Los controles de galio y germanio en China: qué significan y qué podría pasar a continuación

El germanio se ve en una foto sin fecha. Es fundamental para algunas tecnologías y algunas están ubicadas en Alaska. (Foto de Alchemist-hp, Wikimedia Commons)

A partir de agosto, China restringirá las exportaciones de galio y germanio, dos elementos críticos para fabricar chips semiconductores. Dado que China domina el suministro de ambos elementos, los exportadores ahora necesitarán licencias especiales para sacarlos del país. La medida tiene el potencial de perjudicar a una variedad de fabricantes de tecnología occidentales que utilizan estos elementos para fabricar sus productos.

Se dice que la medida es una respuesta a las restricciones occidentales sobre equipos vitales para fabricar dispositivos semiconductores (y ya se advirtió en un artículo anterior en The Conversation). Sobre todo, la Ley de Ciencia y CHIPS de EE. UU. de 2022 restringió las exportaciones de microchips y tecnología de alta gama a China, lo que podría afectar la capacidad de Beijing para la informática de alto rendimiento en áreas como la defensa. Otras naciones como Japón y Países Bajos también han impuesto restricciones.

Entonces, ¿qué importancia tienen las nuevas restricciones chinas y cuáles podrían ser sus implicaciones?

El silicio es el material más utilizado en semiconductores y es muy abundante. Pero el germanio y el galio tienen propiedades específicas que son difíciles de replicar y se prestan a ciertas aplicaciones específicas. Estos se incorporan a innumerables dispositivos como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, paneles solares y equipos médicos, así como a aplicaciones de defensa.

Ambos elementos también son cruciales para el avance tecnológico en los próximos años. El germanio es particularmente útil en tecnologías espaciales como las células solares porque es más resistente a la radiación cósmica que el silicio. Dado que algunas tecnologías se acercan a los límites físicos del silicio, se plantea un mayor uso del germanio como forma de superar estos límites. Ya se utiliza en pequeñas cantidades en algunos semiconductores para mejorar aspectos como el flujo de electrones y la conductividad térmica.

En cuanto al galio, el 95% se utiliza en un material llamado arseniuro de galio, que se utiliza en semiconductores con aplicaciones de mayor rendimiento y menor consumo de energía que el silicio. Se utilizan en dispositivos como LED azules y violetas y microondas.

Mientras tanto, el nitruro de galio se utiliza en semiconductores en componentes para vehículos eléctricos, sensores, comunicaciones por radio de alta gama, LED y reproductores de Blu-Ray. Se espera que su uso crezca significativamente.

Tanto el galio como el germanio están en las listas de elementos críticos de la Unión Europea y Estados Unidos. El Reino Unido considera que el galio es fundamental para sus intereses manufactureros, aunque considera que el germanio es menos importante.

China controla alrededor del 60% de todos los suministros de germanio. El elemento se obtiene de dos formas principales: como subproducto de la producción de zinc y del carbón. Estos representan respectivamente alrededor del 75% y el 25% de la oferta total. China domina el germanio que proviene de la producción de zinc. Estados Unidos es uno de los proveedores alternativos, con depósitos en Alaska y Tennessee y capacidad de refinación adicional en Canadá. Pero tal como están las cosas, Estados Unidos todavía depende en más del 50% del germanio importado.

El germanio del carbón tiene varios inconvenientes. Dos de los principales productores son Rusia y Ucrania, y la guerra ha afectado el suministro hacia Occidente desde ambos países. En los años 2017-20, Rusia suministraba el 9% de las necesidades de germanio de Estados Unidos, por ejemplo, pero ahora es probable que esto se haya detenido. En respuesta a las restricciones chinas, Rusia planea aumentar la producción de germanio para su mercado interno. Esto puede al menos aliviar la demanda global, incluso si no ayuda a Occidente directamente.

El germanio procedente del carbón también está a merced de la industria energética, ya que algunos carbones ricos en este elemento se queman como fuente de energía. Además, el germanio procedente del carbón se volverá más difícil a medida que gran parte del mundo busque eliminar gradualmente la energía a base de carbón, lo que nuevamente podría restringir el suministro.

En cuanto al galio, China representa alrededor del 80% del suministro mundial, y lo obtiene principalmente de la producción de aluminio. En realidad, no hay escasez de galio, pero incluso antes de los nuevos controles, el suministro estaba limitado por la falta de capacidad de producción.

El galio también se obtiene reciclando obleas semiconductoras, que son finas láminas de semiconductor utilizadas en circuitos electrónicos. Pero una vez que los circuitos se integran en los productos, las cantidades de galio en cada uno son tan pequeñas que reciclarlo resulta difícil. Un artículo de Nature Communications de 2022 señaló que el galio “casi nunca se recicla funcionalmente” una vez que llega a los productos finales.

El impacto total del nuevo régimen exportador de China depende de una serie de factores, incluida la severidad de los controles en la práctica y la respuesta de los gobiernos y empresas occidentales. Tal como están las cosas, es probable que los controles conduzcan a precios más altos para el galio y el germanio, así como a plazos de entrega más largos.

Esto podría encarecer y dificultar que las empresas occidentales produzcan dispositivos electrónicos, lo que a su vez podría generar precios más altos para los consumidores. También podría dificultar que las empresas occidentales compitan con las empresas chinas. Como reflejo de cómo la escasez mundial de microchips durante la pandemia de COVID afectó considerablemente a la fabricación de tecnología, esto apunta a un impacto significativo en la economía global.

Los efectos a largo plazo de los controles son difíciles de predecir porque intervienen muchos factores. Las reservas de estos elementos deberían ayudar hasta cierto punto: Estados Unidos ha dicho que tiene inventarios de germanio, aunque no de galio.

Los fabricantes occidentales pueden verse obligados a diversificar sus cadenas de suministro obteniendo componentes que contengan los elementos de países a los que China está dispuesta a exportar. Esto podría generar mayores costos y complejidad.

Otra vía es aumentar la producción a partir de fuentes alternativas. En el pasado, el germanio se derivaba de minerales extraídos en Alemania, América Latina y África, por lo que estas opciones pueden volver a estar sobre la mesa. También existe la posibilidad de invertir en la investigación de dispositivos que dependan menos de estos materiales críticos, pero eso llevaría tiempo antes de dar frutos.

Claramente, la medida es una escalada significativa en la guerra tecnológica entre China y Occidente. La preocupación es que podría ir más allá: China domina el suministro de toda una gama de materiales vitales conocidos como metales de tierras raras, así como otros materiales necesarios para la transición a la energía limpia. Incluso antes de la escalada de hostilidades en los últimos años, China había utilizado su dominio sobre ciertos materiales como influencia en las disputas comerciales.

Así que este último acontecimiento es, cuanto menos, preocupante. En un momento en que los desafíos internacionales que enfrenta la humanidad son mayores que nunca, el surgimiento de un nuevo nacionalismo de recursos es lo último que alguien necesita.

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.

por Gavin DJ Harper, Alaska Beacon 14 de julio de 2023

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Gavin Harper es investigador en el Centro de Elementos Estratégicos y Materiales Críticos de Birmingham de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido. Se centra en cuestiones relacionadas con el nexo entre materiales críticos y energía. Anteriormente, fue gerente de desarrollo energético del Instituto de Energía de Birmingham y investigador visitante del Centro de Investigación de Energía Solar de la Universidad de Glyndŵr (ahora Wrexham), donde anteriormente coordinó el flujo solar del programa de capacitación del sector energético de Gales.