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剑指美国军工!北京要让美军退回20年前

剑指美国军工!北京要让美军退回20年前

中国商务部将对金属“镓、锗相关物项”实施出口管制,被视为剑指美国军工产业。(图片摘自知乎)

中国商务部及海关总署宣布自8月1日起,为了维护国家安全与利益,将对金属“镓、锗相关物项”实施出口管制,必须申报诸如最终买家的详细资讯,且未经许可不得出口。宣称是针对欧美对中国高科技产业限制的第一波反制措施。

为何选中“镓与锗”这两种金属作为首波反制要角?为何被认为此次反制措施剑指美国军工产业?但实际能有威胁力吗?

为何选中“镓与锗”作为首波反制主角?

“镓与锗”不是稀土(元素周期表上第Ⅲ族之钪、钇和镧系元素共17种金属化学元素),也不是价格或是市场规模庞大的材料,例如2022年美国进口的金属镓和砷化镓产值约2.25亿美元,锗更约只有0.5亿美元。

但“镓与锗”能成为中国首波针对欧美科技战的反制主角,有两个重要特殊性:

一、“镓与锗”对于电子产业的制造有相当重要的地位

“镓”(Gallium,GA)与“锗”(Germanium,GE)被许多产业列为“技术关键元素”(Technology-critical element),亦即能使该产业的产品性能有显著效益的元素。镓的商业需求98%以上为半导体应用,锗亦达80%。

例如电子设备中的镓化合物砷化镓,用于微波电路、高速转换电路、红外线电路,又如制造蓝色和紫色的发光二极体(LED)和雷射二极体的氮化镓和氮化铟镓。

锗亦是重要的半导体材料,用于制造电晶体及各种电子装置,主要如光纤系统、红外线光学设备、太阳能电池应用,也少部分用于有机化学的催化剂,或生物医疗。

换言之,禁止出口令对于半导体、电动车、光电产业、生物医疗等等热门行业,都会产生严重的影响,让这些产业的龙头公司如英特尔、苹果、特斯拉等在出口限令曝光后,纷纷发表声明,希望中美两国能维持产业链与贸易环境的稳定。

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“镓”(Gallium,GA,如上图)与“锗”(Germanium,GE)被许多产业列为“技术关键元素”。(图片摘自维基百科)

二、中国是“镓与锗”这两种金属的最大量产国

根据各研究机构的统计平均,中国占世界上镓供应的94%和锗供应的83%,几乎是垄断地位。

以镓为例,目前还有生产能力的国家,包括俄罗斯、乌克兰、日本、韩国,但俄乌陷入战争,乌克兰停产,日韩的产量不高(以2021年为例,中国产量420吨,俄罗斯5吨,日本3吨、韩国2吨),产量的悬殊差异,让中国拿捏到目前是最佳的出手时机。

由于“镓与锗”在自然界中几乎不以单质存在,例如镓常以镓(III)的形式微量散存于锌矿(例如闪锌矿)、铝土矿等矿石中,所以生产的难度主要是把镓从这些矿石中分离出来,并提炼到非常高的纯度。

缺乏“镓与锗”让军队降回到20年前战力规格?

亦有不少观察家认为,限制“镓与锗”还剑指美国军工产业,因为镓与锗的相关化合物,被广泛应用于军事设备,甚至是许多军用电子设备性能突飞猛进的关键,地位举足轻重!

以氮化镓(Gallium nitride,GaN)为例,可以让半导体在更小的体积中,有更高的频率、与能耐受更强的电压、高温以及酸硷变化等特性,让製作出来的元件有高功率低损耗的优势。

以主动电子扫描阵列雷达为例,若使用第三代半导体的氮化镓元件取代第二代半导体的砷化镓元件(GaAs),则能减小体积、降低重量,减少耗能,因此有了更远的侦测距离、更灵敏、更大的功率、更强的抗干扰能力等优势。

美国海军神盾系统所使用的AN/SPY-6相位阵列雷达,其AMDR双频雷达系统的高能放大器和发射/接收(T/R)模组,就采用功率密度与散热性能比砷化镓更好的氮化镓半导体技术。氮化镓组件的功率密度提高一级,承受的工作电压、电流是砷化镓组件的2倍以上,热传导效率更提高7倍!

