Ti materijali su neophodni u proizvodima RF (radio frequency) i za pohranu podataka. Nedostatak tih materijala umnogome može naštetiti ključnim proizvođačima u tim industrijama, uključujući Broadcom, GF, Qualcomm, TSMC, Samsung, Seagate i Western Digital. Ograničenje izvoza rijetkihelemenata skandija i disprozija uvedeno je kao odgovor na carine od 54% koje je Trumpova administracija uvela na robu proizvedenu u Kini. Usto, odgovor Pekinga na carine SAD su i uvozne carine od 34% na sve proizvode iz SAD-a.

Smišljeno ograničavanje

To nije prvi ciklus kineskih ograničenja izvoza rijetkih elemenata. Kinesko ograničenje izvoza rijetkih elemenata eskaliralo je sa posljednjih godina strogim ograničenjem izvoza antimona, galija i germanija, elemenata potrebnih za većinu proizvodnje elektronike, kao i ograničenjem rijetkih elemenata koji se koriste  u RF-u, pohrani podataka te u drugim elektroničkim proizvodima.

Naime, nova kineska ograničenja slijede dva prethodna ciklusa pravila o izvozu rijetkih elemenata koja postupno ograničavaju opskrbu globalnog tržišta tim kritičnim elementima, posebno onima koji se koriste za proizvodnju čipova.

Skandij se široko koristi za RF front-end module koji se nalaze u pametnim telefonima, Wi-Fi modulima i baznim stanicama, dok se disprozij koristi za HDD glave i električna vozila.

U početnom ciklusu Kina je ograničila antimon, galij i germanij. Germanij je ključan za proizvodnju poluvodiča koje sadrže napeti silicij i čipove visokih performansi koje proizvode Intel, TSMC i Samsung. Te tvrtke koriste napeti silicij nekoliko desetljeća. U međuvremenu, pločica od 300 mm koristi oko gram germanija.

Antimon se koristi kao dodatak za izradu područja n-tipa u tranzistorima, tako da su opet zahtjevi po pločici ograničeni. Što se tiče galija, on je ključni element za napajanje poluvodiča, RF elektronike, infracrvenog senzora i složenih poluvodiča (kao što je ScAlN/AlGaN/GaN ). Međutim, kada je u pitanju uporaba u uređajima poput radara i telekomunikacija, galij i germanij su nerazdvojni.

Bez ikakve sumnje, ti materijali podržavaju industrije u rasponu od telekomunikacija do obrane i podatkovnih centara. Zbog toga su ograničenja vrlo ometajuća u ranoj fazi vrijednosti poluvodiča i lanca proizvodnje.

Drugi krug je proširio pritisak na volfram, indij, molibden, bizmut i telur, materijale koji su izravno povezani s proizvodnjom poluvodiča. Volfram i molibden koriste se u kontaktima tranzistora, vratima i interkonekcijama u naprednim čvorovima gdje je neophodna ekstremna toplinska i električna pouzdanost. Indij je ključan za 5G mmWave front-end module, satelitske komunikacije i fotonske čipove.

Ograničavanje tih materijala pogađa srž suvremene proizvodnje poluvodiča. No. tek će se vidjeti poremećaji u opskrbi čipovima zbog kineskih ograničenja izvoza rijetkih elemenata.

Procedure

Novim izvoznim ograničenjem Pekinga izvoznici proizvoda koji sadrže skandij, disprozij, gadolinij, terbij, lutecij, samarij i itrij moraju podnijeti zahtjev za izvoznu dozvolu od kineskog Ministarstva gospodarstva. Zahtijeva se od kupaca da navedu detalje o konačnoj upotrebi navedenih materijala. Ograničenja se odnose na sve proizvodne oblike, uključujući njihov izvoz kao sirove rude, metalnih oblika, spojeva i gotovih proizvoda u kojima su ugrađeni.

To je treći ciklus kineskih izvoznih ograničenja koji ugrožava opskrbne lance u svijetu te pojačava neprijateljstvo između Kine i SAD.

