美國建立起稀土全產業鏈，中國造出EUV，誰會更快
時間：25-10-13 來源：未盡研究
美國建立起稀土全產業鏈，中國造出EUV，誰會更快
在事關AI供應鏈的控制方面，中國有力的臂膀，正在伸得和美國一樣長。
AI真是一個奇妙的產業，它的GPU、光刻機、先進代工能力，都如此高度集中于單個企業，這是它們成為科技戰利器的根本原因。在這一點上，稀土同樣高度集中，就在中國。集中度才是殺手锏。
稀土是關鍵杠桿，決定著AI芯片性能極限與供應穩定性。其不可替代性源自原子層面的物理特性，這使得它從開采到提煉的整個產業鏈，幾乎注定無法短期內在規模化制造環境中復制。從芯片到電機、從發電到冷卻，拿捏了稀土元素的流向，也就拿捏了全球AI經濟流向。
中重稀土，才是稀土在AI經濟中的重中之重。中國掌握著近乎全部的中重稀土的供應鏈，從礦產開采到冶煉提純，再到永磁體、靶材等組件的制造，覆蓋了全流程的設備與工藝。而美國的AI產業繁榮，以及對AI革命的宏大敘事，幾乎完全建立在這一物理底座之上。美國從五角大樓到企業，用出吃奶的力氣，仍難以在短期內翻過這道“稀土墻”。
0.1%的非對稱威懾力
只要0.1%的價值含量，稀土就足以撬動全球AI供應鏈。它覆蓋了先進制程的邏輯芯片與存儲芯片，也涉及到光互聯技術改進，還包括與這些芯片相關的生產設備、測試設備和材料，甚至連發電與冷卻等場景都離不開它；作為AI在物理世界的延伸，人形機器人與AI硬件等也離不開稀土。如果使用含有中國成分的稀土，臺積電、三星、SK海力士都需要許可證。這相當于對半導體供應鏈事實上的否決權。
正是0.1%，讓稀土對AI經濟，足以造成一場不對稱的沖擊。稀土行業的直接市場規模其實非常小，無論是市值還是銷售額，稀土行業巨頭都無法與其他大宗金屬巨頭相比，更別提那些動輒數萬億美元的AI巨頭。
相對于稀土這一要命的微量，AI已經成為了美國國運之所系。世界貿易組織稱AI產品占今年全球貿易增量的近一半；數據中心和軟件投資，貢獻美國上半年GDP增長92%。換言之，沒有AI及其泡沫，美國經濟可能已經陷入了零增長。前白宮人工智能政策顧問迪恩·鮑爾（Dean Ball）擔憂，鑒于人工智能資本支出的關鍵作用，如果中國的出口管制規定落實得不折不扣，卡住美國的AI供應鏈，可能導致美國經濟衰退。
0.1%的門檻極易觸及。按照商務部的條款，境外制造的特定稀土永磁材料稀土靶材，只要“含有、集成或者混有原產于中國的”稀土相關物項，且價值比例超過0.1%，就需要申請許可證件。注意，不是稀土在AI芯片等終端產品中的整體價值占比。
而對于終端產品，商務部則從“最終用途”的角度加以限制，研發、生產14納米及以下邏輯芯片或者256層及以上存儲芯片，以及制造上述制程半導體的生產設備、測試設備和材料，或者研發具有潛在軍事用途的人工智能的出口申請，逐案審批。
原子尺度的杠桿
稀土成為AI供應鏈最小巧有力的杠桿，還在于它是AI硬件性能的物理底座之一，且在當下或未來，都難以輕易繞開。
AI在比特與token層面的躍遷，最終受制于稀土在“原子與電子”層面的極限性能。稀土獨特的未填滿的4f電子軌道，在外層電子屏蔽下，展現出極強且多樣的光、電、磁特性。微小的4f電子數差異，使不同稀土元素能夠在原子尺度上與芯片材料的能級（電子離散能量狀態，決定能量傳遞）、晶格（原子排列結構，決定電子運動與光傳播）或磁矩（粒子在磁場中的方向與強度）精準耦合，成為調控材料極限性能的“精密工具”。
隨著先進制程逼近原子尺度，AI芯片良率越來越受制于材料物理特性的極限。每一種稀土元素在半導體供應鏈的應用，正在成為變相推動“摩爾定律”繼續生效。
英偉達的Blackwell架構芯片就因封裝階段的熱膨脹應力問題，一度推遲出貨。與許多異質襯底不同，含鈧襯底的晶格常數與熱膨脹系數與氮化鎵（GaN）或氧化鋅（ZnO）外延層高度匹配，可顯著降低應力缺陷與熱失配。英偉達和其他芯片制造商的芯片上，數百個微型電容器已經用到了超純鏑，以改善材料的熱穩定性，從而提升芯片的功率密度與可靠性。
傳統氧化硅（SiO?）柵介層厚度已接近量子隧穿極限，漏電流急劇上升。氧化釓（Gd?O?）與氧化镥（Lu?O?）等稀土高介電常數（High-k）氧化物，因能在保持柵控能力的同時有效抑制漏電，而被視為下一代柵介材料的重要候選。
稀土不僅改變了電子信號傳輸，還影響著電氣設備動力傳遞效率。半導體制造設備，想要保證納米級精度的高速運動，稀土永磁體至今不可或缺。無論是ASML光刻機，還是特斯拉人形機器人，都離不開稀土永磁體。相比缺乏外層電子屏蔽的過渡金屬（如鐵、鈷等），稀土金屬內層電子磁矩更大、各向異性更強，帶來更高磁能積（總磁力強度）、矯頑力（抗退磁能力）和剩磁（撤回外磁場后剩余的磁強度）。釹鐵硼（NdFeB）磁體即后者的代表，為了在高速高溫環境下保持更強的性能，它們往往會摻入微量的鏑或鋱。
