錫產(chǎn)業(yè)面臨資源短缺、環(huán)保壓力和技術(shù)創(chuàng)新等方面的挑戰(zhàn)
2025年07月03日 13:44 194次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 有色市場 作者: 寇蒂斯
人工智能與算力技術(shù)的突破性發(fā)展,正推動半導體產(chǎn)業(yè)步入新一輪技術(shù)革命周期。在此過程中,錫金屬憑借其在先進封裝領(lǐng)域的技術(shù)不可替代特性,成為半導體產(chǎn)業(yè)鏈的核心戰(zhàn)略資源。
在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的應用
錫在先進封裝技術(shù)中的不可替代性
錫元素是半導體封裝工藝中的關(guān)鍵材料,主要以錫基焊料的形式應用于先進封裝領(lǐng)域。隨著半導體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,先進封裝已成為提升芯片性能、實現(xiàn)異構(gòu)整合的關(guān)鍵步驟。錫基焊料作為半導體封裝工藝的核心功能材料,其戰(zhàn)略地位隨著先進封裝技術(shù)的不斷迭代而持續(xù)強化。
Yole Group的數(shù)據(jù)顯示,2024年,全球先進半導體封裝市場規(guī)模已達370.5億美元,預計到2030年,該市場將以10.20%的年均復合增長率(CAGR)擴張至872.27億美元。在此過程中,錫基焊料憑借其獨特的物理化學特性,成為異構(gòu)集成與芯片性能提升的關(guān)鍵載體,戰(zhàn)略價值凸顯。
錫基焊料是實現(xiàn)芯片與基板相互結(jié)合的關(guān)鍵材料。在倒裝芯片(Flip - Chip)、晶圓級封裝(WLP)、扇出型封裝(FOWLP)等先進封裝技術(shù)中,錫基焊料性能的好壞直接影響封裝的可靠度與電氣特性。產(chǎn)業(yè)研究顯示,2023年,先進封裝約占集成電路(IC)封裝總體市場份額的44%,隨著AI、高性能計算、汽車電子等領(lǐng)域需求的持續(xù)增長,這一比重不斷擴大。此外,隨著封裝密度的逐步提高,微凸點(Micro-bump)、銅柱(CopperPillar)等互連技術(shù)對錫基焊料的純凈度和性能提出了更高的要求。整體來看,錫在現(xiàn)代工業(yè)中具有不可替代的獨特地位,特別是在電子、合金和化工領(lǐng)域,這使得錫資源的戰(zhàn)略價值日益顯著。
AI計算架構(gòu)對錫資源需求的彈性系數(shù)
近年來,人工智能計算架構(gòu)快速發(fā)展,成為半導體產(chǎn)業(yè)革新的核心驅(qū)動力。AI芯片依賴高性能、高可靠度的先進封裝,使得錫資源的消耗量與日俱增。IDC發(fā)布的《全球半導體技術(shù)供應鏈智能報告》顯示,AI與高性能計算(HPC)將推動2025年先進芯片、2納米技術(shù)以及封裝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)增長,進而帶動整個半導體市場漲幅超過15%。
根據(jù)IDC的報告,各類AI技術(shù)對錫資源的需求差異明顯。以訓練型AI架構(gòu)為例,其對錫資源需求的彈性系數(shù)為1.35。這是由于GPU、TPU等訓練芯片高度依賴HBM和先進封裝技術(shù),若訓練性能提升10%,錫的使用量將增加約13.5%。推理型AI芯片對功耗和成本更為敏感,彈性系數(shù)相對較低,僅為0.92。然而,隨著邊緣計算設(shè)備的迅速普及,其對錫資源的總體需求仍保持強勁增長態(tài)勢。
數(shù)據(jù)中心AI基礎(chǔ)設(shè)施對錫最為敏感,彈性系數(shù)達1.78,這主要源于大型數(shù)據(jù)中心對先進封裝及高性能互聯(lián)技術(shù)的旺盛需求。當前,全球先進封裝市場規(guī)模已達385億美元,預計在2025—2034年將保持年復合增長率超11.5%的態(tài)勢。這種增長源于汽車電子產(chǎn)品復雜程度的不斷提高,在此背景下,對高性能錫基焊料的需求也將隨之增長。
全球錫資源分布與開發(fā)情況
全球錫礦儲采比與資源可持續(xù)性評估
