镓调研报告1.docx
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镓调研报告1
镓产业调研
一、基础知识
1定义：
镓是银白色金属。
元素英文名称：
Gallium
元素原子量：
69.72
元素类型：
金属
原子序数：
31
元素符号：
Ga氢化物：
GaH3
氧化物：
Ga2O3
最高价氧化物化学式：
Ga2O3
2元素描述
银白色金属。
密度5.904克/厘米3。
熔点29.78℃。
沸点2403℃。
化合价+2和+3。
第一电离能5.999电子伏特。
凝固点很低。
由于稳定固体的复杂结构，纯液体有显著的过冷的趋势，可以放在冰浴内几天不结晶。
质软、性脆，在空气中表现稳定。
加热可溶于酸和碱；与沸水反应剧烈，但在室温时仅与水略有反应。
高温时能与大多数金属作用。
由液态转化为固态时，膨胀率为3.1%，宜存放于塑料容器中。
3金属镓
行业内把纯度为99.9%（3N）和纯度为99.99%（4N）的镓称为金属镓
4高纯镓
一般杂质总含量在10-5以下的金属镓。
按镓含量分为5N，6N，7N和8N共四种级别。
质软，淡蓝色光泽。
熔点29.78℃。
沸点2403℃。
斜方晶型，各向异性显著。
0℃的电阻率沿a，b，c三个轴分别为1.75×10-6Ω•m，8.20×10-6Ω•m和55.30×10-6Ω•m。
超纯镓剩余电阻率比值ρ300K/ρ4.2K为55000。
纯度为99.9999%（6N镓）:
主要用于制造砷化镓、磷化镓、锑化镓、广泛用于制造LED和红外器件。
纯度为99.99999%（7N镓）:
主要用于制造半绝缘砷化镓单晶，用于制作高速光电集成电路和微波器件。
纯度为99.999999%（8N镓）:
主要用作分子束外延（MBE）的镓源制造超晶格、量子阱等最先进的半导体器件。
5产业链
6元素来源
自然界中常以微量分散于铝于矿、闪锌矿等矿石中。
“煤中的镓、锗、钒、铀，都是有益的伴生元素。
从铝锌冶炼的物料中富集提镓
从锌工业废渣中回收镓
从煤气厂烟尘中提取镓
7镓存在形式
镓棒、纯镓、镓锭、镓排、镓管、镓板、镓线、镓带、镓粉、镓渣、氯化镓、海绵镓、电解镓等各种含镓产品。
8元素用途
几种主要产品：
纯镓：
核反应堆的热交换介质，高温温度计，防火信号装置。
砷化镓：
半导体材料、发光二极管（LED），占总量95%的镓
氮化镓：
发光二极管（LED）
磷化镓：
半导体发光元件主要用途
镓铝合金：
装饰、镶牙、有机合成的催化剂
镓锡合金：
保险丝
用镓砷磷、镓铝砷制成的红色发光管，用磷化镓制成的绿色发光管等，已在电子计算机及其他电子仪器中广泛应用。
砷化镓、镓铝砷还可作固体激光器材料，用于光导纤维通信，还能用作太阳能电池的材料以及制作大规模高速集成电路。
钒镓化合物可用作超导材料。
镓有很高的光反射能力，可把它挤压在两块玻璃板之间制成镜子。
镓还用于制作易熔合金。
镓化合物可用于分析化学、医药和有机合成的催化剂。
9资源储量极其分布情况
镓主要赋存在铝土矿中，少量存在于锡矿、钨矿和铅锌矿中。
9.1中国镓分布情况
中国主要分布在山西铝土矿，河南铝土矿，广西铝土矿，贵州铝土矿，云南锡矿、铝土矿和银铅锌矿中。
截止2008年底，我国镓矿查明矿区总数166个，在全国25个省（市、区）均有分布。
资源储量13.66万吨，其中，基础储量0.71万吨。
广西的资源量最高，达2.90万吨，占全国的21.2%。
排列在前5位的分别是广西、贵州、河南、山西、云南，查明资源储量合计占全国的88.2%。
9.2中国以及全球镓分布储量
2008年，镓的世界资源储量约为18万吨。
国外镓的资源储量约4～5万吨，国内镓的储量约为13～14万吨。
我国金属镓的资源储量约占世界总量的75%。
2010年，内蒙古准格尔发现与煤伴生的超大型镓矿,储量85万吨，导致全球储量巨变。
国外总数
中国总数
