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铟:“四两拨千斤”的战略金属

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铟(In),被中国、欧盟、美国和日本先后列为关键矿产,是电子产品、太阳能电池、国防军事、航空航天、核工业和现代信息产业等高科技领域不可或缺的稀有资源。目前,尚不存在能够在上述领域替代铟的其他金属。因此,铟是当今世界第四次科技革命不可替代的原材料之一,具有极其重要的战略价值。

据中国地质科学院矿产资源研究所专家介绍,铟是目前所认识到的8种稀散元素(其他包括镓、锗、硒、镉、碲、铼、铊)家族成员之一。铟是一种白色金属,略带淡蓝色,质地较软,轻轻一捏就会留下痕迹;塑性较强,可被压成片或切成块。


铟箔(图源:中材盛特)

正是由于铟这种特殊的性质,自然界中不存在单独的铟,一般都是与其他元素结合在一起。金属铟具有极好的延展性、可塑性、熔点低、沸点高、电阻低、抗腐蚀等优良特性。除此之外,铟极佳的光渗透性和导电性使其能够作为半导体材料而进入大众视野。铟的特有性能使它大放异彩,因而备受高新科技的青睐。

铟的尖端应用

当前,铟的终端产品主要包括ITO靶材、光伏薄膜、电脑芯片、半导体材料、焊料及合金等,其中ITO靶材的市场占比最大,可占全球铟消费量的70%。

ITO靶材

铟氧化物有极强导电性、热反射性和高透明度。铟氧化物再结合10%的锡氧化物,可以极大提高电传导和热反射性能。铟锡氧化物的这些特殊性能,使得ITO薄膜成为电子屏幕中实现电数据转换为光数据的理想材料。

ITO薄膜在真空环境下通过ITO靶材溅射工艺而制成,目前广泛应用于笔记本电脑屏幕、液晶手表、液晶电视、设备显示面板和智能手机中。ITO薄膜还应用于建筑玻璃、阴极射线管、低压钠灯,以及飞机、汽车等设备的挡风玻璃中。普通玻璃在涂上ITO薄膜之后应用于建筑领域,可以大大提升能源效率和舒适度。在汽车和飞机等设备的挡风玻璃中应用ITO薄膜,可大大提高其除雾和除冰性能。


ITO靶材(图源:欧莱新材)

铟的纯度直接影响ITO膜的导电性和透明性。在高端显示产品中,In纯度通常需要达到5N级及更高。随着4K、8K等高分辨率显示技术的推广,高纯铟的需求持续增加。大尺寸ITO靶材的关键制备技术常年被日韩垄断。2021年,何季麟院士团队经过不懈攻关,打破了国外技术壁垒,解决了ITO靶材的“卡脖子”问题,打通了高性能ITO靶材制备全流程工序,自主研发的工艺流程所制备的高性能ITO靶材完全可以替代进口靶材,并成功应用于世界最大面板企业京东方的高世代TFT线。

光伏薄膜

铜、铟、镓、硒四种元素按照最佳比例可构成结晶薄膜太阳能电池。CIGS太阳能电池是在玻璃基底上沉积2~3微米的化合物半导体薄膜,它具有性能稳定不衰退、抗辐射能力强、在阴雨天气下发出电量高于其他种类电池等优势,在阳光下其光电转换效率目前居各种薄膜太阳能电池之首。

此外,这种材料还具有柔和、均匀的黑色外观,是对美观要求很高的场所的理想选择。这些优点使得它可广泛应用于边远山区独立电站、农光互补、渔光互补等精准扶贫项目,也可用于光伏建筑一体化、大型地面光伏电站、城市园林景观、交通运输业等领域。

据中国粉体网了解,每平方米的CIGS太阳能电池大概需要2~3g高纯铟。铟的高纯度(5N级及以上)是确保CIGS薄膜太阳能电池高效运转的关键因素,直接影响化合物材料的电学和光学性能,从而决定电池的转换效率和寿命。

