Sanções silenciosas ao gálio dão à China uma vantagem em GaN sobre as armas dos EUA

Um desfile em Pequim e uma discreta mudança no domínio dos semicondutores

O espetáculo de um desfile militar em Pequim pode atrair olhares para novos mísseis, drones e veículos blindados. Este ano, o desenvolvimento mais consequente não teve lugar no terreno de desfile. Esteve num relatório do Instituto de Física da Academia de Ciências da China, que defende que a China amadureceu a tecnologia de semicondutores de nitreto de gálio e a está a aplicar em sistemas militares a um ritmo que os rivais dificilmente conseguem acompanhar. O relatório enquadra os controlos de exportação da China sobre matérias-primas essenciais não como uma manobra para captar manchetes, mas como uma tática de pressão lenta que contém os concorrentes enquanto os programas chineses se expandem no país.

O nitreto de gálio, frequentemente abreviado como GaN, é o material por detrás de uma nova vaga de eletrónica militar. A China produz quase todo o gálio primário utilizado na fabricação de dispositivos GaN e endureceu as regras de exportação de gálio e do elemento relacionado, o germânio. Analistas descrevem o efeito como uma sanção silenciosa, uma vez que não nomeia empresas de defesa específicas dos EUA, mas restringe o seu acesso a materiais essenciais. O resultado, afirmam investigadores chineses, é uma lacuna tecnológica emergente em radares de matriz faseada e equipamento de guerra eletrónica.

No seu relatório recentemente divulgado, o Instituto de Física sublinhou a forma como a política de materiais e o progresso tecnológico se intersectam.

O Instituto escreveu que por trás dos avanços recentes existe um fio condutor oculto de desenvolvimento de semicondutores, acrescentando que a tecnologia de semicondutores baseada em GaN da China atingiu a maturidade.

Essa maturidade importa porque se pode traduzir diretamente em radares de maior alcance, perturbadores mais robustos, sistemas de guiamento mais compactos e uma melhor gestão de energia em sistemas de combate. Torna-se também uma alavanca. Quando a principal fonte de um insumo aperta a torneira, os programas que dependem desse insumo abrandam ou ficam mais caros.

Porque o nitreto de gálio altera radares e mísseis

O GaN pertence a uma classe conhecida como semicondutores de bandgap largo. Em comparação com o silício tradicional, o GaN pode operar a tensões e temperaturas mais elevadas, suportar muito mais potência por unidade de área e commutar mais rapidamente. Essas características tornam-no ideal para amplificadores de radiofrequência e eletrónica de potência. Num radar, o GaN ajuda cada módulo de emissão e recepção a emitir sinais mais fortes sem sobreaquecer, e depois a escutar rapidamente ecos fracos. Num sistema de guiamento, sustenta o desempenho contra interferências cabendo num nariz estreito.

Do silício ao nitreto de gálio

Durante décadas, muitos radares militares dependiam de arsenieto de gálio ou de dispositivos de silício de alto desempenho. Esses materiais mostraram o seu valor, mas o GaN leva a fronteira mais longe. Os engenheiros podem construir arrays com mais elementos no mesmo espaço e fazê-los funcionar com maior exigência, o que expande o alcance de deteção, melhora a resistência a interferências e suporta múltiplos modos em simultâneo. A tecnologia também importa para a conversão de energia em navios e aeronaves, onde uma maior eficiência reduz o calor e o peso, ambos preciosos em plataformas de combate.

Os EUA já operam sistemas importantes baseados em GaN, incluindo o AN/SPY 6 da Marinha e o AN/TPS 80 G/ATOR do Corpo de Fuzileiros Navais. Investigadores chineses e meios de comunicação estatais dizem que a China colocou o GaN em produção em grande escala em aeronaves de alerta aéreo antecipado, baterias de defesa aérea e radares de caça. Se for correto, isto sugere não apenas progresso no design de dispositivos, mas também acesso seguro ao gálio a montante que torna esses dispositivos possíveis.