内蒙古（新探明）
广西
其他（贵州、河南、山西、云南）
4.5万吨
99.36万吨
85.7万吨
2.9万吨
10.76万吨
10金属镓和高纯镓的生产情况
据美国地质勘查据统计，2009年世界金属镓产量为78吨，较2008年的111吨削减了30吨。
中国、德国、哈萨克斯坦和乌克兰是主要的生产国，而匈牙利、日本、俄罗斯和斯洛伐克等国家也有一定的产出量。
而去年全球高纯镓的产出量为118吨，包括废料提炼。
中国和美国是精镓的主要生产国。
年份
2009
2008
生产国
金属镓
78吨
111吨
中国和美国
高纯镓
89吨
中国、德国、哈萨克斯坦、乌克兰
11镓的生产和提炼
目前世界上90％以上的原生镓都是从生产氧化铝的种分母液中提取的。
提取的方法有汞齐法，分步沉淀法，溶剂萃取法和离子交换法。
离子交换法流程简短，操作方便，无需往铝酸钠溶液中加任何试剂，因此它对主流程不产生任何影响，是被世界上公认的从拜耳工艺溶液中回收镓的最好的方法。
采用化学处理、电解精炼、真空蒸馏、区域熔炼、拉单晶等多种工艺方法制备。
二、市场行情及进出口情况
1全球镓进出口情况
出口
2中国金属镓市场行情
2.1中国市场金属镓价格和走势---------镓价坚挺
9月8日中国金属镓市场价格
品名
规格
价格
增减
单位
方式
金属镓
99.99%min
3800-4000
-100
元/公斤
市场价
备注：
价格为含量在4N以上的金属镓
2010-8-24进入本周，国内镓价保持坚挺。
国内一贸易公司一官员告诉亚洲金属，他们金属镓99.99%的报价仍在4000元公斤。
业内人士普遍认为，短期内金属镓99.99%价格将保持在4000元/公斤。
据该官员透露，他们手里有几吨金属镓99.99%存货，而且他们有稳定的供应商。
2.2中国金属镓价格走势图
2.3中国金属镓出口情况
9月8日中国金属镓出口价格
品名
规格
价格
增减
单位
方式
金属镓
99.99%min
570-600
-10
美元/公斤
离岸价
主要出口国：
日本、美国、欧洲
主要是以镓的成品、化合物（砷化镓）形式出口
3美国金属镓市场
3.12010年6月美国金属镓进口量值统计
2010-8-19
单位：
千克
时间
6月10日
5月10日
国家
价钱美元
数量
单价
价钱美元
数量
单价
窗体顶端
世界总量窗体底端
1753184
6053
289.64
1974090
7120
277.26
加拿大
240000
800
300
中国
510000
1716
297.2
670000
2450
273.47
德国
312809
1320
236.98
687821
2781
247.33
法国
11995
20
599.75
20435
13
1571.92
日本
6080
7
868.57
97384
239
407.46
乌克兰
760000
2500
304
英国
152300
490
310.82
258450
837
308.78窗体底端
3.2美国主要进口国：
中国、乌克兰
3.3美国金属镓价格走势---------美国镓市持续走高（2010年8月）
匹兹堡（亚洲金属）2010-8-16美国国内贸易商和供应商预期第四季度需求更加强劲，而且价格继续上涨，而不愿出货，导致美国镓价持续走高。
随着LED和电子行业对镓需求增加，接下来的1-2个月镓价很可能再次大幅上涨。
4俄罗斯金属镓市场行情
4.1俄罗斯金属镓价格近期走势---------俄罗斯金属镓价格高企（2010年8月）
9月8日俄罗斯金属镓出口价格
∙2010-09-0816:
39:
30
品名
规格
价格
增减
单位
方式
金属镓
99.99%min
580-610
0
美元/公斤
离岸价
在需求回升推动下，俄罗斯金属镓价格大幅上涨，由于金属镓下游半导体材料、超导材料等消费领域需求增加，多数国内外消费商都增加了金属镓的采购，致使现货供应紧张，价格攀升。
