氧化铈抛光粉怎么用(稀土VS半导体，哪个更重要？)

Posted 2023-05-30

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氧化铈抛光粉怎么用(稀土VS半导体，哪个更重要？)

工业的“血液”叫石油，工业的“粮食”是芯片，而工业的“维生素”，名曰稀土。在全球的工业体系中，中东控制了“血液”，美国控制了“粮食”，而中国则占据了“维生素”大部分市场。

稀土金属是位于元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，第一个稀土元素发现距今已有227年。之所以命名为稀土，是当时受到古希腊哲学的影响，认为世间万物皆由空气、水、火和土构成，所有氧化物都称作"土"，而这种"土"非常罕见，就叫它稀土。

但事实上，随着科学的发展人类已经意识到了“稀土不稀”这个事实，比如，稀土中的铈，在地壳中的储量跟铜差不多，最罕见的稀土金属是铥，储量是黄金的200多倍。

半导体中的稀土

稀土金属，稀有金属和稀散金属共同组成了“三稀金属”，而三稀金属被应用在工业领域的各个方面，尤其是半导体产业。比如第二代半导体材料砷化镓，碲化铟，第三代半导体材料氮化镓等，此外稀土金属还在抛光、靶材、激光灯方面，以其优异的物理和化学属性发挥着巨大作用。

稀土常被用作抛光材料，氧化铈是抛光粉最常用的材料，其中高铈抛光粉主要用于石英、光学镜头等硬质玻璃长时间循环抛光；中铈抛光粉用于中等精度的光学镜头及液晶显示器等工件的抛光；低铈抛光粉主要用于平板、显像管玻璃等抛光。

在半导体靶材领域，也有稀土相关身影出现，虽然绝大多数半导体芯片的溅射靶材都是采用的铜、铝等传统金属，但仍有相当一部分采用的是钽靶、钼靶等为主。比如钼和氧化铟常被用做平板显示靶材，钽被用做芯片的靶材，钨被用作存储器芯片的靶材。

稀土的另一大用途则是在激光方面，甚至有观点认为稀土孕育了人造激光。

目前已知约有320种激光晶体，其中约290种是掺入稀土作为激活离子的，比如掺钕钇铝石榴石晶体，可以用作重复频率高的脉冲激光器，氟化锂钇可以被用作二极管泵浦的激光晶体。

在半导体制造中，激光扮演着重要角色，无论是激光切割，还是光刻机的光源。ASML的激光器是由德国通快提供的，而位于福建的福晶科技是通快的供应商。福晶科技是全球激光晶体龙头，虽然没有直接证据表明福晶科技与ASML有必然联系，但至少证明中国的稀土在全球产业链中都有举足轻重的地位。

除此之外，铽元素可以作为磁光贮存材料，并得到了大规模使用，用该材料做的磁光光盘，存储能力能够提高10~15倍；在需要放大波长1550nm光信号的电信网络中，掺铒光纤放大器是必不可少的光学器件；霍尼韦尔等企业曾用锶制作光子芯片；日本的昭和电工也曾经开发出基于钴元素的耐高温半导体材料，稀土相关金属在半导体领域可谓无处不在。

稀土与军工

半导体与稀土在很多领域都是如影随形的，比如在军工领域，没有稀土与半导体的军工，无法形成强大的威慑力。

如今，几乎所有的大中型武器都实现了电子信息化，小到夜视仪，大到飞机、坦克和航母，半导体无处不在，而稀土在特定的军事领域，也发挥着极强的作用。

根据美国国防部的相关资料称，每架隐身的F-35打击战斗机都需要920磅（417公斤）稀土材料；每艘阿利伯克级驱逐舰需要5200磅（2.4吨）；一艘SSN-774弗吉尼亚级潜艇需要9200磅（4.2吨）。

在激光制导等领域，半导体常常与稀土共同出现，甚至一些武器直接是用稀土命名。比如坦克使用的掺钕钇铝石榴石激光测距机，这是现代先进坦克的标配装备，从美国的M1到英国的“挑战者”和德国的“豹2”，无一例外，它的测量距离达到20公里，精度比普通的光学测距仪高很多。

稀土与汽车

稀土和半导体的另一个大的交集则在汽车产业。汽车电子如今已经成为一个专有名词，截止目前，全球的汽车电子市场已经逼近2万亿元的市场规模，随着新能源汽车与自动驾驶技术的持续发力，汽车电子还将持续高速增长，而稀土也将迎来更大的成长空间。

稀土在汽车方面的应用也是无处不在，比如钇被用来生产紧凑型荧光灯，氧化铈以其优异的催化性能，已经可以取代传统的铂（Pt）和铑（Rh）等贵金属，用于汽车尾气处理，每年用在汽车尾气净化方面的氧化铈消耗量大约1.15万吨。

铽和镝被用来生产能在高温下良好运行的磁铁，而磁铁是汽车动力系统的重要组成部分，这些元素大部分国家都需要从中国进口，尤其是日本。

据悉，一般汽车整车有30多个部件要用到稀土永磁磁铁，而高端车更是有70多个部件需要用到稀土永磁材料，用以完成各种控制动作。

一辆高级轿车需要稀土永磁材料约0.5kg-3.5kg，在新能源汽车上这些量更大。每辆混合动力车较传统汽车要多消耗5kg钕铁硼；纯电动车中，稀土永磁电机替代传统电机要多使用5-10KG钕铁硼。

稀土VS半导体

最近几年，稀土市场会拿出来和半导体一起进行讨论。但值得注意的是，稀土与半导体在产业规模上不可相提并论。根据相关数据显示，2018年中国稀土产业链产值约900亿元人民币，而2017年，全球的半导体产值为4767亿美元，稀土与半导体的产值比起来小太多了，甚至不及半导体一个零头。

在技术上，稀土的技术门槛和涉及的上下游也和半导体差距很大。

稀土的核心门槛是精炼能力，在这方面中国是全球第一。但别国若想在技术上追平我国，或许比我们在半导体产业投入的资金与时间少许多。

在上下游产业链中，半导体牵扯到的产业链无疑更为广泛，从设计到制造、还有设备，材料等一大堆产业，就拿台积电来说，其供应商的数量就超过了3000家，稀土无疑不需要这么长的产业链条。

综述，从产业规模来说，稀土与半导体产业或许不能相提并论，但重要性而言，工业缺少“粮食”会萎缩，缺少“维生素”也会衰退，两者的区别只是在于哪种衰落的更快而已，不过由于稀土规模小，有时候可以达到四两拨千斤的效果。

图源 | 拍信网