Da licenciação a uma proibição dirigida

O primeiro movimento de Pequim ocorceu em julho de 2023, quando o Ministério do Comércio impôs licenciamento para a exportação de gálio e germânio. Oficialmente, por razões de segurança nacional. Seguiu também uma série de controlos dos EUA sobre chips avançados e ferramentas de fabrico de chips destinados à China. Em dezembro de 2024, a China escalou ao proibir a exportação de gálio, germânio e antimónio para o mercado norte-americano, ao mesmo tempo que apertou a análise de artigos relacionados. Esses minerais são centrais para semicondutores, sensores infravermelhos, fibra ótica, células solares, baterias e munições.

Os dados de comércio e de preços revelam os efeitos. As remessas chinesas de gálio caíram após as regras de 2023. Os preços europeus quase duplicaram num ano, à medida que os compradores se apressaram a garantir fornecimento. Os abastecimentos de germânio também se tornaram mais restritos. Os preços do antimónio dispararam. Ao mesmo tempo, a China permaneceu a fonte dominante de gálio primário, com compradores norte-americanos e aliados fortemente dependentes do gálio chinês, mesmo quando compravam através de terceiros países.

Na prática, o fluxo não parou da noite para o dia. Uma análise dos dados de comércio de 2024 mostra que as importações norte-americanas de germânio e gálio ainda incluíam material de origem chinesa que provavelmente chegou através de terceiros países. Analistas apontam para a Bélgica como um importante centro de reexportação de germânio. A produção secundária de gálio expandiu-se em lugares como o Canadá e a Alemanha, e o Japão recorreu à refinagem e reciclagem para amortecer o impacto. O quadro é de um aperto lento, e não de um corte limpo, com custos crescentes e prazos mais longos a propagar-se ao longo da cadeia.

Uma lacuna crescente em eletrónica militar

O relatório da Academia de Ciências da China, ecoado pelos meios de comunicação chineses, defende que esta alavanca de materiais se traduziu numa entrada mais rápida em serviço de radares baseados em GaN, sistemas de guiamento e perturbadores em todo o Exército Popular de Libertação. Os relatórios destacam radares de matriz faseada em plataformas de alerta aéreo antecipado como o KJ-500A e conjuntos avançados associados ao programa J-20. Algumas fontes apontam também para sistemas de guiamento GaN em mísseis ar-ar de longo alcance e para um uso alargado em sistemas de defesa aérea. A confirmação independente de cada plataforma é limitada, contudo a tendência para uma adoção mais ampla do GaN parece credível atendendo ao peso industrial da China.

Os EUA não são estranhos ao GaN. A família AN/SPY 6 é a peça central de uma nova arquitetura de radares para destroyers. O G/ATOR dos Fuzileiros Navais traz o desempenho do GaN para unidades expedicionárias. Programas da Força Aérea e do Exército estão a impulsionar o GaN para guerra eletrónica e defesa antimísseis. A diferença, segundo fontes chinesas, está na velocidade de entrada em serviço em todos os ramos militares e na pressão de custos induzida pela escassez de gálio.

Um estudo do Center for Strategic and International Studies destacou o quanto o gálio está profundamente enraizado na eletrónica de defesa dos EUA.

A análise assinalou que os compostos de gálio são matérias-primas essenciais para sistemas de defesa avançados dos EUA, citando o radar AN/SPY 6 da Marinha e o radar AN/TPS 80 G/ATOR do Corpo de Fuzileiros Navais, e acrescentou que estes materiais são cada vez mais utilizados em microeletrónica avançada.

Essa dependência não é exclusiva dos EUA. Muitos sistemas aliados partilham necessidades semelhantes. Se a China conseguir garantir gálio suficiente para os programas nacionais de GaN, aumentando ao mesmo tempo os custos e a incerteza para compradores estrangeiros, o equilíbrio na velocidade de implantação pode inclinar-se. Esta é a essência da alegação de lacuna tecnológica. Trata-se menos de um dispositivo espetacular e mais de quantos arrays, sistemas de guiamento e módulos de potência chegam às unidades todos os anos.