Kako skandij i disprozij čine neophodnu komponentu proizvoda za industriju telekomunikacija i pohranu podataka te je sada vrlo teško procijeniti negativne posljedice odluke Pekinga.

Skandij

Skandij se prvenstveno koristi u RF aplikacijama kroz svoju ulogu u skandij aluminijevom nitridu (ScAlN). Taj se materijal koristi za valne filtre visokih performansi kao što su BAW (Bulk Acoustic Wave) i SAW (Surface Acoustic Wave).

Uvođenjem (doping) skadija u aluminijev nitrid na razinama od oko 10% do 40%, ScAlN postiže veći piezoelektrični odziv i elektromehaničko spajanje (u usporedbi sa samim AlN), što je kritično za poboljšanje snage signala, propusnosti i energetske učinkovitosti u visokofrekventnim telekomunikacijskim aplikacijama.

Ti filtri bitne su komponente u prednjim modulima 5G pametnih telefona i baznih stanica te Wi-Fi 6 i Wi-Fi 7 modula. Iako je skandij sveprisutan, jedna pločica od 200 mm ili 300 mm s čipovima koji sadrže ScAlN treba samo nekoliko grama skandijuma.

Disprozij

Disprozij je materijal sa još širom upotrebom jer se koristi za skladištenje podataka, u električnim vozilima, pa čak i u elementima otpornim na zračenje. U tvrdim diskovima, disprozij se dodaje trajnim magnetima neodimij-željezo-bor (NdFeB) koji se koriste u motorima glasovnih zavojnica, koji kontroliraju glavu za čitanje/pisanje jer poboljšava koercitivnost magneta pod visokim temperaturama. NdFeB magneti se također koriste za motore u električnim vozilima, pa se za istu svrhu koristi disprozij.

U MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), disprozij se koristi u slobodnim ili pričvršćenim magnetskim slojevima GMR (Giant Magnetoresistance) ili TMR (Tunneling Magnetoresistance) skupova za održavanje stabilnosti magnetske orijentacije. Osim toga, komponente za zaštitu od zračenja, poput onih koje se koriste u nuklearnim reaktorima, svemirskim letjelicama i satelitima, također koriste disprozij.

Rješenja?

Ostali rijetki elementi na kineskom popisu ograničenog izvoza, gadolinij, terbij, itrij, lutecij i aamarij, također se široko koriste i ne mogu se zamijeniti bez kompromisa i uz povećane troškove (uključujući one povezane s promjenama tokova proizvodnje), karakteristika i rizika.

Kina opskrbljuje svijet rijetkim elementima s ogromnim udjelom, no valja znati da ti elementi u stvari nisu rijetki, njih zapravo ima svugdje po svijetu, no rijetkost je način na koji se do njih dolazi.

U daleko najvećem broju slučajeva rijetki elementi su nusproizvod rudarenja drugih elemenata te se onda rijetki elementi izdvajaju u manjim količinama iz njih. Kina ima tih materijala jer ima daleko najveći sustav rudarenja  i obrade sirovina u metalurgiji.

Usto, Kina i subvencionira svoje rudarstvo i metalnu industriju, posebno izdvajanje rijetkih elemenata te za razliku od drugih dijelova svijeta uglavnom nemaju ekoloških i drugih ograničenja za rudarenje i metalurgiju. Zbog toga je Kina uspjela izgraditi potpuni ekosustav za rudarenje, ekstrakciju i pročišćavanje rijetkih elemenata. Da je to smišljeno za kontrolu tržišta upozoravali su posljednjih desetljeća mnogi iz industrije.

Kineski pristup ograničavanju izvoza ukazuje na namjernu strategiju kontrole u fazama, ciljajući na cijeli vertikalni skup poluvodiča i visokotehnološke proizvodnje, uključujući nišne, ali nezamjenjive elemente. S druge strane, to znači da bi se utjecaj kineskih ograničenja s vremenom mogao smanjiti kako industrija prilagođava svoje opskrbne lance novim okolnostima.

Hoće li biti daljnjih kineskih ograničenja? Očekivano je da hoće. Ključno je pitanje kakav će rješenje naći zemlje Zapada za smišljena kineska ograničenja,