狂熱的AI敘事需要先冷靜幾天。市場(chǎng)需要盤點(diǎn)一下，美國(guó)的AI芯片與基礎(chǔ)設(shè)施，有多大的成色，完全掌握在自己手里，又需要多久才能實(shí)現(xiàn)對(duì)其中稀少而必要的“稀土”的路線替代？

日前，中國(guó)更新了稀土相關(guān)出口管制，從金屬的角度，覆蓋了釤（Sm）、鏑（Dy）、釓（Gd）、鋱（Tb）、镥（Lu）、鈧（Sc）、釔（Y），以及鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、銪（Eu）、鐿（Yb）及其相關(guān)物項(xiàng)；從技術(shù)棧的角度，覆蓋了相關(guān)物項(xiàng)從開采到冶煉、制造、回收全周期，以及相關(guān)設(shè)備從出口到裝配、維護(hù)等全周期。

此次，中國(guó)對(duì)稀土技術(shù)棧的出口管制，原則拒絕境外軍工企業(yè)及軍工用途，逐案審批半導(dǎo)體企業(yè)。具體而言，包括最終用途為研發(fā)、生產(chǎn)14納米及以下邏輯芯片或者256層及以上存儲(chǔ)芯片，以及制造上述制程半導(dǎo)體的生產(chǎn)設(shè)備、測(cè)試設(shè)備和材料，或者研發(fā)具有潛在軍事用途的人工智能的出口申請(qǐng)。

也就是說，如果使用中國(guó)稀土，臺(tái)積電、三星、SK海力士都需要許可證。價(jià)值比例達(dá)到0.1%即納入管制的門檻，等于對(duì)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈?zhǔn)聦?shí)上的否決權(quán)。它是最小巧有力的杠桿。

從芯片到基礎(chǔ)設(shè)施，AI的未來無疑面臨著一堵“稀土墻”。但它究竟有多高，有多厚？美國(guó)軍工行業(yè)早就提前梳理過，沒了稀土?xí)趺礃印?/p>

1架F-35需要900多磅稀土元素，1艘阿利·伯克級(jí)驅(qū)逐艦需要5200磅，一艘弗吉尼亞級(jí)潛艇需要9200磅。它們主要用到了稀土永磁材料，后者體積更小、效率更高、運(yùn)行更可靠，被廣泛用于電機(jī)與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子中。即使不涉及永磁材料，艾布拉姆斯M1A1/M1A2主戰(zhàn)坦克上的車載激光測(cè)距儀，經(jīng)鈰拋光的光學(xué)透鏡，潛艇聲吶系統(tǒng)中使用的聲換能器（sonic transducers），都離不開稀土元素。它們利用了稀土元素的光學(xué)、電學(xué)和聲學(xué)特性。

簡(jiǎn)言之，稀土金屬影響著電氣設(shè)備傳輸能量的方式，以及電子設(shè)備傳輸信號(hào)的方式。AI供應(yīng)鏈也是如此，離不開稀土的上述特性。

與半導(dǎo)體直接相關(guān)的用途，包括作為摻雜劑（dopants），用于降低晶體管的閾值電壓等；作為芯片結(jié)構(gòu)中的絕緣氧化層；作為化學(xué)機(jī)械拋光漿料配方中的添加劑。

所謂摻雜（doping），就是向半導(dǎo)體中摻入少量稀土金屬原子，以改變其物理特性。比如鏑，它有很強(qiáng)的耐熱性，有助于芯片功率密度提升。去年《紐約時(shí)報(bào)》就稱，英偉達(dá)和其他芯片制造商的芯片上，數(shù)百個(gè)微型電容器就用到了超純鏑。再如鉺，可以在特定波長(zhǎng)高效受激輻射，放大光信號(hào)，有助于提升光互聯(lián)效率。

還有些稀土金屬，雖然沒有直接用在“芯片里”，卻影響著“造芯能力與成本曲線”。氧化鈰（CeO?）成為化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）工藝的核心材料，主要?jiǎng)t是基于它的化學(xué)與機(jī)械穩(wěn)定性。拋光漿料直接影響晶圓的平整度與最終良率，這對(duì)于動(dòng)輒上百層的NAND閃存而言尤為關(guān)鍵，每一層的質(zhì)量波動(dòng)最終將放大次品率。當(dāng)然，鈰是一種輕稀土，并沒有直接出現(xiàn)物項(xiàng)列表的清單中，但也屬于制造“256層及以上存儲(chǔ)芯片”用得上的“材料”了。