半导体材料

在半导体领域,铟主要以砷化镓、砷化锗的掺杂剂,以及锑化铟、砷化铟、磷化铟等材料广泛应用于光纤通信、发光二极管、光电探测器等领域。其中,磷化铟具有比砷化镓更高的电性能频率,因此在光纤通信领域中表现出更强大的功能。

以Lumentum为例,该公司在光纤激光器和光模块产品中大量使用高纯度InP材料。Lumentum的光模块具备高带宽和低延迟特性,支持现代数据中心和长距离光纤网络的需求。Lumentum的技术白皮书介绍,高纯度InP材料的应用能够将信号损失减少约20%,同时降低系统噪声,从而提高数据传输的速率和可靠性。

据证券时报报道,磷化铟具有饱和电子漂移速度高、发光损耗低的特点,是高速光模块无可替代的核心材料,堪称光模块的“心脏”,支撑着光通信从800G向1.6T、3.2T演进。

据Omdia、Yole报告,2025年全球磷化铟衬底(2英寸)总需求约200万—210万片,全球有效合规产能仅60万—70万片,供需缺口超70%;2026年全球需求将飙升至260万—300万片,有效产能仅提升至75万片左右,缺口仍在70%以上。

AI算力需求爆发,高速光模块加速向800G/1.6T演进,磷化铟衬底的需求呈指数级增长。一个800G光模块需要4—8颗磷化铟激光器芯片,而1.6T光模块的需求是800G的2.7—3倍。以英伟达Quantum-X交换机为例,单台配备18个硅光引擎,全部依赖磷化铟衬底。英伟达预测,2026年—2030年磷化铟晶圆需求将激增约20倍。


磷化铟多晶(图源:铟杰半导体)

焊料及合金

铟与铋、镉、铅、锡等金属合金化之后会降低它们各自的熔点,因而这些合金可以应用到许多不同的领域中。例如,眼镜、涡轮叶片的制造、自动喷水灭火系统,等等。此外,铟的合金还可以作为焊料,这种无铅焊料不仅具有更好的抗磨性和抗腐蚀性,还可以减少环境污染。由于铟的硬度较小,延展性较好,含铟合金还多作为镶补材料应用于口腔医学领域。

电脑芯片

铟在电脑芯片领域发挥着重要作用,如锑化铟晶体材料,由于其具有相对更高的电子迁移率,与普通硅晶体相比,运算速度会提升50%,消耗功率下降40%以上。依照目前电脑生产的增长速度估算,如果新生产出的电脑有50%用上锑化铟晶体材料,全球每年对铟的需求量至少增加300吨。同时,锑化铟晶体材料在红外探测、磁敏器件等方面也发挥着重要作用。

铟的产业链

铟的产业链分为四个阶段。第一阶段为原材料及初级产业,原材料是指含有铟资源的铅、锌、锡等硫化物;初级产业是指原生铟(粗铟和精铟)。第二阶段为深加工产业,主要指高纯铟及ITO靶材。第三阶段为元部件产业,指ITO导电膜、导电玻璃、铜铟镓硒薄膜等产品的生产。第四阶段为终端应用领域,是指铟最终在太阳能电池、平板电脑、手机、液晶电视等领域的应用。


铟全产业链流程图

根据现有文献的统计数据,全球铟资源量约7.6万t,其中96%以上的资源集中在:中国、玻利维亚、俄罗斯、加拿大、日本、德国、葡萄牙、澳大利亚、美国、阿塞拜疆。铟资源的伴生性、储量的不完全确定性,给全球铟资源的可持续供应带来风险,一定程度上制约铟资源配置利用,影响铟相关产业可持续发展。


全球铟资源量分布

中国铟储量最为丰富,居世界首位。中国已探明的铟资源分布相对集中,根据自然资源部公布的《2020年全国矿产资源储量统计表》,全国铟储量为1 792.77 t,广西、湖南、内蒙、福建、广东、云南、江西7地占据了全国资源量的83%,其中,广西储量最多,为999.92 t,占全国比例达55.8%;其次是湖南,储量为445 t,占比为24.8%;内蒙排名第三,为225.22 t,占比将近12.6%。