来自欧洲和亚洲市场的需求都在增加，价格上涨已成必然。
4.2俄罗斯主要出口国：
日本、欧洲
5欧洲镓金属市场
5.1欧洲金属镓市场行情——欧洲金属镓价格创两年新高（2010年8月）
5.2欧洲主要进口国：
俄罗斯、中国
6.附加:
08-09国内外镓状况
7.市场热点：
7.1金属镓相关政策
7.1.1发布《2010年出口许可证管理货物目录》——镓
根据《中华人民共和国对外贸易法》和《中华人民共和国货物进出口管理条例》，现发布《2010年出口许可证管理货物目录》。
本目录自2010年1月1日起执行。
《2009年出口许可证管理货物目录》同时废止。
▲以下镓金属产品自2010年1月1日起被禁止出口
▲只允许镓的化合物以及镓的成品可以出口
货物种类
海关商品编码
货物名称
单位
镓
8112929091
未锻轧的镓废碎料
千克
8112929099
未锻轧的镓粉末
千克
8112999090
锻轧的镓及其制品
千克
7.1.2我国镓矿资源开发利用中存在的问题。
7.1.3打造砷化镓产业链
把砷化镓当成产业链的源头是正确的。
从整个产业链的角度来说，砷和镓是很小的产业，但到了砷化镓的时候，这个产业就很大了，而到了器件电路的时候，产业就更大了。
按照粗略的估算可以认为，它们之间符合1∶10∶100的比例。
通州区北京光机电一体化产业基地，围绕着中科镓英，一个产业链的雏形正在慢慢形成。
中科镓英将自己的产业化目标定位于年产20万片砷化镓单晶片。
7.1.4下游市场需求旺盛
随着光电子产业和自动化的发展，用作显示器件led、测距、玩具、条形码识别等应用的高亮度发光管、可见光激光器、近红外激光器、量子阱大功率激光器等均有极大的市场需求，还有砷化镓基高效太阳能电池的用量也十分大．对低阻低位错砷化镓产业的需求十分巨大而迫切。
我国数十亿只led管芯，所有的可见光激光器、高亮度发光管、近红外激光器等几乎都依靠进口，因此生产高质量的低阻砷化镓单晶，促进led管芯、可见光激光器、高亮度发光管和高效率高效太阳能电池的商品化生产，将有力地发展我国民族的光电子产业。
三、镓的主要应用以及情况
1.镓的应用情况
95%的镓消耗在砷化镓上，模拟集成电路是最大的用途，光电设备次之。
除砷化镓之外还有氮化镓、磷化镓等镓化合物。
日本是镓的最大需求国，其次是美国。
高纯镓主要用于制备砷化镓、氮化镓、磷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体、高纯合金、核反应堆的热载体等，也可用作单晶硅、单晶锗掺杂元素。
在微波器件领域内，砷化镓是最有前途的半导体材料。
镓的国际市场行情从2006年秋季开始上扬，2007年开始由于需求增加，供应减少，价格有加速上涨的趋势。
2.几种主要镓化合物的应用及情况
砷化镓材料由于自身的固有有点，在微电子、光电子领域同时具有重要应用。
氮化镓材料，按照化合物半导体的分类惯例，属于宽禁带半导体材料范畴。
磷化镓材料属于间接带隙半导体，主要用于生产中、低亮度的发光管（LED），这一领域市场比较成熟，竞争十分激烈，并呈现逐步被砷化镓基高亮度、超高亮度LED取代的趋势，发展前景不容乐观。
2.1砷化镓
2.1.1主要产品及用途
砷化镓在当代微电子和光电子产业中发挥着重要的作用，其产品50%应用在军事、航天方面，30%用于通信方面，其余用于网络设备、计算机和测试仪器。
砷化镓材料电子器件和光电器件的比例约为2∶3。
由于砷化镓优良的高频特性，它被广泛用于制造无线通信和光通信器件，半绝缘砷化镓单晶已经成为制造大功率微波、毫米波通信器件和集成电路的主要材料。
砷化镓集成电路可分为模拟集成电路如单片微波集成电路和数字集成电路两类。
前者主要用于雷达、卫星电视广播、微波及毫米波通信等领域，后者主要用于超高速计算机及光纤通信等系统。
下图为砷化镓的主要应用领域。
