गैलियम पर मौन प्रतिबंधों से अमेरिकी हथियारों पर चीन को GaN की बढ़त

बीजिंग की परेड और सेमीकंडक्टर क्षेत्र में शांत बदलाव

बीजिंग में सैन्य परेड का नजारा नई मिसाइलों, ड्रोन और बख्तरबंद वाहनों की ओर ध्यान खींच सकता है। लेकिन इस साल सबसे अहम घटनाक्रम परेड स्थल पर नहीं था। यह चीनी विज्ञान अकादमी के भौतिकी संस्थान की एक रिपोर्ट में था। रिपोर्ट में कहा गया कि चीन ने गैलियम नाइट्राइड सेमीकंडक्टर तकनीक को परिपक्व कर लिया है और इसे सैन्य प्रणालियों में ऐसी तेज गति से लागू कर रहा है, जिसकी बराबरी प्रतिद्वंद्वियों के लिए मुश्किल है। रिपोर्ट में चीन के प्रमुख कच्चे माल पर निर्यात नियंत्रण को सुर्खियां बटोरने वाले कदम के बजाय धीमी दबाव-रणनीति बताया गया है, जो प्रतिस्पर्धियों को सीमित करती है, जबकि चीन के घरेलू कार्यक्रमों का विस्तार जारी है।

गैलियम नाइट्राइड, जिसे अक्सर संक्षेप में GaN कहा जाता है, सैन्य इलेक्ट्रॉनिक्स की नई लहर के पीछे की प्रमुख सामग्री है। GaN उपकरण बनाने में इस्तेमाल होने वाले प्राथमिक गैलियम कच्चे माल का लगभग पूरा उत्पादन चीन करता है। उसने गैलियम और संबंधित तत्व जर्मेनियम के निर्यात नियम भी कड़े किए हैं। विश्लेषक इसके असर को मौन प्रतिबंध बताते हैं, क्योंकि इसमें अमेरिकी रक्षा कंपनियों के नाम नहीं लिए गए हैं, फिर भी जरूरी सामग्रियों तक उनकी पहुंच सीमित होती है। चीनी शोधकर्ताओं का कहना है कि इसका नतीजा चरणबद्ध ऐरे रडार और इलेक्ट्रॉनिक युद्ध उपकरणों में उभरता हुआ पीढ़ीगत अंतर है।

हाल ही में जारी अपने आकलन में भौतिकी संस्थान ने रेखांकित किया कि सामग्री नीति और तकनीकी प्रगति किस तरह एक-दूसरे से जुड़ी हैं।

संस्थान ने लिखा कि हालिया प्रगति के पीछे सेमीकंडक्टर विकास की एक छिपी हुई कड़ी है और कहा कि चीन की GaN आधारित सेमीकंडक्टर तकनीक परिपक्व हो चुकी है।

यह परिपक्वता अहम है, क्योंकि इससे सीधे लंबी दूरी के रडार, अधिक सक्षम जैमर, छोटे मार्गदर्शन साधक और युद्ध प्रणालियों में बेहतर बिजली प्रबंधन संभव हो सकता है। यह दबाव बनाने का साधन भी बन जाती है। जब किसी इनपुट का मुख्य स्रोत उसकी आपूर्ति सीमित करता है, तो उस पर निर्भर कार्यक्रम धीमे पड़ जाते हैं या उनकी लागत बढ़ जाती है।

गैलियम नाइट्राइड रडार और मिसाइलों को कैसे बदलता है

GaN उन सामग्रियों के वर्ग में आता है जिन्हें वाइड-बैंडगैप सेमीकंडक्टर कहा जाता है। पारंपरिक सिलिकॉन की तुलना में GaN अधिक वोल्टेज और तापमान पर काम कर सकता है, प्रति इकाई क्षेत्र कहीं अधिक बिजली संभाल सकता है और तेजी से स्विच कर सकता है। ये गुण इसे रेडियो फ्रीक्वेंसी एम्पलीफायर और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आदर्श बनाते हैं। रडार में GaN हर ट्रांसमिट और रिसीव मॉड्यूल को ज्यादा मजबूत सिग्नल भेजने में मदद करता है, बिना गर्म हुए; इसके बाद वह कमजोर लौटते संकेतों को तेजी से सुन सकता है। मार्गदर्शन साधक में यह छोटे नोज कोन के भीतर रहते हुए जैमिंग के खिलाफ प्रदर्शन बनाए रखता है।

