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先進的功率芯片和射頻放大器依賴于氮化鎵 （GaN） 等寬帶隙半導體半導體材料，但是中國控制著大部分的鎵的供應，并且已經對鎵進行出口管制。為了應對這一挑戰，美國國防部機構 DARPA（國防高級研究局）近期已委托雷神（Raytheon）公司 開發基于人造金剛石和氮化鋁（AlN）的超寬帶隙半導體。

雷神公司的目標是引領這些材料發展到針對當前和下一代雷達和通信系統優化的設備中，例如射頻開關、限幅器和功率放大器，以增強其功能和范圍。這包括在協同傳感、電子戰、定向能以及集成到高超音速等高速武器系統中的應用。

憑借其 3.4 eV 帶隙，GaN 已經成為高功率和高頻半導體的領先材料。但是人造金剛石有可能在高頻性能、高電子遷移率、極端熱管理、更高功率處理和耐用性至關重要的應用中超越 GaN 的能力（其帶隙約為 5.5 eV）。然而，人造金剛石是一種新興的半導體材料，其大規模生產仍然存在挑戰。氮化鋁 （AlN） 具有更寬的帶隙，約為 6.2 eV，使其更適合上述應用。雷神公司尚未開發出合適的半導體。

在DARPA授予其合同的第一階段，Raytheon 的先進技術團隊將專注于開發基于金剛石和氮化鋁的半導體薄膜；第二階段將專注于研發及改進金剛石和氮化鋁技術，以用于更大直徑的晶圓，特別是針對傳感器應用。

根據合同條款，雷神公司必須在三年內完成這兩個階段。這也凸顯了該項目的緊迫性。Raytheon 將 GaN 和 GaAs 集成到雷達應用中已經擁有豐富的經驗，因此 DARPA 選擇了該公司。

“這是向前邁出的重要一步，將再次徹底改變半導體技術，” 雷神公司先進技術總裁 Colin Whelan 說。“雷神公司在為國防部系統開發類似材料（如砷化鎵和氮化鎵）方面擁有豐富的成熟經驗。通過將這一開創性的歷史和我們在先進微電子方面的專業知識相結合，我們將努力使這些材料成熟起來，迎接未來的應用。”

去年七月份，商務部和海關總署發布公告，決定對鎵、鍺相關物項實施出口管制，自2023年8月1日起正式實施。

規定實施后，出口商如果想開始或繼續出口，將需要向商務部申請許可證，并需要報告海外買家及其申請的詳細信息。商務部應當自收到出口申請文件之日起進行審查，或者會同有關部門進行審查，并在法定時限內作出準予或者不予許可的決定。對國家安全有重大影響的本公告所列物項的出口，商務部會同有關部門報國務院批準。

有專家表示，中國通過出口許可制，可以厘清這些關鍵金屬出口的最終用戶和用途，以規避危害國家安全和利益的風險。

鎵和鍺這兩種金屬通常被歸類為“小金屬”，在自然界中通常不會單獨發現這些金屬，作為精煉廠的副產品以小濃度生產的，這些精煉廠專注于鋅或氧化鋁等其他更主流的原材料。

鎵是一種低熔點高沸點的稀散金屬，有“電子工業脊梁”的美譽。鎵具有高導電性、中等導熱性和液態低毒等特性,是一種很有前途的合成智能功能材料的原料，有良好的導電性，可以很容易地與許多其他金屬結合形成低熔點合金。

美國軍方依靠氮化鎵的特性來有效傳輸開發中的最先進雷達的功率。氮化鎵還被用于雷神公司正在制造的愛國者導彈防御系統的替代品。

從產量來看，中國產量占比全球鎵產量最高。德國和哈薩克斯坦分別于2016年和2013年停止了鎵生產。（2021年德國宣布將在年底前重啟初級鎵生產）， 匈牙利和烏克蘭分別于 2015 年和 2019 年停止鎵生產。

鎵早在第二次世界大戰期間就被認為是一種戰略性和關鍵金屬，目前鎵的世界總儲量約 23 萬噸，中國的鎵金屬儲量居世界第一，約占世界總儲量的 80%-85%。其中被列入出口管制中的砷化鎵作為第二代半導體材料的代表，在高頻、高速、高溫及抗輻照等微電子器件研制中占有主要地位；半絕緣砷化鎵材料主要用于雷達、衛星電視廣播、微波及毫米波通信、無線通信（以手機為代表）及光纖通信等領域；氮化鎵作為典型的第三代半導體材料，是目前世界上最先進的半導體材料，是新興半導體光電產業的核心材料和基礎器件，在手機快充、 5G通信、 電源、 新能源汽車、LED 以及雷達等方面具有遠大的應用前景。