下图和下表都为砷化镓在电子器件和光电器件中具体所应用的领域和用途。
2.1.2市场分析
目前，砷化镓单晶和抛光片处于卖方市场，4英寸和6英寸产品供不应求。
摩托罗拉等通讯厂商纷纷将砷化镓芯片产能扩大数倍，将年处理能力仅为几万片的工厂产能提高到10万片、20万片，并在全球抢购砷化镓抛光片与外延片。
根据硅谷Strategies公司的预测，2000年全球基于砷化镓材料的无线通信器件市场需求为17亿美元，其中砷化镓抛光片与外延片的需求为6亿美元，并将于2005年达到25亿美元，年增长率达到30％。
（2000年报道）另外，据研究机构StrategyAnalytics的研究成果，全球砷化镓行业规模2007年是35亿美元；2008年增长到39亿美元；2009年由于受经济危机影响，规模有所下降；预计2010年将恢复增长，年复合增长率将超过7%。
（2010年报道）
2.1.3砷化镓材料的普及度
2.2氮化镓
氮化镓材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SIC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代砷化镓、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。
它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。
应用前景
对于氮化镓材料，长期以来由于衬底单晶没有解决，异质外延缺陷密度相当高，但是器件水平已可实用化。
1994年日亚化学所制成1200mcd的LED，1995年又制成Zcd蓝光（450nmLED），绿光12cd（520nmLED）;日本1998年制定一个采用宽禁带氮化物材料开发LED的7年规划，其目标是到2005年研制密封在荧光管内、并能发出白色光的高能量紫外光LED，这种白色LED的功耗仅为白炽灯的1/8，是荧光灯的1/2,其寿命是传统荧光灯的50倍～100倍。
这证明氮化镓材料的研制工作已取相当成功，并进入了实用化阶段。
InGaN系合金的生成，InGaN/AlGaN双质结LED，InGaN单量子阱LED，InGaN多量子阱LED等相继开发成功。
InGaNSQWLED6cd高亮度纯绿茶色、2cd高亮度蓝色LED已制作出来，今后，与AlGaP、AlGaAs系红色LED组合形成亮亮度全色显示就可实现。
这样三原色混成的白色光光源也打开新的应用领域,以高可靠、长寿命LED为特征的时代就会到来。
日光灯和电灯泡都将会被LED所替代。
LED将成为主导产品，氮化镓晶体管也将随材料生长和器件工艺的发展而迅猛发展，成为新一代高温度频大功率器件。
2.3磷化镓GaP
人工合成的化合物半导体材料。
橙红色透明晶体。
磷化镓的晶体结构为闪锌矿型，晶格常数5.447±0.06埃（），化学键是以共价键为主的混合键，其离子键成分约为20％，300K时能隙为2.26eV，属间接跃迁型半导体。
磷化镓与其他大带隙Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体相同，可通过引入深中心使费米能级接近带隙中部，如掺入铬、铁、氧等杂质元素可成为半绝缘材料。
磷化镓分为单晶材料和外延材料。
工业生产的衬底单晶均为掺入硫、硅杂质的N型半导体。
磷化镓单晶早期通过液相法在常压下制备；后采用液体覆盖直拉法。
现代半导体工业生产磷化镓单晶都是在高压合成炉中，采用定向凝固工艺合成磷化镓多晶，进行适当处理后装入高压单晶炉进行单晶拉制。
磷化镓外延材料是在磷化镓单晶衬底上通过液相外延或汽相外延加扩散生长的方法制得。
多用于制造发光二极管。
液相外延材料可制造红色、黄绿色、纯绿色光的发光二极管，汽相外延加扩散生长的材料，可制造黄色、黄绿色光的发光二极管。
3.砷化镓的主要终端用户
3.1LED
3.1.1产业链
