo)體工業(yè)的新糧食”和“電子工業(yè)的脊梁”。
一、鎵的概念及應(yīng)用
鎵是灰藍(lán)色或銀白色的金屬，在地殼中的含量僅為0.0015%，絕大部分鎵呈分散狀態(tài)，因此鎵屬于典型的稀散金屬。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球探明的金屬鎵儲(chǔ)量為27.93萬噸。其中我國儲(chǔ)量為9萬噸，占比約68%，居全球首位。鎵的相關(guān)產(chǎn)品包括金屬鎵、氮化鎵、氧化鎵、磷化鎵、砷化鎵、銦鎵砷、硒化鎵、銻化鎵等。其中，氧化鎵是第四代半導(dǎo)體的典型代表，被稱為“半導(dǎo)體天空中的新恒星”。金屬鎵的消費(fèi)領(lǐng)域包括半導(dǎo)體材料、太陽能電池、合金、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，其中半導(dǎo)體行業(yè)已成為鎵最大的消費(fèi)領(lǐng)域。
另外， 在全球范圍內(nèi)，砷化鎵占全球鎵年消費(fèi)量的95%。砷化鎵和氮化鎵也存在于各種光電器件中，砷化鋁鎵(AlGaAs)用于高功率紅外激光二極管；半導(dǎo)體氮化鎵和氮化銦鎵用于藍(lán)色和紫色光電器件，主要是激光二極管和發(fā)光二極管。
二、金屬鎵產(chǎn)業(yè)鏈及市場結(jié)構(gòu)
金屬鎵主要來自于氧化鋁的母液，氧化鋁生產(chǎn)過程中提取原生鎵相比其他方式最具備成本優(yōu)勢。另一方面，鎵在其它金屬礦床中的含量極低，經(jīng)過一定富集后也只能達(dá)到幾百克/噸，因而鎵的提取非常困難。另一方面，由于伴生關(guān)系，鎵的產(chǎn)量很難由于鎵價(jià)格上漲而被大幅拉動(dòng)，因此，原生鎵的年產(chǎn)量極少。2022年全球原生鎵產(chǎn)量為626噸，其中我國原生鎵產(chǎn)量達(dá)606噸，占比96.81%。
在布局企業(yè)方面，鎵因常以微量元素與鋁、鋅等礦物伴生且主要存在鋁土礦中，所以大部分布局企業(yè)為氧化鋁廠商 。當(dāng)前國內(nèi)氧化鋁廠有金屬鎵生產(chǎn)業(yè)務(wù)的企業(yè)主要包括中國鋁業(yè)、中金嶺南、株洲科能、東方希望（三門峽鋁業(yè)）等。
隨著我國國民收入水平的逐年提高、消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化以及國家政策的支持，金屬鎵的消費(fèi)量快速增長，被廣泛應(yīng)用在汽車、手機(jī)、電腦等新型消費(fèi)品及醫(yī)療器械行業(yè)。預(yù)計(jì)2023年金屬鎵應(yīng)用將進(jìn)一步拓展，主要體現(xiàn)在汽車、電子產(chǎn)品、影音娛樂、家電等領(lǐng)域，國家將繼續(xù)支持企業(yè)推行新能源汽車、智能電子產(chǎn)品、智能家用電器等技術(shù)，金屬鎵應(yīng)用于這些新興領(lǐng)域，將形成新的消費(fèi)熱點(diǎn)，拉動(dòng)市場需求。
三、鎵行業(yè)發(fā)展政策及現(xiàn)狀
金屬鎵及其化合物已成為未來支撐新能源汽車、5G、AI等新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，獲得世界各國的大力發(fā)展。為抓住科技產(chǎn)業(yè)變革新機(jī)遇，我國同樣對(duì)砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、氮化鎵（GaN）、氧化銦（In2O3）、氧化鉍（Bi2O3）等產(chǎn)業(yè)鏈給予了全方位引導(dǎo)支持，使得我國近年來第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)獲得了長足發(fā)展。
鎵本身并不是半導(dǎo)體，但與砷、氮、硒、碲、磷、銻等金屬和非金屬形成的一系列鎵基化合物，均為優(yōu)質(zhì)半導(dǎo)體材料，是研制微電子器件和光電子器件的重要材料。美國、日本等國家已將鎵列入“戰(zhàn)略資源”，歐盟將其列入“關(guān)鍵原材料”目錄，我國也將鎵列為“戰(zhàn)略儲(chǔ)備金屬”，并出臺(tái)多項(xiàng)政策支持金屬鎵及其鎵化合物的發(fā)展。隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展及其戰(zhàn)略地位進(jìn)一步凸顯，鎵已經(jīng)成為一種重要的新興戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。
2023年7月3日，中國商務(wù)部和海關(guān)總署發(fā)布公告，“為維護(hù)國家安全和利益，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，決定對(duì)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制?！惫嬷谐藢?duì)鎵、鍺這兩種材料做出限制，同時(shí)對(duì)氮化鎵、砷化鎵、鍺外延生長襯底、四氯化鍺等包含鎵和鍺元素的半導(dǎo)體材料也一同做出限制。
從出口情況來看，中國是全球最大的鎵產(chǎn)品出口國，主要供應(yīng)美國、歐盟、日本和韓國等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體。根據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù)，2022年中國鎵出口量達(dá)94.4噸，為歷年最高。從進(jìn)口情況來看，我國高純鎵生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，且以純度不高的5N、6N級(jí)別產(chǎn)品生產(chǎn)為主，7N、8N級(jí)別產(chǎn)品產(chǎn)量低，因此我國高純鎵市場部分需求依靠進(jìn)口，2022年中國鎵進(jìn)口量為22.9噸。
