芯片制造的关键材料金属镓！中国储量全球第一，欧美也要大量进口

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众所周知，作为“工业维生素”，稀土是一种重要的战略金属资源，没了它，很多高科技产品都玩不转。而有一种战略金属资源，同样在高科技领域中应用广泛，也是芯片制造的关键材料。这种资源与稀土一样，都是我国的优势矿种，储量和产量全球第一。那么，到底是哪种战略金属资源？这就是接下来为各位介绍的金属镓。

镓是一种银白色的稀有金属，它的熔点很低，是自然界中少有的在常温下呈液体的金属。由于它在地壳中含量稀少，分布又比较分散，所以没有独立的矿床，主要与铝、锌、锗等矿物伴生，比较难提取。要知道，2020年全球粗镓产量也不过是300吨，其中，中国的产量就高达290吨，占全球产量的96%以上，其它的粗镓产国连中国的零头都不到。

不止是产量，中国的金属镓储量同样是全球第一。根据美国地质调查局（USGS）公布的数据，目前全球金属镓的储量约为27.93万吨，而中国的储量最多，达到19万吨，占全球储量的68%左右 ；相比之下，美国的储量还不到中国的1/40，只有0.45万吨。可见，与稀土一样，金属镓也是我国手中的一张王牌。

那么，这种金属资源到底有什么用？首先，它是芯片制造的关键材料。提到半导体材料，各位可能会想到碳化硅，但或许不知道氮化镓，它们都是第三代半导体的关键材料。相比硅材料，氮化镓的禁带宽度、电子饱和迁移速度和击穿场强都更胜一筹，这些优点使其在射频器件和电力电子器件的制造上更有优势。

比如近年来大家广泛关注的5G技术，它所使用的高频无线电波脉冲芯片组，就是用氮化镓来制造的，并且这种材料耗电少、发热少，还能够在800摄氏度的高温下工作，相比碳化硅，成本也相对低一点。

其实，除了在半导体领域得到“重用”之外，金属镓以及它的一系列化合物已经广泛应用于新能源汽车、LED照明、太阳能电池以及雷达等众多领域 ，它的很多用途与当前的绿色能源和低碳经济息息相关。

这些年来，节能减排日益受到全球各国的关注，《巴黎协定》还致力于推动各国制定并落实减排任务。可以预想，未来全球对镓的消费需求会越来越大，这种资源在日后也会更“大有可为”。

正因为意识到它的重要性，而且自身储量不多，欧美、日本等国家早就对镓资源进行管控和储备，比如欧盟在2010年发布的14种矿产原料紧缺名单中，镓就位列其中；美国在2018年也将镓列入35种关键矿产清单中 。

然而，日本是全球镓第一大消费市场，美国则紧随其后，欧盟也是重要的镓消费市场，它们自己的镓资源没怎么开发，那么就需要依赖进口了，这其中很大一部分镓就进口自中国。

其实刚也提到，中国的粗镓产量已占到了全球的96%以上，有分析指出，可能也是由于中国的产量大，甚至出现产能过剩，抑制了其它国家的生产。过去几年，哈萨克斯坦、匈牙利、德国和乌克兰等国已先后停止了初级镓的生产，所以我们才会看到，全球粗镓产能几乎被中国垄断。

当然，欧美日等发达国家用到的镓资源并非100%从中国进口。随着镓回收利用技术的不断发展，如今，全球再生镓的产量已经不低了，2020年的产量便达到250吨，并且还呈现逐步上升的趋势，未来甚至不排除会超过粗镓的产量。

所以，欧美等发达国家也有一部分的镓供应来自这些再生镓，尤其是回收产业发展最好的日本，已经有一半的镓供应来自本国的回收产业，逐渐摆脱对中国的依赖。

这些年来，我国新能源汽车、光伏、LED照明等产业迅速发展，也带动了镓以及它的化合物等消费量迅速增长，但不完美的地方在于，我国半导体等产业的发展还落后于美日韩等发达国家，因此，我国的高端精镓产品（高端电子元件）也仍高度依赖进口，这从芯片成为我国第一大进口商品便可以窥探一二。

值得注意的是，近年来，为了解决芯片“卡脖子”等难题，我国已经开始大力发展芯片产业，并提出到2025年将芯片自给率提升到70%的目标。可以见得，接下来国产芯将加速崛起，未来我国的高精镓产品对外依赖也会逐渐降低。

另外，作为我国的一种优势矿种，与欧美国家一样，我国也早就对镓资源进行了相关的管控。比如2011年，我国便将镓列入战略储备金属，计划在适当的时候对它进行收储。随着镓资源重要性日益提升，相信我国还会对这种战略资源进行相关的保护。