上游（技术含量高）中游下游
砷化镓、磷化镓等镓化合物多用作LED的单晶片材料。
上游和中游技术含量较高，资本投入密度大，为国际竞争最激烈、经营风险最大领域。
在LED产业链中，LED外延片与芯片约占行业70%利润，LED封装约占10~20%，而LED应用大概也占10~20%。
单晶片为制造LED的基底，也称作衬底，多采用蓝宝石、碳化硅、砷化镓、磷化镓为材料。
外延片为在单晶上生长多层不同厚度的单晶薄膜，如AlGaAs、AlGaInP、GaInN等，用以实现不同颜色或波长的LED。
中游主要是芯片设计和加工。
中游厂商根据LED的性能需求进行器件结构和工艺设计，通过外延片扩散、然后金属镀膜，再进行光刻、热处理、形成金属电极，接着将基板磨薄抛光后进行切割。
下游包括LED芯片的封装测试和应用。
LED封装是指将外引线连接到LED芯片的电极上，形成LED器件，封装起着保护LED芯片和提高光取出效率的作用。
LED封装技术是从半导体分立器件的封装技术基础上发展而来。
目前LED产品的封装类型主要有Lamp型、插入式（ThroughHole）、表面安装型（SMD）、直接粘接式（DirectBonding）
3.1.2产业概况
2007年全球LED市场总额超过60亿美元，较上年增长大约13.7%。
根据isuppli公司的报告预测，2006年到2012年间，LED全球市场的年复合增长率将达14.6%。
其中增长的主要部分是超高亮度和高亮度LEDs。
Isuppli预计到2012年LED市场总额将达到123亿美元，其中超高亮度LEDs将占据LED总体收入的31%。
全球LED产业主要分布在日本、中国台湾地区、欧美、韩国和中国大陆等国家与地区。
其中日本约占据50%的份额，是全球LED产业最大生产国，其动向几乎为LED行业的指针。
日本的日亚化学（Nichia）是全球最大的高亮度LED供货商，丰田合成（ToyodaGosei）是全球第四、日本第二大高亮度LED生产厂商。
欧美地区的欧司朗（OsramOpto）为全球第二大也是欧洲最大高亮度LED厂商。
我国台湾地区产值第二。
由于台湾是全球消费电子产品生产基地，其LED业以可见光LED为主，目前是全球第一大下游封装及中游芯片生产地。
2006年到2008年LED的成长来源主要是手机背光源、汽车照明、特殊照明（如景观照明、LED显示屏、交通信号灯等）及15寸以下液晶面板的背光源，液晶显示器和液晶电视（LCD）面板的背光源在2008年出现大规模量产。
据StrategiesUnlimited统计，2007年全球LED照明市场猛增60%，达到3.3亿美元。
该公司预计2012年该市场总额将达14亿美元。
LED灯不含铅和汞等有害物质，无频闪，属于绿色光源；并且采用LED照明可大幅减少电力需求，进一步减少温室气体排放。
随着全球节能环保意识的加强，节能减排的议题不断强化。
世界很多国家和地区纷纷出台政策，扶持半导体照明产业的发展。
环保节能的LED产业将大放异彩。
LED外延片和芯片对技术要求极高，国内在这两方面同国际先进水平还有一定差距。
目前国内外延片和芯片的产量有限，外延片产量仅能满足封装企业需求量的20%至30%，大陆很多芯片厂商须向国外和台湾地区购买外延片进行加工。
国内LED外延和芯片的主要企业有:
厦门三安、大连路美、杭州士兰明芯、上海蓝光、深圳方大、江西联创、深圳世纪晶源、同方股份等。
2007年我国LED应用产品的产值已经超过300亿元，已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品的全球最大生产与出口国。
根据专业咨询机构StrategiesUnlimited预测，2008年我国LED应用市场规模将达到540亿元。
我国LED显示屏是LED的主要应用市场，广泛应用于车站、银行、医院等公共场所。