四、應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展及化合物材料用途
金屬鎵主要以化合物的形式被用于生產(chǎn)半導(dǎo)體、磁材、MO源、光伏材料及熒光粉等，并最終廣泛應(yīng)用于無線通信、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、太陽能電池和航空航天等眾多領(lǐng)域。從下游應(yīng)用占比情況來看，鎵在半導(dǎo)體、磁材、MO源、光伏材料及熒光粉等領(lǐng)域的應(yīng)用市場份額分別占比42%、29%、9%、8%、7%。
由此不難發(fā)現(xiàn)，金屬鎵及其化合物語半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展緊緊綁定。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)公開資料查詢，1947年，晶體管在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生，標(biāo)志著半導(dǎo)體時(shí)代的開啟。1958年集成電路的出現(xiàn)加速了半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)，半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)非常成熟，形成了從半導(dǎo)體材料、設(shè)備到半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、制造、封裝測試完整的產(chǎn)業(yè)鏈。之后，半導(dǎo)體經(jīng)過了幾代的發(fā)展，第一代半導(dǎo)體是“元素半導(dǎo)體”，典型如硅基和鍺基半導(dǎo)體；第二代之后半導(dǎo)體材料是化合物半導(dǎo)體，到目前為止，具體歸類為以下四代：
第一代：硅（Si）和鍺（Ge）等元素的半導(dǎo)體材料；
第二代：砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表；
第三代：碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）等為代表；
第四代：氧化鎵（Ga2O3）、氮化鋁（AlN)等。
與金屬鎵相關(guān)的第二、三代化合物半導(dǎo)體當(dāng)前主要有兩種，分別是砷化鎵和氮化鎵。砷化鎵由砷和鎵兩種元素化合而成，具有高頻率、高電子遷移率、高輸出功率、低噪音以及線性度良好等優(yōu)越特性，是光電子和微電子工業(yè)最重要的支撐材料之一。氮化鎵是直接寬帶隙半導(dǎo)體材料，屬于第三代半導(dǎo)體。具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導(dǎo)率、更大的電子飽和速度以及更高的抗輻射能力，滿足現(xiàn)代電子技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體材料提出的高溫、高功率、高壓、高頻以及抗輻射等新要求，更適合制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。
在氮化鎵之后，目前正慢慢受到重視化合物材料是第四代半導(dǎo)體材料氧化鎵。行業(yè)分析人士表示，氧化鎵在市場對(duì)性能好、損耗低、功率密度高的功率器件需求不斷釋放背景下，10年后將直接與碳化硅競爭。
五、出口管制對(duì)行業(yè)影響分析
鎵和鍺是戰(zhàn)略性資源，在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。如今，中國的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，此次出口管制有利于國內(nèi)保護(hù)產(chǎn)業(yè)安全和資源安全。
中國宣布對(duì)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制后，多國企業(yè)準(zhǔn)備申請(qǐng)鎵、鍺出口許可。路透社4日?qǐng)?bào)道稱，一家中國鍺生產(chǎn)商的經(jīng)理表示，其所在的公司已收到來自歐洲、日本和美國買家的詢問，希望在出口管制生效前囤積產(chǎn)品。
同時(shí)，在被實(shí)施出口管制以后，金屬鎵及其化合物衍生行業(yè)的下游市場造成一定沖擊。首先國內(nèi)廠商的出口需求受到一定影響，雖然金屬鎵上游氧化鋁海外也有產(chǎn)能，但短期內(nèi)恢復(fù)產(chǎn)業(yè)鏈的可能性并不高。同時(shí)該政策也會(huì)導(dǎo)致國際半導(dǎo)體企業(yè)新增訂單交付周期拉長，引發(fā)消費(fèi)電子及芯片或迎來新一輪漲價(jià) 。國產(chǎn)半導(dǎo)體企業(yè)及通信設(shè)備企業(yè)本土替代窗口有望延長，進(jìn)而強(qiáng)化競爭優(yōu)勢。然而對(duì)于后期管制生效后的市場，國內(nèi)原材料價(jià)格或因供應(yīng)過剩承壓下行，海外或因供應(yīng)短缺而價(jià)格上漲，導(dǎo)致國外原材料價(jià)格高于國內(nèi)價(jià)格，國內(nèi)下游產(chǎn)品因成本優(yōu)勢而競爭力提升。
六、業(yè)內(nèi)主要企業(yè)介紹（一）領(lǐng)軍企業(yè)-中國鋁業(yè)（601600.SH）