Como Washington e os aliados tentam adaptar-se

Responsáveis norte-americanos e líderes da indústria seguem vias paralelas. Uma é assegurar mais fontes de gálio e germânio fora da China através de mineração, refinagem e reciclagem. A outra é reduzir a dependência investindo em materiais de nova geração que possam igualar ou superar o GaN em certas funções.

No plano dos materiais, o Pentágono recorreu à Raytheon, através de uma iniciativa da Defense Advanced Research Projects Agency, para desenvolver dispositivos de diamante sintético e nitreto de alumínio para eletrónica de alta potência e alta frequência. Esses materiais têm bandgaps mais largos do que o GaN e poderiam oferecer um desempenho ainda superior se os cientistas conseguissem dominar os desafios de produção e escalá-los para wafers maiores.

Colin Whelan, que lidera a área de Tecnologia Avançada na Raytheon, afirmou que o trabalho representa um passo significativo na tecnologia de semicondutores, acrescentando que a equipa se apoia na experiência com materiais semelhantes em sistemas de defesa para levar o diamante e o nitreto de alumínio para futuros sensores e comunicações.

Os aliados também estão em movimento. A Austrália, o Japão, a Índia, a Coreia do Sul e os EUA estão a coordenar-se em minerais críticos em quadros como o Quad e o Indo-Pacific Economic Framework. O banco Export-Import dos EUA lançou instrumentos de financiamento para ajudar a criar nós de mineração e processamento no exterior, imunes ao controlo chinês. O Japão tem múltiplos caminhos para o gálio através de refinagem, reciclagem e produção primária ligada ao processamento de zinco, o que o torna relativamente resiliente. A Alemanha explorou o reinício da produção primária de gálio, enquanto o Canadá e outros aumentaram a produção secundária.

Ainda assim, o ponto de partida é desafiador. Uma avaliação recente do CSIS estimou que a China controla a esmagadora maioria do fornecimento de gálio primário. A China também restringiu a exportação de certas tecnologias de extração de que os produtores concorrentes necessitam. Isso significa que apenas os preços de mercado podem não desbloquear rapidamente nova capacidade. Responsáveis políticos em Washington e nas capitais parceiras estão a considerar reservas estratégicas, compras conjuntas e investimentos direcionados para colmatar a lacuna, enquanto empresas privadas expandem a reciclagem e a recuperação em fundições.

O United States Geological Survey assinalou as apetências económicas. As suas estimativas sugerem que um corte total poderia fazer os preços do gálio subir acentuadamente e reduzir o produto interno bruto dos EUA em mais de três mil milhões de dólares quando combinado com a proibição de germânio. Os EUA não mantêm uma reserva estratégica governamental de gálio. Se a China passasse de uma proibição direcionada para a aplicação contra reexportações através de terceiros países, as perturbações poderiam agravar-se até que fontes alternativas se expandissem.

O que os dados da cadeia de fornecimento realmente revelam

Os dados de comércio até 2024 retratam um quadro matizado. As estatísticas oficiais chinesas mostram uma queda acentuada das exportações de gálio e germânio para os EUA após o início da licenciação, seguida de remessas diretas nulas após a proibição direcionada. Os dados norte-americanos ainda registaram importações de origem chinesa, uma lacuna melhor explicada por reexportações através de países como a Bélgica no caso do germânio, e por produção secundária e reprocessamento de gálio chinês em lugares como a Alemanha e o Canadá no caso do gálio. A Alemanha não produzia gálio primário há anos, contudo representava uma quota apreciável das importações norte-americanas, mais um indício das dinâmicas de reexportação.