सिलिकॉन से गैलियम नाइट्राइड तक

दशकों तक कई सैन्य रडार गैलियम आर्सेनाइड या उच्च-स्तरीय सिलिकॉन उपकरणों पर निर्भर रहे। इन सामग्रियों ने अपनी उपयोगिता साबित की, लेकिन GaN क्षमता को और आगे ले जाता है। इंजीनियर एक ही जगह में अधिक तत्वों वाले ऐरे बना सकते हैं और उन्हें अधिक क्षमता पर चला सकते हैं। इससे पहचान की दूरी बढ़ती है, व्यवधानों के खिलाफ प्रतिरोध बेहतर होता है और एक साथ कई मोड में काम करना संभव होता है। जहाजों और विमानों में बिजली रूपांतरण के लिए भी यह तकनीक अहम है, जहां अधिक दक्षता से गर्मी और वजन घटता है, जो युद्धक प्लेटफॉर्मों में दोनों ही बेहद महत्वपूर्ण हैं।

अमेरिका पहले से ही कई प्रमुख GaN आधारित प्रणालियां इस्तेमाल करता है, जिनमें नौसेना का AN/SPY 6 और मरीन कॉर्प्स का AN/TPS 80 G/ATOR शामिल हैं। चीनी शोधकर्ताओं और सरकारी मीडिया का कहना है कि चीन ने हवाई पूर्व चेतावनी विमानों, वायु रक्षा बैटरियों और लड़ाकू विमानों के रडार में बड़े पैमाने पर GaN का उत्पादन शुरू कर दिया है। अगर यह सही है, तो यह केवल उपकरण डिजाइन में प्रगति ही नहीं, बल्कि उन उपकरणों को संभव बनाने वाले गैलियम की निर्बाध आपूर्ति का भी संकेत है।

लाइसेंस से लक्षित प्रतिबंध तक

बीजिंग ने पहला कदम जुलाई 2023 में उठाया, जब वाणिज्य मंत्रालय ने गैलियम और जर्मेनियम के निर्यात के लिए लाइसेंस अनिवार्य किया। आधिकारिक तौर पर यह राष्ट्रीय सुरक्षा के लिए था। यह चीन को भेजे जाने वाले उन्नत चिप और चिप निर्माण उपकरणों पर अमेरिकी नियंत्रणों की श्रृंखला के बाद भी आया। दिसंबर 2024 में चीन ने अमेरिका के बाजार में गैलियम, जर्मेनियम और एंटीमनी के निर्यात पर प्रतिबंध लगाकर और संबंधित वस्तुओं की जांच कड़ी करके दबाव बढ़ाया। ये खनिज सेमीकंडक्टर, इन्फ्रारेड सेंसर, फाइबर ऑप्टिक्स, सौर सेल, बैटरी और गोला-बारूद के लिए अहम हैं।

व्यापार और कीमतों के आंकड़े इसका असर दिखाते हैं। 2023 के नियमों के बाद चीन से गैलियम की खेप घट गई। आपूर्ति पाने की होड़ में खरीदारों के कारण यूरोप में कीमतें एक साल में लगभग दोगुनी हो गईं। जर्मेनियम की आपूर्ति भी तंग हुई। एंटीमनी की कीमतें तेजी से बढ़ीं। इसी दौरान चीन प्राथमिक गैलियम का प्रमुख स्रोत बना रहा। अमेरिका और उसके सहयोगी देशों के खरीदार तीसरे देशों के जरिए खरीदने पर भी चीनी कच्चे माल पर काफी निर्भर रहे।