錫資源是典型的不可再生資源,在全球的分布極不均衡,且總體儲量較少。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的數(shù)據(jù),過去20年,全球錫資源儲量持續(xù)減少。2023年,全球錫資源儲量約為430萬噸,同比下降6.52%,創(chuàng)近20年以來最低水平,與2021年的490萬噸最大值相比,降幅達12.24%。
在全球范圍內(nèi),錫礦儲量的分布高度集中于少數(shù)幾個國家,其中,印度尼西亞儲量最為豐富,約為80萬噸,占全球總量的17.3%;中國位居第二,儲量達72萬噸,占比約為15.6%;緬甸以70萬噸的儲量位列第三,占比為15.1%;澳大利亞和俄羅斯的儲量分別是62萬噸和46萬噸,占比分別為15%和11.2%。
全球錫礦產(chǎn)量的分布與錫礦儲量的分布情況大致相符。根據(jù)ITA的數(shù)據(jù),2023年,全球錫礦產(chǎn)量為31.2萬噸,同比下降2.35%。產(chǎn)量排名靠前的國家依次為印度尼西亞、中國、緬甸、秘魯,產(chǎn)量分別為7.5萬噸、7萬噸、4.1萬噸和2.6萬噸。
從科學角度評估全球錫資源的可持續(xù)性時,學界常用錫礦儲采比(R/P比率)這一關(guān)鍵指標。該比值通過以探明儲量(噸)作為分子、年產(chǎn)量(噸)作為分母進行計算得出。全球錫儲采比約為13.78年,遠低于其他有色金屬,如銅(42.61年)、鋁(64.44年)的儲采比水平。值得注意的是,錫礦主產(chǎn)國中,中國、印度尼西亞以及秘魯?shù)膬Σ杀雀堑陀谌蚱骄健?/p>
近年來,全球錫資源的可持續(xù)性面臨諸多挑戰(zhàn):一是高品位礦床逐漸枯竭,導致開采成本上升,如印度尼西亞的陸地錫資源逐步枯竭,轉(zhuǎn)為開發(fā)海床錫礦資源;二是錫礦采選過程對環(huán)境的影響較大,環(huán)保壓力持續(xù)增加;三是錫礦生產(chǎn)集中度較高,供應安全受地緣政治沖突的影響顯著。
新興錫礦區(qū)域的產(chǎn)能潛力與開發(fā)障礙
為緩解傳統(tǒng)錫礦區(qū)資源的緊張局面,全球許多國家積極探尋并開采新的錫礦產(chǎn)地,但這些新興礦區(qū)面臨諸多阻礙。以澳大利亞塔斯馬尼亞島的Renison Bell項目為例,該項目擁有約15萬噸錫儲量,卻深陷嚴苛的環(huán)保約束,采礦許可證審批耗時漫長,且設(shè)備更新及環(huán)保達標的費用不斷增加。
加拿大育空地區(qū)的錫礦床位于極北之地,當?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施薄弱,交通條件欠佳,這導致生產(chǎn)與運輸成本高昂。加之原住民土地權(quán)益問題復雜棘手,投資回收期限因而延長。
剛果(金)北基伍省的Bisie錫礦品位極高,但當?shù)卣謩邮幉话?,給經(jīng)營生產(chǎn)活動帶來不穩(wěn)定風險。同時,當?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施匱乏,進一步增加了運作成本。
秘魯阿馬索內(nèi)斯地區(qū)的錫礦也受原住民抗議活動的影響,在環(huán)保許可和社群關(guān)系方面投入巨大。該國主要的San Rafael錫礦經(jīng)長期開采后,品位從最初的5%大幅降至約2%,開采效益顯著下滑。
俄羅斯遠東地區(qū)蘊藏著豐富的錫資源,但由于受到國際制裁,其融資渠道極為狹窄,設(shè)備與技術(shù)的引進遭遇重重困難,進而導致項目進展緩慢。
哈薩克斯坦中部的錫礦具備開發(fā)潛力,然而,該區(qū)域技術(shù)相對落后,加工回收率較低。同時,此地處于干旱地帶,水源不足問題極為嚴峻,阻礙了開發(fā)進程。
盡管這些新興錫礦區(qū)蘊含著巨大的潛力,但復雜的地緣政治形勢、高昂的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費用、嚴苛的環(huán)保要求以及錫價波動引發(fā)的融資風險,使得它們的開發(fā)進程遲緩,投產(chǎn)日期不斷延后。
錫資源供應的不確定性上升
國內(nèi)錫資源供需錯配與進口依存度攀升
我國是全球最大的錫資源生產(chǎn)國與消費國,但錫資源分布卻不均衡,這導致國內(nèi)錫資源供求在結(jié)構(gòu)上不匹配。
