半導体製造用のニッチな金属に対する北京の禁止措置は、代替がはるかに困難なレアアース規制へとエスカレートする可能性がある。
Gavin D J Harper
Asia Times
July 10, 2023
中国は8月から、半導体チップの製造に不可欠なガリウムとゲルマニウムの輸出を制限する。
両元素の供給は中国が独占しているため、輸出業者が国外に持ち出すには特別なライセンスが必要となる。この動きは、これらの元素を使って製品を製造している様々な欧米のハイテクメーカーに損害を与える可能性がある。
この動きは、半導体デバイスの製造に不可欠な装置に対する欧米の制限に対応したものだと言われている。
とりわけ、2022年の米国CHIPS・科学法は、ハイエンドのマイクロチップと技術の中国への輸出を抑制し、防衛などの分野における北京の高性能コンピューティング能力に影響を与える可能性がある。日本やオランダなど他の国も制限を課している。
では、中国の新たな規制はどの程度重要で、どのような影響があるのだろうか？
シリコンは半導体で最も広く使われている材料であり、非常に豊富である。しかし、ゲルマニウムとガリウムは、複製が難しく、特定のニッチな用途に適した特定の特性を持っている。これらは、スマートフォン、ノートパソコン、ソーラーパネル、医療機器、防衛用途など、数え切れないほどの機器に組み込まれている。
両元素はまた、今後数年間の技術進歩にとっても極めて重要である。ゲルマニウムはシリコンよりも宇宙線に強いため、太陽電池のような宇宙技術に特に有用である。
一部の技術ではシリコンの物理的限界に近づいており、この限界を克服する方法としてゲルマニウムの利用拡大が検討されている。すでに一部の半導体では、電子の流れや熱伝導性などを改善するために少量使用されている。
ガリウムに関しては、その95％がガリウムヒ素と呼ばれる材料に使用されており、シリコンよりも高性能で低消費電力の用途の半導体に使用されている。これらは青色や紫色のLEDやマイクロ波デバイスなどに使用されている。
一方、窒化ガリウムは、電気自動車、センサー、ハイエンド無線通信、LED、ブルーレイプレーヤーなどの半導体部品に使用されている。窒化ガリウムの用途は大幅に拡大すると予想されている。
ガリウムとゲルマニウムはともに、欧州連合（EU）と米国の重要元素リストに掲載されている。英国はガリウムを自国の製造利益にとって重要と考えているが、ゲルマニウムの重要性は低いと見ている。
中国は、ゲルマニウム供給の約60％を支配している。この元素は、亜鉛製造の副産物として、また石炭から、主に2つの方法で得られる。それぞれ全供給量の約75％と25％を占めている。
亜鉛生産に由来するゲルマニウムは中国が独占している。米国は代替供給国のひとつで、アラスカとテネシーに鉱床があり、カナダにも精製能力がある。しかし現状では、米国はまだ50％以上を輸入ゲルマニウムに頼っている。
石炭からのゲルマニウムにはいくつかの欠点がある。主要生産国の2つはロシアとウクライナで、戦争は両国から西側への供給に影響を与えている。例えば2017年から20年にかけて、ロシアは米国のゲルマニウム所要量の9％を供給していたが、現在は停止している可能性が高い。
中国の規制を受けて、ロシアは国内市場向けにゲルマニウムの増産を計画している。これは、西側諸国を直接助けるものではないにせよ、少なくとも世界的な需要を緩和する可能性がある。
石炭由来のゲルマニウムもまた、電力産業に翻弄されている。ゲルマニウムを多く含む特定の石炭は、エネルギー源として燃やされているからだ。さらに、世界の多くが石炭火力発電の廃止を目指しているため、石炭からのゲルマニウム生産はより困難になるだろう。
ガリウムについては、中国が世界の供給量の約80％を占め、主にアルミニウム生産から得ている。実際にガリウムが不足しているわけではないが、新たな規制が導入される以前から、生産能力の不足によって供給が制限されていた。
ガリウムは、電子回路に使用される半導体の薄片である半導体ウェハーのリサイクルによっても得られる。しかし、回路が製品に組み込まれると、それぞれの回路に含まれるガリウムの量は非常に少なくなり、リサイクルすることが難しくなる。
2022年の『ネイチャー・コミュニケーションズ』誌の論文によれば、ガリウムは最終製品に至っても「機能的にリサイクルされることはほとんどない」という。
中国の新たな輸出体制がどのような影響を及ぼすかは、実際の規制の厳しさや欧米の政府や企業の対応など、さまざまな要因に左右される。現状では、規制はガリウムとゲルマニウムの価格上昇と納期延長につながりそうだ。
その結果、欧米企業が電子機器を製造するのがより高価で困難になり、ひいては消費者の価格上昇につながる可能性がある。また、欧米企業が中国企業と競争することも難しくなる可能性がある。
新型コロナパンデミックの際の世界的なマイクロチップ不足がハイテク製造業に大きな影響を与えたのと同じように、これは世界経済に大きな影響を与えることを示唆している。
多くの要因が絡んでいるため、規制の長期的な影響を予測するのは難しい。米国は、ガリウムではないがゲルマニウムの在庫を保有していると発表している。
欧米のメーカーは、中国が輸出に前向きな国から元素を含む部品を入手することで、サプライチェーンの多様化を余儀なくされるかもしれない。これはコストと複雑さの増加につながる可能性がある。
もうひとつの方法は、代替ソースからの生産を増やすことである。過去には、ゲルマニウムはドイツ、ラテンアメリカ、アフリカで採掘された鉱物に由来していたため、こうした選択肢が再び浮上する可能性がある。また、これらの重要な材料への依存度が低いデバイスの研究に投資する可能性もあるが、実を結ぶには時間がかかるだろう。
今回の動きは、中国と西側諸国との技術戦争における重大なエスカレーションであることは明らかだ。懸念されるのは、それがさらに進む可能性があるということだ： 中国は、レアアース（希土類金属）として知られる重要な素材や、クリーンエネルギーへの移行に必要なその他の素材の供給を独占している。ここ2、3年の間に敵対関係がエスカレートする以前から、中国は特定の素材に対する優位性を貿易紛争のテコとして利用してきた。
だから、この最新の動きは控えめに言っても気になる。人類が直面する国際的な課題がかつてないほど大きくなっている今、新たな資源ナショナリズムの出現は、誰にとっても最も避けたい事態である。
ギャビン・D・J・ハーパー：バーミンガム大学戦略元素・重要物質センター研究員
この記事は、クリエイティブ・コモンズ・ライセンスの下、The Conversationから転載されました。
How China's gallium and germanium bans will play out - Asia Times