部分稀土元素盡管還沒有嵌入當(dāng)下主流芯片制造工藝中，但已經(jīng)成為了未來關(guān)鍵技術(shù)路線的備選之一。

先進(jìn)制程繼續(xù)推進(jìn)，晶體管尺寸越來越小，傳統(tǒng)的氧化硅（SiO?）柵過薄導(dǎo)致漏電流激增。氧化釓（Gd?O?）與氧化镥（Lu?O?）等高介電常數(shù)（High-k）稀土氧化物的重要性逐步提升，它們可以避免核心漏電問題。三星已在探索基于高介電常數(shù)金屬閘極 (HKMG) 工藝的DDR內(nèi)存。此外，含稀土元素的化合物，可以增強(qiáng)光吸收性能，提升曝光靈敏度，也逐步進(jìn)入EUV光刻膠前沿研究的視線。

“下一代計(jì)算”的量子計(jì)算也逃不過稀土路線。今年，加州理工在《自然·物理》發(fā)表過一篇論文，就展示了一種基于稀土離子摻雜晶體的新型微波-光量子轉(zhuǎn)換器。

龐大的半導(dǎo)體制造設(shè)備，也離不開稀土，主要是用它制造的永磁體，在效率與抗退磁能力上難以替代。光刻機(jī)的光源系統(tǒng)、物鏡系統(tǒng)以及工件臺(tái)，想要實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度的高速運(yùn)動(dòng)，需要無摩擦直線電機(jī)與磁懸浮系統(tǒng)，也就是離不開稀土永磁體。ASML還曾專門在官網(wǎng)披露過這一供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，并聲稱找到了“第二路線”，可視局勢(shì)變化啟用。

離子注入機(jī)與刻蝕機(jī)等，對(duì)永磁體的需求同樣如此。此外，刻蝕與沉積設(shè)備，往往與強(qiáng)腐蝕性等離子體打交道，它們的關(guān)鍵部件表面涂覆了含釔的涂層。

稀土的可得性，也影響著半導(dǎo)體制造設(shè)備的路線選擇與創(chuàng)新周期。今年，美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）就宣布，研發(fā)了一款基于摻銩釔氟化鋰的激光器，有望將EUV光源效率提高約10倍。

如果將AI基礎(chǔ)設(shè)施，以及下游AI應(yīng)用也納入進(jìn)來，那么，稀土杠桿作用還將進(jìn)一步凸顯。數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)，乃至驅(qū)動(dòng)這些數(shù)據(jù)中心的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，都離不開稀土永磁電機(jī)。在年初的電話會(huì)議上，馬斯克就稱，自己已向中方保證，進(jìn)口永磁材料只是用于人形機(jī)器人，而非武器系統(tǒng)。

杠桿掌握在中國(guó)手中。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）數(shù)據(jù)，2024年，中國(guó)稀土產(chǎn)量為27萬噸，供應(yīng)了全球近七成的稀土產(chǎn)品。剩下也幾乎脫不開“中國(guó)成分”。對(duì)美國(guó)而言，缺的不僅僅是格陵蘭島或?yàn)蹩颂m等的稀土礦產(chǎn)，而是分離、冶煉、制造等供應(yīng)鏈配套與規(guī)模化產(chǎn)能。完全從頭建設(shè)全供應(yīng)鏈將非常昂貴，初始投資可能超過全年市場(chǎng)規(guī)模。

同日，中國(guó)還對(duì)部分人造金剛石等超硬材料及相關(guān)設(shè)備，以及能量密度大于等于300Wh/kg的鋰電池及其原材料與相關(guān)設(shè)備，實(shí)施了出口管制，太陽能和儲(chǔ)能，在美國(guó)數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)中日益重要。金剛石除了制造磨具等，本身也是第四代半導(dǎo)體；鋰電池則是儲(chǔ)能及端側(cè)智能終端的關(guān)鍵部件。

也許，稀土已經(jīng)成為了AI價(jià)值鏈上舉足輕重的“杠桿”，用0.1%就足以撬動(dòng)更大的市場(chǎng)空間。