鎵鍺出口管制的國(guó)產(chǎn)化機(jī)遇
2023-07-17 11:39:13吳新竹
證券市場(chǎng)周刊 2023年24期
吳新竹
近日，商務(wù)部決定對(duì)金屬鎵等鎵相關(guān)物項(xiàng)以及金屬鍺等鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制，自2023年8月1日起正式實(shí)施。2022年10月起，美國(guó)宣布實(shí)施芯片出口管制措施；2023年6月，荷蘭宣布將進(jìn)一步收緊光刻機(jī)出口政策，高端DUV光刻機(jī)自9月1日起將限制向中國(guó)出口。中國(guó)對(duì)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)的出口管制被視為對(duì)外部圍堵打壓實(shí)施的反制，對(duì)維護(hù)全球供應(yīng)鏈穩(wěn)定具有正面作用。
中國(guó)對(duì)鎵鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制提振了國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體材料的信心，預(yù)計(jì)2023年三季度消費(fèi)電子及上游芯片或迎來(lái)新一輪漲價(jià)，國(guó)產(chǎn)替代窗口期有望延長(zhǎng)。鎵和鍺是制造第三代半導(dǎo)體的重要材料，主要應(yīng)用于車(chē)載半導(dǎo)體領(lǐng)域；光芯片的主要材料是三五族的磷化銦和砷化鎵，光芯片產(chǎn)線具有建設(shè)周期長(zhǎng)、擴(kuò)產(chǎn)慢的特點(diǎn)，人工智能的快速發(fā)展將持續(xù)拉動(dòng)上游基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)光模塊及配套的光芯片需求，將給國(guó)內(nèi)光芯片廠商帶來(lái)市場(chǎng)拓展機(jī)遇。
戰(zhàn)略?xún)r(jià)值引關(guān)注
對(duì)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制是國(guó)際通行做法，世界上主要國(guó)家普遍對(duì)其實(shí)施管制。自2008年起，美國(guó)先后制定了相關(guān)政策文件。歐盟2008年第一次公布關(guān)鍵礦產(chǎn)資源清單之后，每3年進(jìn)行一次例行更新；歐盟委員會(huì)在2023年3月份發(fā)布的《歐洲關(guān)鍵原材料法案》，已經(jīng)將鎵和鍺列為戰(zhàn)略性原料；鎵和鍺也均出現(xiàn)在美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局列出的《2022年關(guān)鍵礦物清單》中。
全球探明的金屬鎵儲(chǔ)量約27.93萬(wàn)噸，中國(guó)擁有19萬(wàn)噸，美國(guó)的儲(chǔ)量不及中國(guó)的四十分之一。從產(chǎn)量來(lái)看，哈薩克斯坦、匈牙利、烏克蘭分別于2013年、2015年和2019年停止了鎵的生產(chǎn)，中國(guó)鎵產(chǎn)量在全球鎵產(chǎn)量的占比持續(xù)提升。中國(guó)亦是全球最大的鍺生產(chǎn)國(guó)，2021年全球原生鍺產(chǎn)量約130噸，其中中國(guó)占比高達(dá)68%。
2021年，全球金屬鍺產(chǎn)量178噸左右，中國(guó)金屬鍺產(chǎn)量125噸，全球占比70.22%。鍺金屬資源主要來(lái)自含硫化物的鉛、鋅、銅等礦床與鍺礦床、含鍺煤礦。數(shù)據(jù)顯示，全球已探明的8600噸鍺儲(chǔ)量中，中美兩國(guó)所擁有的鍺含量占86%，其中美國(guó)達(dá)到3870噸，中國(guó)緊隨其后，探明儲(chǔ)量為3500噸。中國(guó)是全球鍺資源儲(chǔ)量和消費(fèi)大國(guó)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，鍺產(chǎn)業(yè)鏈布局逐漸完善，鍺加工企業(yè)主要集中在二氧化鍺、四氯化鍺、區(qū)熔鍺錠等深加工環(huán)節(jié)。
推動(dòng)本土產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