文 | 梁锦源 题 | 曾艺 图 | 卢文祥 审 | 陆烁宜

闪锌石低耗能存算一体AI芯片正式亮相

近日，鲸算科技战略入股投资的闪亿半导体有限公司公布了一则消息：闪亿首款忆阻器芯片“闪锌石”发布……其产品的技术和性能将在今年12月的IEDM（被誉为：微电子器件领域的奥林匹克盛会）大会上公布。瞬间引起了业内一片哗然！

芯片对于我国科技快速发展的重要程度与日俱增，从手机电脑、家电汽车到5G通信、AI人工智能、云计算与物联网等领域，日趋紧迫的芯片国产化替代诉求，不断催生着国内芯片产业的新蓝海市场。

此次，闪亿推出首款存储-运算阵列SoC芯片，也将作为芯片产业的一股新兴势力，成为AI时代的搅局者。

核心技术引领行业发展

闪锌石芯片有三大核心技术：

首先，将存1-bit的存储器改造成能存储8-bit模拟信息的模拟存储器的技术；

其次，利用模拟存储器和模拟电路进行计算的技术；

第三，操作大规模模拟存储阵列电路，进行复杂的神经网络计算的技术。

不难看出，“闪锌石”这种新型芯片，是基于新型忆阻器技术的芯片，同样是一种神经类脑芯片，内部网络跟生物大脑的神经网络相似。即这块单块芯片可以既执行存储计算参数，又执行计算，能实现高性能、低功耗、低成本、可扩展的性能，并且对复杂的图象识别任务也能很快进行。

此外，闪锌石的高低温性能更稳定，寿命更长，可以满足家用电子到车规电子全范围。这也将在5G、智能设备等未来物联网生态的“端测”中发挥出重要作用。

在智能设备端使用该芯片之前，可穿戴便携式设备的现状是：运行人工智能功能功耗巨大，电池只能维持极短的时间，并且芯片只能嵌入在特别昂贵家电设备上（近万元的空调、油烟机、冰箱等）。

在智能设备端使用该芯片之后：智能设备的效能将提升超过10倍，设备的工作时间也能增加10倍以上，也就是完成一项工作只用了平时1/10的时间。不仅如此，几乎所有的家电都可以负担得起人工智能模组的成本。

也就是说，这种新型芯片能够突破传统计算机体系结构所遭遇的瓶颈，更加适用于人工智能的机器学习系统，更好应对复杂的大数据问题，且功耗更低、速度更快。相比传统芯片，实现了单块芯片片内执行存储数据和逻辑计算，并且实现了体积小、擦写速度快以及超高的擦写寿命。

不仅如此，闪锌石还可以用在家电和物联网设备的智能控制系统，比如语音控制、手势控制、人像人脸识别等场景。

据闪亿内部人士透露，未来的应用场景还可以覆盖：语音云服务器、家居安防、手机汽车等。

鲸算战略布局确保先发优势

从媒体报道数据可以看出，近5年来，国内的芯片投融资数量与金额几乎逐年递增，总融资规模达到了千亿规模。其中，2018年，芯片行业的投融资数量高达260，成为5年之最，融资规模为451.84亿元，占据总规模的近1/2。

事实上，鲸算科技早在2017年就凭借着独特的投资眼光布局了硬件科技领域，战略投资孵化闪亿和机器人研究部门（Abakus robot）。同时，鲸算科技还战略投资法律和租房/酒店/办公等空间场景两大领域，法律方向以人工智能法律服务平台AILaw为代表，后者则以新一代住宿运营服务商ttg 、分时租赁盒子空间、共享办公梦想加为典型案例。

从科技布局成果来看，闪锌石已经成为行业内的先行者，已于近期向客户送交测试，年底将会投入更大产量。该芯片的产品技术和性能将在今年12月被外媒誉为“微电子器件领域的奥林匹克盛会”——IEDM（国际电子器件大会）上公开。

未来，闪亿将持续投入到存储运算阵列芯片这个大框架下，研发性能、成本、功耗更优异的芯片，下一代芯片将包含一项非常大胆的新技术，利用此技术对卷积神经网络进行特殊的优化，能提高卷积计算能力100倍以上。在未来五年内，闪亿会开发3-5代芯片，把芯片性能逐步提高，在人工智能等应用领域的市场占有率逐步提高。

从鲸算科技的战略布局看，鲸算科技一直以来秉持着“科技赋能=场景化X全球化”的企业战略。在技术创新方面，鲸算科技通过人工智能、机器学习等技术创新，在金融科技、场景消费、智能空间、类脑芯片、智能法律、机器人、智慧化农业等领域积累了过硬的技术实力，并以此通过为各个领域提供技术服务，赋能各领域进行产业升级，提高产业效能。

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