As variações de preço confirmam o aperto. Compradores europeus relataram que os preços do gálio quase duplicaram no ano seguinte aos primeiros controlos. Os fornecimentos de germênio tornaram-se esporádicos, com alguns utilizadores industriais a alertar para riscos de rutura de stock. Os preços do antimónio subiram rapidamente após a ação de dezembro de 2024. Estas mudanças aumentam os custos de módulos de radar, sensores infravermelhos e fabrico de precisão, e podem forçar atrasos em projetos enquanto as equipas de aquisição caçam material.

O cenário depende de duas variáveis. A primeira é a intensidade de aplicação da China contra reexportações e artigos auxiliares como resinas de extração e kits de processamento. A segunda é a rapidez com que os produtores aliados conseguem reconfigurar refinarias, colocar em funcionamento novas linhas de recuperação em fundições e escalar a reciclagem. Existem projetos no papel e alguns já começaram, mas os prazos estendem-se por múltiplos ciclos orçamentários. Até que esses nós entrem em funcionamento, mesmo mudanças modestas na licenciação chinesa podem alterar preços e prazos.

Sinais de Pequim e Washington

Pequim foi normalizando gradualmente o uso de regras comerciais e controlos de exportação como instrumentos de política externa. Introduziu quadros formais de sanções, afirmou a propriedade estatal em domínios de minerais estratégicos e restringiu a exportação de certas tecnologias de processamento de terras raras. Estes passos sucedem a táticas informais anteriores e sinalizam a disposição de usar alavancas internas para moldar o fornecimento global em áreas onde a China detém vantagem.

Washington respondeu com controlos mais apertados sobre o acesso da China a chips e ferramentas avançados, mais entidades em listas restritivas e um esforço por diversificar cadeias de abastecimento. Os aliados criaram redes de alerta precoce para perturbações de minerais e ligaram planos logísticos para manter o fluxo de matérias-primas essenciais durante choques.

Tecnologistas de defesa sublinham porque tudo isto importa para o campo de batalha. O GaN e materiais relacionados estão no coração dos radares, das comunicações e da eletrónica de potência que definem o combate moderno.

O Dr. Fabian Villalobos, engenheiro sénior da Rand, resumiu: são vitais.

Essa clareza ajuda a explicar a urgência de ambos os lados. A China procura converter a dominância de materiais em sistemas em serviço. Os EUA e os parceiros correm para alargar o fornecimento e atualizar plataformas com dispositivos que consomem pouca energia, ignoram o calor e dobram as ondas de rádio com precisão. A competição mede-se menos por um único anúncio do que pelos calendários de entrega, pelas quantidades de unidades e pela frequência com que as equipas de manutenção substituem módulos envelhecidos por componentes GaN.

Pontos-Chave

• Um relatório da Academia de Ciências da China afirma que a tecnologia GaN da China atingiu a maturidade e está a ser aplicada em plataformas militares.
• Pequim passou de controlos de licenciação em 2023 para uma proibição em 2024 de exportações de gálio, germânio e antimónio destinadas aos EUA.
• A China domina o fornecimento de gálio primário, enquanto a produção de germânio também está concentrada, provocando picos de preços e prazos de entrega prolongados para os compradores.
• Sistemas de defesa dos EUA como o AN/SPY 6 e o G/ATOR já utilizam GaN, mas fontes chinesas afirmam uma implantação mais rápida e alargada em todo o Exército Popular de Libertação.
• Os dados de comércio sugerem reexportações continuadas através de terceiros países, atenuando o impacto imediato mas acrescentando custo e incerteza.
• A DARPA encarregou a Raytheon de desenvolver dispositivos de diamante e nitreto de alumínio para reduzir a dependência do gálio, enquanto os aliados investem em fornecimento não chinês.
• O USGS estima que um corte total poderia reduzir o PIB dos EUA em cerca de 3,4 mil milhões de dólares, e os EUA carecem de uma reserva de gálio.
• A fase seguinte depende da aplicação da China contra reexportações e da rapidez dos projetos aliados para expandir refinagem, recuperação e reciclagem.