2022年，中國(guó)原生鎵產(chǎn)量約606噸，消費(fèi)量約500噸，原生鎵產(chǎn)量占據(jù)全球90%。鎵化合物中，砷化鎵為重要的第二代半導(dǎo)體材料，是目前生產(chǎn)量最大的化合物半導(dǎo)體材料之一，其主要被應(yīng)用于LED、VECSEL、射頻器件、光伏器件，其中LED和射頻器件占據(jù)主要部分；氮化鎵則以其寬禁帶屬性成為第三代半導(dǎo)電體的重要材料之一。在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，鎵和鍺可以用來(lái)制造寬禁帶半導(dǎo)體材料，用于新能源車(chē)的主逆變器、變壓器、BMS等電子電氣設(shè)備中，可以提高電池性能和充電效率。
鎵被稱(chēng)為“半導(dǎo)體工業(yè)新糧食”，其化合物被廣泛應(yīng)用于光電子工業(yè)和微波通信工業(yè)，用于制造微波通訊與微波集成、紅外光學(xué)與紅外探測(cè)器件、集成電路、發(fā)光二極管等。鍺則用于制造晶體管及各種電子裝置，主要終端應(yīng)用為光纖系統(tǒng)與紅外線光學(xué)，也用于聚合反應(yīng)的催化劑、制造電子器件與太陽(yáng)能電力等。
隨著LED以及智能手機(jī)的普及，砷化鎵襯底實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，2017年iPhone X首次引入了VCSEL用于面容識(shí)別，砷化鎵襯底應(yīng)用場(chǎng)景得以拓寬。隨著Apple、Samsung、LG、TCL等廠商加入Mini LED市場(chǎng)，砷化鎵襯底的市場(chǎng)需求自2021年起快速增長(zhǎng)，目前VCSEL已進(jìn)入手機(jī)和汽車(chē)等大型消費(fèi)市場(chǎng)。研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)到2025年，由手機(jī)市場(chǎng)推動(dòng)的砷化鎵射頻芯片市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)36億美元。
鍺金屬在國(guó)防軍工、航空航天測(cè)控、核物理探測(cè)、光纖通訊、紅外光學(xué)、太陽(yáng)能電池和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域也有廣泛而重要的應(yīng)用，通常被加工成區(qū)熔鍺錠、光纖級(jí)四氯化鍺、紅外鍺單晶、太陽(yáng)能光伏用鍺襯底片等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于光纖、紅外、空間光伏、PET催化劑等多個(gè)高新技術(shù)和國(guó)防安全建設(shè)領(lǐng)域，紅外、光纖和光伏領(lǐng)域鍺應(yīng)用量占比約為43%、28%和19%，半導(dǎo)體、LED、磁材、光伏等占鎵消費(fèi)量的80%以上。4N-5N 純度的金屬鎵主要用于太陽(yáng)能電池、氣體傳感器、稀土永磁材料等領(lǐng)域，6N及以上純度的金屬鎵主要用于制造砷化鎵、氮化鎵等化合物半導(dǎo)體。
長(zhǎng)城證券認(rèn)為，中國(guó)對(duì)鎵鍺相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制提振了半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)替代信心，有望加速第三代半導(dǎo)體的國(guó)產(chǎn)化。開(kāi)源證券認(rèn)為，出口管制將導(dǎo)致國(guó)際客戶(hù)囤貨訂單增加，下游化合物材料需求將出現(xiàn)短期增長(zhǎng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鎵、鍺相關(guān)物項(xiàng)價(jià)格上漲；中國(guó)對(duì)化合物半導(dǎo)體材料貿(mào)易管制或?qū)е聡?guó)際半導(dǎo)體企業(yè)新增訂單交付周期拉長(zhǎng)，有利于國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體企業(yè)及通信設(shè)備企業(yè)強(qiáng)化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)2023年三季度消費(fèi)電子及上游芯片或迎來(lái)新一輪漲價(jià)，國(guó)產(chǎn)替代窗口期有望延長(zhǎng)。
光芯片光模塊或?qū)⑹芤?/h3>
光芯片應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，不僅是光通信應(yīng)用場(chǎng)景，在手機(jī)人臉識(shí)別、激光雷達(dá)、工業(yè)激光、軍工、LED等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。
