陳瑞強(qiáng) 何青 劉麥｜文

鎵是我國具備資源優(yōu)勢的金屬品種之一。金屬鎵是制備砷化鎵、氮化鎵單晶半導(dǎo)體材料的主要原料。隨著國內(nèi)外傳統(tǒng)射頻通信和LED的平穩(wěn)發(fā)展，以及5G基站建設(shè)和VCSEL光電芯片等新興產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，將持續(xù)增加對砷化鎵、氮化鎵等核心材料需求，并進(jìn)一步帶動金屬鎵消費增長，改善金屬鎵供需平衡，有望推動鎵價格平穩(wěn)回升。

金屬鎵產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1.中國金屬鎵供需態(tài)勢

我國是全球最大的金屬鎵生產(chǎn)、消費和出口國。2019年，我國原生鎵產(chǎn)量356.6噸、同比降低11.7%，消費量262噸、基本持平，出口量預(yù)計為91.3噸、同比降低42.6%；原生鎵產(chǎn)量和消費量分別占全球的95.2%和48.9%。自2018年開始，受我國LED產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展帶動，我國取代日本成為全球最大金屬鎵消費國。同時，我國出口供應(yīng)了全球幾乎全部的金屬鎵需求，但2019年由于國內(nèi)產(chǎn)量下滑，企業(yè)減少出口，同時國外下游用戶由于對金屬鎵價格走勢的不確定，普遍謹(jǐn)慎采購，加大消化庫存，導(dǎo)致出口量驟減近一半。

總體來看，2019我國金屬鎵供需基本平衡，國內(nèi)持續(xù)多年的供應(yīng)過剩態(tài)勢得到初步扭轉(zhuǎn)。

2.金屬鎵價格走勢

金屬鎵作為重要資源，在2012年之前長期保持2000元/千克以上價格，但之后由于國內(nèi)企業(yè)加大產(chǎn)能產(chǎn)量，全球金屬鎵始終處于供應(yīng)過剩局面，導(dǎo)致價格持續(xù)下滑。2017年以后，我國部分氧化鋁企業(yè)使用的鋁土礦由國產(chǎn)改為進(jìn)口，導(dǎo)致金屬鎵產(chǎn)線由于母液雜質(zhì)變化和鎵含量下降紛紛停產(chǎn)，金屬鎵出現(xiàn)產(chǎn)量增長放緩態(tài)勢，加之金屬鎵需求保持平穩(wěn)增長，金屬鎵價格出現(xiàn)觸底回升并在1000元/千克上下震蕩。

我國金屬鎵的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景分析

1.金屬鎵應(yīng)用領(lǐng)域

我國金屬鎵消費領(lǐng)域及用量比例（2018年）數(shù)據(jù)來源：中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鎵硒碲分會

目前4N-5N純度的金屬鎵主要用于太陽能電池、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。目前，化合物半導(dǎo)體是我國金屬鎵最大消費領(lǐng)域，占消費量65%左右。按照最終用途測算，我國金屬鎵76%左右用于LED和無線通訊領(lǐng)域。

從未來發(fā)展趨勢看，我國金屬鎵在永磁材料、LED領(lǐng)域的消費將保持相對平穩(wěn)增長；而在無線通訊（砷化鎵、氮化鎵半導(dǎo)體材料）領(lǐng)域的消費將呈現(xiàn)較高的增長速度。

砷化鎵和氮化鎵分別作為第二代和第三代半導(dǎo)體材料的代表，擁有各自特性，應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，其中砷化鎵經(jīng)過多年開發(fā)應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，氮化鎵的應(yīng)用方興未艾，在5G基站、快速充電器等領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展迅速。

2.砷化鎵材料應(yīng)用前景

砷化鎵、磷化鎵等是第二代半導(dǎo)體材料的代表，特點是電子遷移率高（是第一代半導(dǎo)體硅材料的5～6倍）、禁帶寬度較大且為直接帶隙、本征載流子濃度低、光電特性好，容易制成半絕緣材料。砷化鎵是目前最重要的光電子材料，也是繼硅材料之后最重要的微電子材料，適合于制造LED芯片、激光器等光電子器件以及手機(jī)射頻芯片等高頻、高速集成電路。砷化鎵是我國金屬鎵的最大細(xì)分消費領(lǐng)域（占42%左右）。

2018年全球砷化鎵襯底材料市場規(guī)模為4.1億美元，其中中國為0.6億美元。砷化鎵襯底材料市場主要分布在射頻芯片、LED和光電子三個領(lǐng)域。

據(jù)Yole、Strategy Analytics等研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，砷化鎵襯底在射頻芯片、光電子、LED三大領(lǐng)域均有較好的應(yīng)用前景。由于5G手機(jī)中PA射頻芯片數(shù)量增多，預(yù)計受5G手機(jī)出貨量快速上升拉動，手機(jī)PA射頻芯片用量將增大，帶動砷化鎵襯底需求增長，特別是國產(chǎn)射頻芯片用砷化鎵襯底預(yù)計將取得進(jìn)口替代突破，年均復(fù)合增長率高達(dá)159%。受到微型LED、VCSEL激光器等應(yīng)用領(lǐng)域快速發(fā)展帶動，全球光電器件用砷化鎵襯底未來幾年的市場增長率也很可觀。