中國鋁業(yè)股份有限公司成立于2001年09月，是集鋁土礦、煤炭等資源開采，氧化鋁、炭素、原鋁和鋁合金產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售、技術(shù)研發(fā)，國際貿(mào)易，物流產(chǎn)業(yè)，火力及新能源發(fā)電于一體的大型鋁生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)。金屬鎵是氧化鋁生產(chǎn)過程中提煉出來的副產(chǎn)品，中國鋁業(yè)為國內(nèi)金屬鎵龍頭企業(yè)，擁有金屬鎵產(chǎn)能約200噸/年，2022年金屬鎵產(chǎn)量達(dá)146噸。
2022年公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入2909.88億元，同比下降2.64%，凈利潤41.92億元，同比下降27.22%。2023年一季度，中國鋁業(yè)實(shí)現(xiàn)營收662.79億元，同比減少17.6%；歸屬于上市公司股東的凈利潤18.13億元，同比減少9.78%。
（二）中金嶺南（000060.SZ）
深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司主要業(yè)務(wù)包括鉛鋅銅等有色金屬的采礦、選礦、冶煉和深加工一體化生產(chǎn)、貿(mào)易、金融、期貨經(jīng)紀(jì)及投資業(yè)務(wù)，主要產(chǎn)品有鋅鉛銀硫銅金鍺鎵等金屬，鍺鎵主要伴生于鋅精礦，賦存于閃鋅礦中，在冶煉過程中提取。子公司丹霞冶煉廠擁有國內(nèi)大規(guī)模采用鋅氧壓浸出工藝并綜合回收鎵鍺等稀貴金屬的鋅冶煉工藝技術(shù)，申請(qǐng)獲得《一種從鋅置換渣硫酸浸出液中選擇性萃取回收鎵鍺》專利項(xiàng)目。2022年中金嶺南保有金屬資源鎵760噸，2023年預(yù)計(jì)生產(chǎn)電鎵16.5噸。
2022年公司實(shí)現(xiàn)營收553.39億元，同比增長24.5％；歸屬于上市公司股東的凈利潤為12.12億元，同比增長3.47％，創(chuàng)公司成立以來最高水平；扣非凈利潤為11.73億元，同比增長10.91％。2023年第一季度中金嶺南實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入167.91億元，同比增長13.98%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤3.2億元，同比增長14.13%。
（三）東方希望（三門峽）鋁業(yè)
東方希望（三門峽）鋁業(yè)有限公司位于河南省三門峽市澠池縣，注冊(cè)資金8.2億，自2003年11月成立以來發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為河南省最大的單體氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)。公司建設(shè)規(guī)模220萬噸/年氧化鋁，同時(shí)還建有100萬噸/年的石灰，60噸/年的金屬鎵和自備電廠等配套項(xiàng)目，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均已達(dá)到或超越國內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平。
2022年，東方希望（三門峽）鋁業(yè)產(chǎn)出金屬鎵近50噸，是國內(nèi)領(lǐng)先的金屬鎵生產(chǎn)企業(yè)。
（四）株洲科能（科創(chuàng)板已問詢）株洲科能長期致力于Ⅲ-Ⅴ族化學(xué)元素材料提純技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，主要從事4N鎵以上鎵、銦、鉍、碲等稀散金屬元素及其氧化物的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。產(chǎn)品主要鎵包括高純鎵、高純銦以及 ITO 等靶材用銦（4N5-5N）、氧化銦、氧化鎵等電子鎵級(jí)稀散金屬系列產(chǎn)品和工業(yè)鎵、鉍及氧化鉍等工業(yè)級(jí)稀散金屬系列產(chǎn)品兩大類。根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)稀散金屬分會(huì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，近年來株洲科能高純鎵產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率達(dá)20%左右，市場占有率國內(nèi)第二。2022年，株洲科能實(shí)現(xiàn)營收6.79億元，歸母凈利潤5082.30萬元。
七、結(jié)語鎵作為半導(dǎo)體和光電子行業(yè)的重要材料，對(duì)信息技術(shù)、通信、電子設(shè)備和能源等產(chǎn)業(yè)有著重要影響。鎵化合物在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用，使得高速計(jì)算、通信和數(shù)據(jù)處理成為可能。此外，鎵在光電子器件和激光技術(shù)中的應(yīng)用，推動(dòng)了光通信、光存儲(chǔ)和激光加工等領(lǐng)域的發(fā)展。2023年，中國金屬鎵行業(yè)正處于發(fā)展關(guān)鍵時(shí)期，隨著國內(nèi)鎵市場的不斷發(fā)展壯大，市場的競爭也越來越激烈，行業(yè)的發(fā)展也可期待一個(gè)有史以來的高潮。
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