從資源分布狀況來看,我國錫礦主要集中在云南、廣西、內(nèi)蒙古、江西等地區(qū)。其中,云南錫礦儲量約占全國總量的60%,但隨著開采深度的不斷增加,出現(xiàn)了品位下降、成本上升的問題。與此同時,我國電子信息、光伏等錫消費產(chǎn)業(yè)主要集中在長三角地區(qū)和珠三角地區(qū),這種產(chǎn)需區(qū)域不匹配的現(xiàn)象,進一步推高了生產(chǎn)成本。
此外,由于我國高品位易采錫礦數(shù)量日趨減少,我國錫資源的進口依存度持續(xù)攀升。從進口依存度來看,錫礦方面,我國對緬甸的依賴程度較高;錫錠方面,我國對印度尼西亞的依賴程度較高,這使得我國供應鏈的安全風險有所增加。
錫礦方面,2019年以來,我國錫礦產(chǎn)量逐年遞減。此前,我國錫礦產(chǎn)量大約能滿足國內(nèi)50%的消費需求,到2023年,這一比例逐步降至37%。正因如此,我國對錫礦進口的依賴程度大幅提高,進口量逐年遞增。截至2024年,我國錫礦進口量達24.9萬噸(實物噸),較2019年增長了39.67%。
錫錠方面,2020年以來,我國進口錫錠的數(shù)量不斷增加。2023年,我國進口錫錠3.35萬噸,占當年錫錠消費量的18%。
因此,在地緣政治形勢日益復雜的當下,錫資源供應方面的外部不確定因素不斷增加,建立國家戰(zhàn)略儲備愈發(fā)重要。
國際錫戰(zhàn)略儲備體系的對比
由于錫資源具有重要的戰(zhàn)略意義以及供應存在波動風險,部分國家和地區(qū)已構(gòu)建起各種形式的錫戰(zhàn)略儲備制度。
日本在應對資源依賴性問題時采取了一系列戰(zhàn)略舉措,尤其在降低對中國稀土的依賴方面成效明顯。自2010年中國對日本實施稀土出口禁令后,日本將其對中國稀土的依賴度從90%降至60%。這主要緣于日本推行的全方位戰(zhàn)略:其一,實現(xiàn)供應源多元化。日本向海外礦山進行資金投入,并與澳大利亞萊納斯公司簽署了價值2.5億美元的重要合同。目前,該公司為日本提供三分之一的稀土供應量。其二,建立戰(zhàn)略儲備。日本石油天然氣和金屬國家公司(JOGMEC)擁有涵蓋34種稀有金屬的國家儲備體系,目標是儲備不少于60天消耗量的資源,對于高風險材料,儲備量甚至可達180天。其三,降低消費依賴。一方面,日本通過提高資源利用效率,將稀土消費量削減了一半;另一方面,大力推動替代技術(shù)發(fā)展以及提升投資回收能力。
在國際合作方面,日本與萊納斯等企業(yè)建立了緊密聯(lián)系。目前,萊納斯生產(chǎn)全球12%的稀土氧化物,為日本提供約90%的輕稀土。此外,日本還計劃,2025年,要將從中國進口稀土的比重進一步降至50%以下。通過這些綜合措施,日本增強了自身資源供應鏈的彈性,能夠應對可能出現(xiàn)的供應鏈中斷情況。
然而,即便錫被納入日本更為全面的資源戰(zhàn)略并擁有戰(zhàn)略儲備,但它并未像稀土那樣成為同等程度供應鏈重新布局的對象。
美國和歐盟等經(jīng)濟體也以各自不同的方式構(gòu)建了關(guān)鍵金屬儲備體系。美國借助國防生產(chǎn)法(DPA)與戰(zhàn)略關(guān)鍵礦物庫存(NDS)來持有錫等關(guān)鍵金屬儲備;歐盟則通過原材料聯(lián)盟(ERM Alliance)協(xié)調(diào)成員國建立共同儲備機制。
(作者單位:廣發(fā)期貨)
責任編輯:任飛
如需了解更多信息,請登錄中國有色網(wǎng):www.ikesushi.com了解更多信息。
中國有色網(wǎng)聲明:本網(wǎng)所有內(nèi)容的版權(quán)均屬于作者或頁面內(nèi)聲明的版權(quán)人。
凡注明文章來源為“中國有色金屬報”或 “中國有色網(wǎng)”的文章,均為中國有色網(wǎng)原創(chuàng)或者是合作機構(gòu)授權(quán)同意發(fā)布的文章。
如需轉(zhuǎn)載,轉(zhuǎn)載方必須與中國有色網(wǎng)( 郵件:cnmn@cnmn.com.cn 或 電話:010-63971479)聯(lián)系,簽署授權(quán)協(xié)議,取得轉(zhuǎn)載授權(quán);
凡本網(wǎng)注明“來源:“XXX(非中國有色網(wǎng)或非中國有色金屬報)”的文章,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不構(gòu)成投資建議,僅供讀者參考。
若據(jù)本文章操作,所有后果讀者自負,中國有色網(wǎng)概不負任何責任。