當然，材料科學仍在不斷進化，無法斷言稀土是AI的終局。歐美以及日韓，都在嘗試不使用稀土元素的永磁體和電機設計。但它們仍處于早期實驗室階段，要么太笨重，要么需要整個電機體系的協同改變。美國橡樹嶺國家實驗室還在嘗試只含有輕稀土的永磁體，這就需要額外再想想辦法，避免磁生電導致的過熱與消磁問題。
某種程度上，中國稀土產業的成熟與壟斷地位，是建立在可再生能源和電動汽車行業的快速增長之上的。這些行業使用了大量的稀土永磁體。歐美國家正在輸掉新能源汽車產業的競爭，也許還包括低空經濟或機器人，缺乏下游規模應用場景的實驗室創新，很可能再一次陷入量產地獄。
中重稀土才是關鍵
美國已經開始自救，但進展緩慢。它期望重建“從礦山到磁體”完整供應鏈，但至今仍然局限于小幅擴展本土或友岸的輕稀土產能之上。但AI經濟的關鍵，恰恰又在于中國近乎處于絕對壟斷地位的中重稀土之上。
按照化學分離難度與礦物共生豐度等維度，稀土金屬可以分為輕稀土與中、重稀土。所謂“稀土”不“稀”，指的往往是包括輕稀土（LREEs）的總儲量，而非目前處于管制狀態的中稀土與重稀土（HREEs）。
輕稀土原本就不在中國的出口管制清單之列。今年4月，中國商務部、海關總署對釤、釓、鋱、鏑、镥、鈧、釔等7類中重稀土相關物項實施出口管制措施。此次出口管制新增了鈥、鉺、銩、銪、鐿五種稀土元素。至此，17種稀土元素中12種中重稀土及其相關物項，全部進入清單。主要由輕稀土制成的釹鐵硼永磁材料，只要不含鋱或鏑，并不在列。
歐美國家對稀土產業鏈的重視，始于2010年日本遭遇斷供危機。但直到2017年，美國才重啟位于加州帕斯山的本土唯一的稀土礦。2018年，稀土進入美國關鍵礦物清單。此后，拜登與特朗普都學起了產業政策這一套，為本土的MP材料以及澳大利亞的Lynas等企業提供數億美元補貼；國防部還向MP材料公司注資、貸款與下單，甚至對鐠釹金屬做出兩倍于當前市價的最低價格保證，為期十年。
但這是一項高投入、長周期、低利潤的產業。截至去年全年，MP材料仍然無法扭虧。稀土提純技術最初起源于美國，最終在本土工藝“斷代”，正是因為它當時不是一門華爾街看得上的好生意。事實上，就連輕稀土，MP材料也是剛在今年4月才停止與中國的合作。盛和資源是它在中國的加工合作伙伴，也是它的少數股東。
稀土之于AI經濟的重要性與迫切性，被全球各國輕稀土及其總產量的此消彼長所錯誤地掩蓋了。必須承認，隨著歐美國家越來越重視稀土供應鏈，一定程度上實現輕稀土的本土化，并非完全不可能。特朗普甚至想要買下格陵蘭島，并在烏克蘭勘探。目前，在中國之外，美國的MP材料與澳大利亞的Lynas，已經在一定程度上具備了規模生產與加工輕稀土的能力。MP 材料自稱目前供應了全球10%的稀土，當然，都是輕稀土。
全球輕稀土供應鏈格局
但是，開采是次要的，加工才是關鍵，而且，并非所有稀土都一樣。一旦將焦點從“所有稀土”轉向“中重稀土”，中國的地位就從“主導地位”變為“近乎絕對的壟斷”。
重稀土礦藏，尤其是豐度更高的離子吸附型粘土礦（ion-adsorption clays），絕大多數集中在中國南方和緬甸北部，合計占了全球的98%。它們的提取成本更低。在中國之外，全球已探明的重稀土礦床大多規模小、品位低、放射性高，或位于環保敏感地區。
全球重稀土供應鏈格局
稀土的冶煉既是技術活，也必須規模化才能經濟可行。這是“原子尺度”優勢的另一面，它們的外層電子結構非常接近，化學反應活性幾乎一致。中重稀土之間的差異比輕稀土更小，提純難度也就更高。
中國幾乎壟斷了重稀土冶煉技術，是唯一能規模量產6N級純度（99.9999%）重稀土的國家。目前，Lynas在馬來西亞的工廠已經成功生產“商業規模的氧化鏑”，但該公司沒有披露產量。美國在巴西、沙特等地部署的重稀土產能，即便樂觀估計，也要到2028年以后才能投產。
而且，海外企業當下的技術，也繞不開“中國成分”，也需獲得中國出口許可證。盛和資源之所以成為了MP材料的少數股東——只花了111美元獲得了后者9.9%股份——還因為后者在成立之初，就接受了前者的技術支持。
短期內，稀土供應鏈的波動，已經反應在AI企業與稀土企業的股價波動上。但與中重稀土相關的技術創新與貿易博弈，將長遠深刻地塑造全球AI產業格局。
最后，美國建立起稀土全產業鏈，和中國造出EUV，準更快，可以把它放到Polymarket上打個賭嗎。
源自—未盡研究
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