從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，以光通信領(lǐng)域?yàn)槔?，?dāng)前中低端產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)替代持續(xù)深入，高端光芯片仍由海外廠商主導(dǎo)。光芯片的主要材料是三五族的磷化銦、砷化鎵，全球砷化鎵襯底市場(chǎng)主要生產(chǎn)商包括Freiberger、Sumitomo和北京通美等。民生證券指出，從需求側(cè)來(lái)看，當(dāng)前AI領(lǐng)域快速發(fā)展有望顯著拉動(dòng)上游基礎(chǔ)設(shè)施側(cè)光模塊及配套的光芯片需求，考慮到光芯片產(chǎn)線建設(shè)周期長(zhǎng)、擴(kuò)產(chǎn)周期慢，預(yù)計(jì)也將給國(guó)內(nèi)光芯片廠商帶來(lái)拓展機(jī)遇。
砷化鎵光電二極管是一種基于砷化鎵的半導(dǎo)體光傳感器，廣泛用于各種監(jiān)測(cè)應(yīng)用和高速光纖接收器。砷化鎵光電二極管的市場(chǎng)主要面向煙霧探測(cè)器、光盤(pán)播放器、紅外遙控設(shè)備等消費(fèi)電子以及計(jì)算機(jī)斷層造影的探測(cè)器、脈搏血氧計(jì)等醫(yī)療產(chǎn)品，研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2027年砷化鎵光電二極管的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2687.9億美元，2019-2027年年化平均增長(zhǎng)率為4.23%。
鎵鍺出口管制的實(shí)施，有利于本土產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，也讓國(guó)產(chǎn)替代的窗口延長(zhǎng)。
襯底在光芯片原材料成本中的占比通常高于30%，對(duì)芯片品質(zhì)影響最大，其供需將在較大程度影響光芯片制造廠商的生產(chǎn)成本。2025年，全球射頻器件砷化鎵襯底的銷(xiāo)量折合二英寸將達(dá)965.70萬(wàn)片，規(guī)模達(dá)9800萬(wàn)美元，2019-2025年的年化增長(zhǎng)率分別為6.32%和5.03%；2025年全球LED器件砷化鎵襯底的銷(xiāo)量將達(dá)到1333.80萬(wàn)片，規(guī)模達(dá)9600萬(wàn)美元，2019-2025年的年化增長(zhǎng)率分別為7.86%和5.92%；2025年全球激光器砷化鎵襯底的銷(xiāo)量將達(dá)330.30萬(wàn)片，規(guī)模將達(dá)到6100萬(wàn)美元，年化增長(zhǎng)率分別為20.82%和16.82%。
目前集成電路和功率器件用的大直徑半絕緣砷化鎵材料生產(chǎn)技術(shù)都掌握在頭部襯底供應(yīng)商手中，其他國(guó)產(chǎn)襯底廠商在大直徑砷化鎵生產(chǎn)方面與龍頭企業(yè)仍存在技術(shù)差距。
國(guó)產(chǎn)廠商方面，立昂微子公司立昂東芯的年產(chǎn)12萬(wàn)片6英寸第二代半導(dǎo)體射頻芯片項(xiàng)目自2016年開(kāi)始投資建設(shè)，至2019年5月一期生產(chǎn)線已達(dá)到預(yù)定可使用狀態(tài)。長(zhǎng)光華芯已建成3寸和6寸半導(dǎo)體激光芯片量產(chǎn)線，構(gòu)建了砷化鎵和磷化銦兩大材料體系，具備各類(lèi)以該材料為襯底的半導(dǎo)體激光芯片的制造能力。三安光電2022年年底的砷化鎵射頻月產(chǎn)能為1.50萬(wàn)片，能夠?yàn)榭蛻?hù)提供HBT、pHEMT等先進(jìn)工藝芯片代工服務(wù)。
砷化鎵和磷化銦為光模塊的上游，光芯片廠商的主要客戶(hù)為中游光模塊廠商以及下游設(shè)備廠商，目前高端光芯片產(chǎn)品對(duì)海外依賴(lài)程度較高，市場(chǎng)份額被 MACOM、Lumentum、II-VI、Broadcom、住友電工和三菱機(jī)電等國(guó)外廠商占據(jù)。
國(guó)內(nèi)廠商在高端光芯片產(chǎn)業(yè)方面奮起追趕，源杰科技、海信寬帶、長(zhǎng)光華芯、仕佳光子、武漢敏芯、云嶺光電等正在向國(guó)產(chǎn)替代加速邁進(jìn)。市場(chǎng)對(duì)于800G光模塊需求量快速上升，研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2024年800G光模塊將超過(guò)400G光模塊的銷(xiāo)售額，市場(chǎng)容量達(dá)70億美元。
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