2006年我国LED显示屏市场需求额为40.5亿元，比2005年增长25.1；2007年全国LED显示屏的市场规模达到了72亿元。
3.1.3LED氮化镓发光二极管。
氮化镓LED是属于直接能隙之半导体材料，其能隙为3.4ev，而AlN为6.3ev，InN为2.0ev，将这几种材料做成混晶时，可以将能隙从2.0ev连续改变到6.3ev，因此可以获得从紫外线、紫光、蓝光、绿光到黄光等范围的颜色。
目前最成功的氮化镓组件有高亮度蓝光及绿光LED，因氮化镓高亮度蓝光、绿光LED的开发成功，使得户外全彩LED显示器及LED交通号志得以实现，各种LED的应用也更加广泛。
以高亮度蓝光LED激发萤光物质（phospher）可以产生白光，其低耗电及高寿命的特性，未来有可能取代一般照明用的白炽灯泡，氮化镓LED的市场潜力十分雄厚。
3.2砷化镓集成电路
砷化镓集成电路是以砷化镓（ＧａＡｓ）半导体材料为基片制作的集成电路，其有源器件主要是金属基场效应晶体管和结型场效应晶体管，同时还包含了用高电子迁移率晶体管和异质结双极晶体管等器件所制的集成电路。
ＧａＡｓ集成电路包括超高速集成电路、微波单片集成电路和光电集成电路。
ＧａＡｓ是一种重要的化合物半导体材料。
ＧａＡｓ集成电路与硅集成电路相比的优点是：
电子迁移率比硅大５倍；ＧａＡｓ工作温度范围宽，可以扩展到－７０℃～３００℃；抗辐照性能比硅高１～３个数量级。
据报道，促使镓市大涨的主要原因首先是半导体行业的快速发展，镓以砷化镓的形式主要应用于该行业。
该行业最近发展十分迅速，尤其是无线通讯的发展。
这使得尽管经历了2009年全球性的经济危机时期，砷化镓需求却依然逐日上升。
而随着2010年开年来经济开始步入复苏进程，半导体需求增长则更是日新月异，这也大力带动了金属镓的需求量。
有相关预计2010年镓需求量将较2009年增长25%，而且来年需求还将逐年递增。
据相关研究显示，仅中国2010年半导体行业增长率就有望达到17.8%，年收益创801亿美元。
而汽车半导体增率有望达19.7%，今年年盈利有望达24亿美元。
3.3CIGS太阳能电池
CIGS太阳能电池在成本和效率上还落后于多晶硅太阳能电池，但是在过去的一年里已经取得了很快的进步。
随着更多CIGS电池的生产，预期美国的铟镓现货市场将会变得紧张。
大多业内人士预期CIGS技术最早得到2011年才能达到最好的商业化运营水平，真正得到全面发展。
大多业内人士预期CIGS技术最早得到2011年才能达到最好的商业化运营水平，真正得到全面发展。
主导的晶体硅太阳能电池能够实现近20%的转化率，而CIGS电池平均转化率只能达到10-11%。
匹兹堡（亚洲金属）2010-8-18本周，位于美国加州圣克拉拉太阳能电池生产商-量子应用技术公司AQT开启新的生产线投产铜铟镓硒太阳能电池（CIGS）,以满足客户订单。
另据8月报道，CIGS薄膜太阳能电池创造20.3%新效率纪录。
德国一家太阳能和氢能研究机构ZSW近日宣布其铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池的光电转化效率达到20.3%，这项记录得到了德国夫琅禾费太阳能系统研究所（FranhoferISE）的证实。
此次创造记录的的CIGS太阳能电池面积为0.5平方厘米，厚度仅4微米。
ZSW表示这项新纪录将CIGS与多晶硅太阳能电池的效率差距缩小到只有0.1%。
该机构在今年4月曾创造了20.1%的效率记录，突破了NREL（美国国家可再生能源实验室）保持了16年的记录，同时也标志着CIGS电池效率首次突破20%。
“我们的研究员在实验室使用了共蒸镀（co-evaporation）技术来制造CIGS电池，这种方法原则上可以放大应用于商业生产。
据RecaptureMet
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