全球半導體產業陷材料資源困局

半導體是現代電子設備的“大腦”，從智能手機、數據中心到電動汽車、人工智能，乃至國防軍工，幾乎所有高附加值、高成長性的賽道，都建立在指甲蓋大小、卻集成數百億顆晶體管的芯片之上。然而，當全球目光聚焦于EUV光刻機、3nm制程、GAA（環繞柵極）晶體管等“塔尖”突破時，卻鮮有人意識到：真正可能讓萬億級半導體產業“窒息”的，并非尖端設備，而是那些看似“不起眼”的原材料——高純硅、鎵、銦、鍺、鎢、稀有氣體、特種化學品……它們就像空氣和水，平日無人喝彩，一旦“斷供”，再先進的晶圓廠也會在頃刻間淪為“沉默的巨獸”。

隨著科技博弈持續升級、地緣沖突此起彼伏、AI算力需求呈指數級爆發，半導體原材料“黑天鵝”成群而至：鎵價暴漲，鍺刷新14年價格紀錄，磷化銦“一片難求”，六氟化鎢（WF6）即將漲價，ABF載板關鍵玻纖布供給短缺……“缺芯”尚未完全緩解，“缺料”又接踵而至。

隨著半導體需求激增（麥肯錫預測該產業到2030年將達到萬億美元規模），材料采購已從后臺任務轉變為國家安全和競爭力的關鍵部分。當前，全球半導體產業正面臨多品類原材料短缺的集體困境，供需失衡、政策調控與技術壁壘交織，不僅推高產業鏈成本，更重塑著全球半導體供應鏈的格局。

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核心半導體材料的供需困局：多品類齊陷短缺

美國面臨“缺鎵”困境

近日，美國“大西洋理事會”發布報告指出，在中國宣布對金屬鎵及相關物項實施出口管制后，美國正面臨“缺鎵”困境，目前其試圖通過“廢物制鎵”技術，回收美國國內工業體系中已流通的鎵以緩解短缺。

鎵的砷化物、銻化物、磷化物等化合物具備優異半導體性能，是電子設備、激光器、微波發生器及場致發光器件等固體裝置的關鍵材料。

從產業鏈來看，鎵的供應存在天然瓶頸。其一，鎵無天然純金屬礦，需從鋁土礦、鋅礦冶煉副產品中提取，產能直接依賴上游鋁、鋅產業規模；其二，全球鎵儲量分布失衡，據美國地質調查局（USGS）數據，全球金屬鎵儲量約27.93萬噸，中國以19萬噸（占比約68%）居首，而美國儲量僅0.45萬噸，不足中國的1/40；其三，中國憑借鋁產業規模優勢與成熟提取技術，貢獻了全球絕大部分鎵產量，也是目前唯一具備鎵全產業鏈能力的國家。

中國出口管制已對全球鎵市場產生直接影響。歐洲市場鎵現貨價格已飆升40%以上，不僅導致交貨周期延長，還迫使芯片晶圓廠縮減庫存、優先保障關鍵項目生產。由于許可證獲批前相關貨物無法離境，賣家需等待審批，部分買家已開始動用現有庫存。

美國對中國鎵的依賴度極高，其幾乎所有低純度鎵、大部分高純度鎵均從中國進口。目前美國僅紐約一家工廠具備能力，可將進口原料及半導體廢料升級為高純度鎵金屬。該能力雖關鍵，但規模有限，無法保障戰爭物資供應鏈免受沖擊；在中國實施出口許可證制度后，美國買家除消耗自身少量庫存外，暫無其他后備供應渠道。

AI糧草告急，磷化銦短缺沖擊產業鏈

銦是電子產品、太陽能電池、國防軍事、航空航天、核工業及現代信息產業等眾多領域不可或缺的關鍵材料。例如，銦是制造新一代銅銦鎵硒（CIGS）太陽能電池、電腦芯片和銦錫氧化物（ITO）的核心材料，極少的量便可極大地改善產品性能。當前，受AI高速運算對核心原材料磷化銦的需求爆發影響，磷化銦已出現嚴重短缺，下游買家甚至表示“有多少料就收多少，價格不是問題”。目前磷化銦庫存已降至低位，部分廠商已進入減停產狀態。

英偉達在GTC 2025大會上重磅發布新一代交換機Quantum-X，該產品主打800G與1.6T高速數據傳輸場景，核心依賴先進硅光技術。而在硅光技術體系中，外置光源激光器是關鍵組件，磷化銦正是制造高速光芯片的核心材料，進一步加劇了其需求缺口。據全產業鏈研究分析，數據中心光模塊正加速向1.6T/3.2T迭代，其帶寬需求是現有800G模塊的4倍，磷化銦調制器與接收器成為突破性能瓶頸的關鍵，直接引發市場搶購潮。

