中美芯片戰之中國反擊戰

很久沒有跟進中美科技戰，因為近期的發展涉及很多半導體技術知識，需要科技人的支援，亦要筆者花時間閱讀資料消化才能寫出來，過程有點困難，但筆者最想知道的是如何影響世界通脹和未來經濟發展，牽一髮而動全身，兩個大國的互相制裁將會影響世界經濟，讓我們探討，有錯請指教！

中國商務部在7月3日宣布將對涉及半導體原料的鎵、鍺實施出口管制，業者需取得許可證才可以出口，8月1日生效。估計此舉將衝擊全球半導體市場，我們將探討有何影響。

在此之前美國已夥同日本、南韓限制出口高端晶片到中國。荷蘭政府在6月30日亦宣布某些先進晶片製造設備出口前需申請許可證，估計措施是限制ASML對中國出口3種型號的DUV（深紫外光）光刻機製造晶片，九月生效。預期美國在七月會宣布同樣的限制。上週美國財政部長耶倫到訪中國大陸之前，美媒透露，美國拜登政府可能進一步限制大陸企業使用美國雲端運算服務，以規避美國限制中國使用人工智慧（AI）晶片。自拜登政府上台之後，已接連宣佈各種晶片出口限制到中國，美國與盟友深化對中國的科技戰可見一班，但鮮見中國回擊，這次中國對鎵、鍺實施出口管制，是中國反擊戰？美媒説影響有限，而且可以找替代品，香港傳媒說有影響，通常各說各話。

我問了科技人，他給了我一些資料閱讀，以下是我的一些理解：

據行業組織「關鍵原材料聯盟」（Critical Raw Materials Alliance）稱，中國生產了全球60%的鍺和80%的鎵。

鍺的英文「Germanium」，鍺是一種銀白色金屬，不是直接取得的土礦，而是鋅生產的副產品得到。鋅是製造汽車、建築材料用到的源材料，換句話說，中國在成為世界工廠的同時，獲得鍺這些副產品，因此生產成本很低。鍺主要用於製造光纖產品、夜視鏡。我諗這方面的制裁，可能主要影響軍事方面？

鎵的影響可能比較大。中國製造了全球80%的鎵，鎵同樣是柔軟、銀色的金屬品，主要是來自處理鋁土礦和鋅礦石的副產品。中國是全球最大的鋁製造商和消費者，製造什麼需要用到鋁？高鐵、汽車、電子產品、建築等等，中國自家建設了很多高鐵貫穿全國，也為其他亞洲國家建設高鐵，在使用鋁製造高鐵和汽車的過程中獲得鎵這些副產品，因此也是以很低的成本獲得！所以，美國、歐洲說自己能生產鎵，第一個問題要問是：「At what cost?」

鎵Gallium用作生產兩種材料：

Gallium Nitride 氮化鎵（GaN）和 Gallium Arsenide 砷化鎵 （GaAs)

GaN是一種非常堅硬及提供較穩定機械功能的寬能隙半導體材料，相較於Silicon 硅器件，氮化鎵的功率器件具有更高的擊穿強度、更快的開關速度、更高的熱導率和更低的導通電阻，性能顯著優於硅器件。

氮化鎵被用於生產半導體功率器件、射頻元器件和發光二極管（LED）。在功率轉換、射頻和模擬應用領域，氮化鎵已經成為硅半導體的替代技術的能力。

第一代製造半導體晶體管是真空管，但它們的低效率，產生較多熱量，體積龐大和成本高昂，限制了它們的最終應用。

硅很快成為第二代半導體晶體管的首選材料，原因是它的電導功能優於真空管，而且生產成本更低，硅的晶導體管迅速崛起，期後更發展出集成電路。硅半導晶體管持續到了20世紀70年代和80年代。

「摩爾定律」要求晶體管的性能大約每18個月翻一倍，成本下降，創造出性能更高、成本更低的新產品。在功率轉換方面，硅的功率MOSFET是其崛起的核心。

但漸漸地，硅功率MOSFET在成本持續下降，但在提升更好性能方面似乎到了盡頭。

然後是第三代半導體源材料氮化鎵 GaN，氮化鎵比硅更有效地導電，效率高達1000多倍，同時生產成本也比硅低，硅已經到了極限，氮化鎵在摩爾定律下取代硅成為新的、性能更高的半導體材料。更重要的是單件氮化鎵器件比硅器件小得多，因此產品可以更細。

下圖是氮化鎵應用到的工業，也會是影響的產品：

簡而言之，GaN製造出來的產品，開關更快、速度更快、發出熱量較低、體積較細、成本較低，這都是它能取代硅成為新一代半導體源材料的原因。

那麼，製裁限制GaN有何影響？一粒IC只佔整件產品很小部份，成本也很低呢，即使成本上升一倍也不見得有很大影響吧！未必！問題是沒有貨，無法生產，即使繞道取得，生產鏈受阻，整件產品的成本都會上升！

至於有說找取代品，如果有高一級的替代品，早已成為主流了吧，即是產品可能要降Grade，回到上一代，體積大一點、速度慢一點、熱一點。

最後是砷化鎵（GaAs），它也是一種重要的半導體材料，主要用途在於光電通信、激光二極管和紅外發射，以及製造紅外發光二極管、微波頻率集成電路和光伏電池等器件。根據資料，軍事、太空、高端電子產品都會用到。

GaAs造出來的產品耐熱度更高，可以作為高溫電子產品的應用。另外，它造出來的產品噪音比較少，所以適合用於更高頻的電子產品，即例如microwave 、通訊用的電子產品。

總的而言，中美的芯片戰深化，任何生產供應鏈受阻，都會令生產成本上升，最後影響的是我們，消費品漲價的同時，產品質素下降，體積可能要回到大一點，而速度慢一點，耐熱性低，產品容易發熱，試想像power adaptor 回到5至10年前的大小、容易發熱等等，我們要忍受這些….