铟生产分为原生铟和再生铟。原生铟最主要是从硫化锌矿石矿物闪锌矿中回收,这些锌矿床回收铟的含量从不足10−6~10−4。2021年全球精炼原生铟产量(单位为金属铟)920 t,其中中国产量530 t,占57.6%,韩国产量200 t,占21.7%。目前中国是全球最大锌生产国,也是全球最大原生铟生产国。再生铟指回收ITO靶材废碎料而加工的精铟。

湖南、广西、广东和云南是铟主要产区。中国是原生铟生产企业最多的国家,有云南华联锌铟有限公司、蒙自矿冶有限公司、株冶集团、广西华锡集团、广西德邦科技有限公司等20家企业。再生铟生产企业多以民营企业为主,主要集中在湖南株洲和郴州、广东韶关、广西河池、河北保定、内蒙古巴彦淖尔和赤峰等地,这类企业中有4~5家以粗铟加工为主,与下游行业关系密切,精铟产量大,对行业影响较大。


铟锭(图源:华锡)

此外,随着中国在高纯铟领域的投入不断增加,相关技术瓶颈不断被突破,现阶段中国已有少数企业具备高纯铟制备能力,如东方电气(乐山)峨半高纯材料有限公司、株洲科能新材料股份有限公司、广东先导稀材股份有限公司等。

近十多年来,中国平板显示产业快速发展,已跻身世界前三,对ITO靶材的需求也呈现持续增长的状态。广西晶联光电材料、河北鹏达新材料、中船重工725研究所等一批国内企业生产线相继上马或投产,产业竞争力逐渐增强,中低端市场的全球占比不断提升。当前中国已成为全球拥有液晶面板生产线最多,ITO靶材消费市场增长最快,触摸屏全球产量最大的国家。


氧化铟(图源:中材盛特)

由于制造技术与日本和韩国企业仍存在差距,中国目前大尺寸ITO靶材仍依赖进口,将精铟作为原料出口至日韩,再高价进口铟产品的尴尬局面依然存在。

铟的市场概况

随着铟在高科技领域“四两拨千斤”的作用日益凸显,21世纪以来,全球铟的消费量呈快速上升趋势。2000年,全球铟的消费量不足500吨,到2020年,铟的消费量约1900吨,增长近4倍。随着科技进步和社会发展,2035年全球铟的消费量预计将达到2500吨左右。

据美国地质调查局和安泰科的数据统计及计算,近20年来,铟的国际价格波动较大。2000—2005年,精铟价格快速走高,2005年达到历史最高值961美元/千克。2006—2014年,精铟的价格逐渐回落至400~800美元/千克区间。2015年之后,精铟的价格逐渐趋稳,基本稳定在340~400美元/千克。

但据媒体最新报道,今年以来,磷化铟上游原料铟价格快速攀升。3月,中国精铟平均价最高攀至4950元/千克,相比2025年末的2800元/千克,涨幅超76%,价格创下近十年新高。4月以来,精铟有小幅回落。

小结

据专家分析认为,整个铟产业体量较小,每年都有大量的初级铟产品出口到日本和韩国等国家,但高端大尺寸ITO靶材等基本依赖进口。发展核心产品(如ITO靶材国产化)、进行产业链建设才是中国铟产业发展的根本出路。

参考来源:

[1]郭春丽等:铟:精妙绝伦的战略金属,中国地质科学院矿产资源研究所

[2]余金杰等:中国铟资源的矿床类型划分、空间分布和开发利用现状,中国地质科学院矿产资源研究所、自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室

[3]李芳琴等:铟资源供给与消费格局分析,中国地质科学院矿产资源研究所

[4]曹毅等:高纯铟的应用及其物理提纯技术研究进展,稀贵稀散金属材料江西省重点实验室

[5]数据宝:缺口超50%!光模块核心材料,国产化提速!龙头股暴涨超60倍

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