從銦的分布看，全球銦資源整體儲量較小，主要集中在中國、秘魯、美國、加拿大和俄羅斯等國家，其中中國儲量最高，而且我國是全球最大的銦生產國。中國自實施銦出口限制后，國際市場報價不斷上漲。此外，磷化銦生產高度依賴日本住友、美國AXT等企業的技術專利，國內產能釋放滯后。此外，磷化銦襯底擴產周期長達2-3年，而國內頭部企業如云南鍺業，當前磷化銦晶圓產能僅15萬片/年（規格2-4英寸），遠低于全球每年200萬片的需求規模，缺口顯著。

低軌衛星與AI算力驅動，鍺價格創14年新高

受中國關鍵金屬出口限制、美國本土礦場封禁的供給端沖擊，疊加紅外軍工、AI算力等領域的需求爆發，金屬鍺價格在2025年8月創下14年來新高，供需缺口持續擴大。

2023年1月3日，鍺錠均價為7950元/千克（約合1100美元/千克）。截至2025年8月25日，鹿特丹現貨價格已漲至4999美元/千克，較2023年初漲幅超350%，且2025年年內漲幅達67%。

一方面供給受限：中國鍺出口管制導致全球流通量減少25%，美國封礦政策也減少了全球鍺的供給。2024年下半年，美國為保障本土關鍵礦產安全，出臺了《稀有金屬戰略儲備法案》，明確暫停蒙大拿州伯克利礦、愛達荷州斯廷斯山礦等四座鍺礦的開采許可，這些礦場此前每年貢獻全球6%的鍺產量，約9噸左右，減少了全球鍺的供給。另一方面需求爆發：低軌衛星、AI算力、紅外軍工等領域對鍺的需求增速超預期，而全球鍺錠年產量僅150噸左右，供需缺口較大。

六氟化鎢漲價70%-90%，沖擊芯片制造環節

鎢的化合物六氟化鎢（WF?）是芯片制造的“連接劑”，在化學氣相沉積（CVD）工藝中，六氟化鎢在沉積機腔室內與等離子體、氫氣反應生成金屬鎢，用于覆蓋晶圓通道的孔洞與縫隙，是邏輯芯片、DRAM及3D NAND生產的必需材料。

當前，六氟化鎢正面臨“成本傳導型漲價”。上游鎢價翻倍：中國占據全球80%以上的鎢開采與加工能力，2025年2月實施出口許可證政策后，鎢價持續飆升，截至9月初，鎢礦石價格較年初上漲95%至28萬元/噸，APT（仲鎢酸銨）價格上漲90%以上至40萬元/噸。下游氣體廠商提價：韓國SK Specialty、Foosung等氣體生產商已通知三星、SK海力士等芯片廠商，2026年六氟化鎢價格將上漲70%-90%；日本廠商更以匯率不利為由，提價幅度達90%。

行業人士指出，六氟化鎢價格上漲并非暫時的沖擊，而是表明供應鏈發生了根本性變化。鎢資源的戰略屬性提升，供應鏈安全優先于成本控制，未來價格或維持高位。

PCB上游材料：AI服務器驅動，高端載板材料缺貨持續

全球AI基礎設施需求暴增，不僅拉動芯片與服務器需求，更傳導至PCB（印制電路板）上游，制造高端載板（如ABF載板，用于先進芯片封裝）所需的T-Glass玻璃布、石英布、低膨脹系數（Low CTE）玻纖布供應緊張，成為電子業新的“缺貨焦點”。

缺貨的原因在于“技術壟斷+需求激增”。高端玻璃布、石英布等材料技術門檻高，主要由日韓臺企業（如日本日東電工、臺灣臺玻）壟斷，擴產周期長；AI服務器對高端載板的需求同比增幅超50%，而供給端短期難以匹配。

欣興董事長曾子章指出，目前高階CCL(銅箔基板)缺料比較具有挑戰，大約未來半年是缺料的高峰期，但自26Q3開始，缺口有望快速收斂；同時，隨著產品不斷創新，材料、工具、設備也會變革，其中載板所需的高階玻璃布、石英布、LoW CTE等缺貨預期還要一年左右。PCB龍頭臻鼎集團營運長李定轉表示，2026年上游材料對載板出貨影響最為關鍵，同時預估2026年載板增長力度強，2027年將是高峰，高階載板有望供不應求；而BT載板缺料將影響26Q1 BT載板出貨，隨著相關材料到位，26Q2 BT載板出貨有望恢復放量

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“缺料”背后原因何在？

當前全球半導體材料短缺并非單一因素導致，而是政策調控、供應瓶頸與需求爆發三者交織的結果，形成“三重擠壓”格局。

政策端，各國將半導體材料納入“國家安全資產”，通過出口管制、戰略儲備等政策限制流通，直接壓縮全球供給。2024年12月，中國發布公告加強鎵、鍺等兩用物項對美出口管制，2025年2月實施銦出口限制，3月進一步收緊鎵管制（延長審批周期、建立全鏈條追溯系統），直接減少全球核心材料流通量；同時，《礦產資源法》禁止小礦亂采，八部門《有色金屬行業穩增長工作方案》強化稀有金屬戰略定位，從源頭控制產能。而美國出臺《稀有金屬戰略儲備法案》，暫停國內鍺礦開采以儲備資源；推動“廢物制鎵”回收技術，試圖擺脫對中國鎵的依賴，但回收量短期內難以填補缺口；日本、韓國等也在加強稀有金屬儲備，全球材料供應鏈從“全球化分工”轉向“區域化自主”，進一步加劇短缺。