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配备AN/SPY-6(AMDR/EASR)相位阵列雷达的DDG-125驱逐舰。(图片摘自网络)

老武器也能使用氮化镓技术做性能升级。如已经服役多年的爱国者防空飞弹,使用氮化镓技术的新组件取代老零件,例如主动相位阵列雷达改用氮化镓元件,让追踪与导引性能大幅提升。

锗在军事上的运用也很多,例如在现代战争中不可或缺的“热成像仪”所使用的高灵敏度远红外摄影镜头,就会用到锗金属。

因为这类镜头如果透入了可见光,会降低系统的灵敏度,不能使用一般摄影镜头常见的石英玻璃,需选用可见光不可通过,但远红外线能通过的镜头材质,于是对远红外线有高折射率和透射率的锗透镜成为关键零件。

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FLIR Systems产製的SAFIRE 380-HD全数位化远距离热像仪。(图片摘自网络)

现代军队若没了新型雷达与先进热成像仪这些电子装备与感测器,就彷彿退回了2003年时第二次波斯湾战争时的装备水准,换言之电子战力倒退20年。

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俄乌战争中,乌军使用热成像仪夜袭俄军。(图片摘自网络)

制裁令真的对美国军工产业有杀伤力?

但是中国前述的出口限制令,对其预设制裁对象,即美国的军工产业,真的有实质杀伤力吗?大部分研究者都不认为!

因为“材料”不像製成品能够追踪到最终用户,就算相关公告中,要求出口经营者应按照相关规定办理出口许可手续中,需要:“最终用户和最终用途证明”、“进口商和最终用户情况介绍”,但实务上执行起来难度非常高!

因为镓与锗这类基础材料,提炼出来后,还需要经过多家公司层层制造加工、各零部件组装等多种繁複的程序,才能成为最终工业品,换言之,材料供应商几乎无法了解材料的最终去向,就算逼问下游厂商,也多的是造假、虚报、瞒报等各种应付的手段。

除非中国的真正目标,就是真的要让制裁产生实质的杀伤力,只是用“管制出口”为名(否则违反WTO条款),实质上利用各种审批手段卡关达成“禁止出口”。未来也不排除适用范围增大,例如禁止对军工产业超重要,几乎100%由中国出口的稀土“金属镝”。

但回到现实面,大小厂商要的是稳定的供应链,如果中国自己成为目前镓与锗供应链的破坏者,势必逼著下游厂商寻找替代或更稳定的供应链,要不然就是让相关零组件涨价,再传导到各产业,则中国在经济上有形无形(如商誉)的损失,未必不会小于原本要制裁的对象。

而且制裁一向都是双刃剑,根据市场法则,一旦材料预期可能短缺,价格就会上涨,也许会让原本因为无利可图,而不想量产镓与锗的地区(例如日韩)有了经济上或政治上(美国施压)的动力而更大规模量产,或是回收废品处理后分离出镓再利用。这些举措都会打破中国对此类金属原料的生产垄断地位,对中国未必有利。

而且所有与“镓与锗”相关的零组件,产业链非常複杂,很可能因为某家厂商的零件被封锁,导致整个上下游生产线卡住,最后产生蝴蝶效应,卡到中国自己的相关工业品(包含军品)生产。

以上这些风险与执行上的难度,都让这次限制出口令,被认为实际上的效果只是虚晃一枪,不太会达到实质杀伤力,仅宣传与警告的成分,目的是为了提醒参与美国制裁的相关国家,中国有实施报复的手段,作为“科技战”的战略威慑,阻止或迟滞各国在先进芯片与製程设备上对中国更进一步的封锁。

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