預(yù)計到2023年，全球和中國砷化鎵襯底規(guī)模將分別上升至10.5億美元和3.5億美元，5年CAGR分別為21%和45%，中國增長率是全球平均水平兩倍。

3.氮化鎵材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

氮化鎵、碳化硅、氮化鋁等是第三代半導(dǎo)體材料的代表，特點是擁有更寬的帶隙，能比硅、砷化鎵承受更高的電壓，擁有更好的導(dǎo)電能力，因此效率更高，是迄今理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料體系，下游應(yīng)用包括微波射頻器件（5G通信基站等），電力電子器件（電源等），光電器件（LED 照明等）。氮化鎵是目前全球最快功率開關(guān)器件之一，并且可以在高速開關(guān)的情況下仍保持高效率水平，能夠應(yīng)用于更小的變壓器，讓充電器可以有效縮小產(chǎn)品尺寸。據(jù)研究，如果氮化鎵替換現(xiàn)在所有電子設(shè)備，可能會讓電子產(chǎn)品的用電量再減少10%或者25%。目前，氮化鎵手機(jī)充電器的推廣應(yīng)用正熱火朝天。氮化鎵是我國金屬鎵的第二大細(xì)分消費領(lǐng)域（占23%左右）。

2018年中國砷化鎵襯底市場規(guī)模及5年CAGR預(yù)測（單位：億美元）

氮化鎵未來幾年最大的消費增長將出現(xiàn)在5G基站領(lǐng)域。5G宏基站和小基站都需要使用氮化鎵制作的射頻元件。2017年我國氮化鎵射頻市場規(guī)模約為12億元，無線通信基站約占20%，即2.4億元。2018年，由于5G通信試驗基站的建設(shè)，基站端氮化鎵射頻市場達(dá)4.2億元，同比增長達(dá)75%。根據(jù)國內(nèi)外的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2019年維持70%以上的同比增速；2020年為國內(nèi)5G建設(shè)加速年，基站端氮化鎵市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到32.7億元，同比增長340.8%；到2023年，市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到121.7億，年均復(fù)合增長率達(dá)100%以上。

金屬鎵市場趨勢判斷

未來2～3年，金屬鎵市場供需走勢主要受到三個因素影響。

一是金屬鎵需求預(yù)計將持續(xù)增長。國內(nèi)外傳統(tǒng)射頻通信和LED產(chǎn)業(yè)將保持平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢，5G基站建設(shè)、微型LED和VCSEL光電芯片等新興產(chǎn)業(yè)將加速發(fā)展，不斷增加對砷化鎵、氮化鎵等核心材料需求，從而帶動金屬鎵需求，持續(xù)改善金屬鎵供需平衡，有利于推動鎵價格平穩(wěn)回升，促進(jìn)金屬鎵產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

二是金屬鎵產(chǎn)量存在不確定性。從近幾年來看，金屬鎵產(chǎn)能產(chǎn)量總體上呈現(xiàn)觸頂下降的態(tài)勢，但山西、廣西、貴州等國內(nèi)鋁土礦資源富集地仍有新建金屬鎵產(chǎn)能情況，現(xiàn)有生產(chǎn)線也有技改提升產(chǎn)能的潛力。若新增產(chǎn)能超過消費增長速度，有可能打破當(dāng)前供需33基本平衡，導(dǎo)致全球金屬鎵再次出現(xiàn)過剩，從而阻礙價格回升。

三是泛亞庫存的后續(xù)影響。2019年，昆明泛亞交易所190多噸金屬鎵庫存以904元/千克的較高價格順利拍賣，緩解了市場的長期擔(dān)憂。但該部分庫存被拍賣后會如何處理沒有明確消息，貿(mào)易商仍然擔(dān)心庫存釋放造成市場供應(yīng)過剩，下游用戶也存在觀望等待心理，影響了供銷情緒和市場活躍度。

總體判斷，當(dāng)前各方對于金屬鎵的消費增長持較強(qiáng)烈的預(yù)期，尤其是對未來國內(nèi)砷化鎵、氮化鎵發(fā)展抱持積極看法，但金屬鎵價格走勢很大程度上取決于國內(nèi)新增產(chǎn)能和產(chǎn)量。如果金屬鎵新增產(chǎn)能增長低于消費增速，預(yù)期金屬鎵供需將維持弱平衡態(tài)勢，金屬鎵價格將平穩(wěn)回升，有望成為最早走出低迷的稀有金屬；相反，則將維持在當(dāng)前價格區(qū)間的震蕩態(tài)勢。