供給端，鎵、銦、鍺等金屬材料沒有“獨立礦”，全部寄生在鋁、鋅、銅的冶煉流程里；新建1萬噸電解鋁產能至少需要一年時間，配套鎵產線再加12個月，而AI算力需求半年就能翻番。礦山、冶煉、提純層層疊Buff，任何一級卡殼，整條鏈就“心跳驟停”。

需求端，AI、5G、新能源汽車、低軌衛星、量子計算等新興領域的“集體爆發”，對半導體材料的需求從“線性增長”轉向“指數級增長”。1.6T/3.2T光模塊迭代推動磷化銦需求激增，AI算力中心對鍺基紅外器件、鎢基連接材料的需求同步擴張；全球5G基站建設年消耗大量鎵材料；低軌衛星星座（如星鏈）、雷達系統對鍺等材料的需求剛性，進一步加劇民用市場的短缺。

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缺貨潮的連鎖影響：從成本上漲到全球產業鏈重構

半導體原材料短缺并非孤立事件，而是引發“多米諾骨牌效應”，從上游材料廠商傳導至下游芯片、設備及終端產業，甚至影響全球科技競爭格局。

首先是產業鏈成本飆升，終端產品漲價壓力傳導。原材料價格上漲直接推高芯片制造成本：六氟化鎢漲價70%-90%將直接增加DRAM與3D NAND的生產成本；鎵、銦價格上漲導致5G基站、光模塊成本上升；PCB高端材料缺貨則推高AI服務器價格。目前，三星、SK海力士等芯片廠商已開始接受材料漲價，未來成本大概率將傳導至手機、電腦、新能源汽車等終端產品，最終由消費者承擔。

其次是下游產業受限，技術迭代節奏放緩。部分材料短缺已直接影響產能釋放：磷化銦短缺導致部分光模塊廠商減停產，拖累1.6T光模塊量產進度，進而影響AI數據中心的擴容速度；高端玻璃布缺貨導致ABF載板供應不足，制約先進芯片封裝產能，延緩7nm以下芯片的商用進程。短期看，材料短缺可能使全球半導體產業的技術迭代周期延長。

此外，全球供應鏈重構，區域化自主趨勢加強。各國為保障供應鏈安全，加速推進“資源自主”與“區域化供應”。中國強化稀有金屬產業鏈整合，推動高純鎵、磷化銦等技術突破，同時擴大國內回收體系建設；美國加大對本土鍺礦、鎵回收技術的投入，聯合日本、韓國建立“半導體材料供應鏈聯盟”，試圖減少對中國的依賴；歐洲通過《芯片法案》資助本土半導體材料研發，推動鋰、鎵等資源的循環利用。

這種“去全球化”趨勢可能導致全球半導體供應鏈分裂為“中國主導的材料供應圈”與“歐美主導的技術應用圈”，進一步加劇國際科技博弈。

最后會導致技術路線調整，替代材料與回收技術加速突破。短缺壓力也在倒逼產業尋找破局之路。如企業開始探索硅基材料替代磷化銦（如硅光子芯片），但替代技術仍需一定的驗證周期；美國推動“廢物制鎵”回收，中國加速鍺、銦從廢舊芯片中的提取技術。

全球半導體材料困局的本質，是“有限資源”與“無限科技需求”的矛盾，也是“全球化分工”與“國家安全優先”的沖突。

半導體原材料的“缺貨”，并非簡單的周期波動，而是資源稟賦、技術壁壘、資本周期、政策博弈、ESG約束多重力量共振下的結構性拐點。它標志著一個時代的終結——過去三十年，芯片產業遵循“摩爾定律”一路狂飆，原材料成本幾乎可以忽略不計；未來十年，我們即將步入“后摩爾時代”，每提升1nm性能，都可能需要付出10×的原材料代價。

但危機亦孕育新生。正如石油危機催生了核能、光伏、風電，半導體原材料的“卡脖子”也將倒逼回收技術、替代材料、工藝革新、國際合作與金融工具的百花齊放。對于國家而言，掌控原材料，就是掌控產業安全的“總開關”；對于企業而言，把“采購思維”升級為“生態鏈思維”，才能在暴漲暴跌中立于不敗之地；對于投資者而言，在“資源+技術”雙輪驅動的主賽道上，提前布局，方能分享這場“硬科技”長跑的紅利。

當“沙子”也能卡住世界經濟的喉嚨，人類便不得不重新審視：真正寶貴的，或許不是芯片里那數億個晶體管，而是讓晶體管得以誕生的、那些在地殼深處默默沉睡了億萬年的一克克金屬。在“不確定”成為常態的未來，誰掌握了這些“微小而關鍵”的資源，誰就握住了數字文明的“火種”。