व्यवहार में आपूर्ति रातोंरात बंद नहीं हुई। 2024 के व्यापार आंकड़ों की समीक्षा से पता चलता है कि अमेरिका के जर्मेनियम और गैलियम के आयात में चीनी मूल की सामग्री अब भी शामिल थी, जो संभवतः तीसरे देशों के जरिए आई। विश्लेषक जर्मेनियम के पुनर्निर्यात के बड़े केंद्र के रूप में बेल्जियम का उल्लेख करते हैं। कनाडा और जर्मनी जैसी जगहों पर द्वितीयक गैलियम उत्पादन बढ़ा, जबकि जापान ने झटके का असर कम करने के लिए शोधन और पुनर्चक्रण पर भरोसा किया। तस्वीर पूर्ण रोक के बजाय धीरे-धीरे कसती आपूर्ति की है, जिससे पूरी श्रृंखला में लागत बढ़ रही है और आपूर्ति में अधिक समय लग रहा है।

सैन्य इलेक्ट्रॉनिक्स में बढ़ता अंतर

चीनी विज्ञान अकादमी की रिपोर्ट, जिसे चीनी मीडिया ने भी दोहराया, कहती है कि सामग्री पर इस पकड़ से पीपुल्स लिबरेशन आर्मी में GaN आधारित रडार, साधक और जैमर तेजी से तैनात हुए हैं। रिपोर्टों में KJ 500A जैसे हवाई पूर्व चेतावनी प्लेटफॉर्मों पर चरणबद्ध ऐरे रडार और J 20 कार्यक्रम से जुड़े उन्नत रडार सेट का उल्लेख है। कुछ रिपोर्टें लंबी दूरी की हवा से हवा में मार करने वाली मिसाइलों के GaN साधकों और वायु रक्षा प्रणालियों में इसके बढ़ते इस्तेमाल की भी बात करती हैं। हर प्लेटफॉर्म की स्वतंत्र पुष्टि सीमित है, लेकिन चीन के औद्योगिक आधार को देखते हुए GaN का व्यापक इस्तेमाल बढ़ने का रुझान विश्वसनीय लगता है।

अमेरिका के लिए GaN नई चीज नहीं है। AN/SPY 6 श्रृंखला विध्वंसक जहाजों के लिए नए रडार ढांचे का केंद्र है। मरीन कॉर्प्स का G/ATOR अभियान के लिए तैनात इकाइयों को GaN का प्रदर्शन देता है। वायु सेना और सेना के कार्यक्रम इलेक्ट्रॉनिक युद्ध और मिसाइल रक्षा के लिए GaN को आगे बढ़ा रहे हैं। चीनी स्रोतों के अनुसार, अंतर सभी सेनाओं में तैनाती की गति और गैलियम की कमी से पैदा हुए लागत दबाव का है।

सेंटर फॉर स्ट्रैटेजिक एंड इंटरनेशनल स्टडीज के एक अध्ययन ने अमेरिकी रक्षा इलेक्ट्रॉनिक्स में गैलियम की व्यापक भूमिका को रेखांकित किया है।

विश्लेषण में कहा गया कि गैलियम यौगिक उन्नत अमेरिकी रक्षा प्रणालियों के प्रमुख इनपुट हैं। इसमें नौसेना के AN/SPY 6 रडार और मरीन कॉर्प्स के AN/TPS 80 G/ATOR रडार का उल्लेख किया गया और कहा गया कि उन्नत माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स में इन सामग्रियों का इस्तेमाल बढ़ रहा है।

यह निर्भरता केवल अमेरिका तक सीमित नहीं है। कई सहयोगी देशों की प्रणालियों की जरूरतें भी ऐसी ही हैं। अगर चीन घरेलू GaN कार्यक्रमों के लिए पर्याप्त गैलियम जुटा सके और विदेशी खरीदारों की लागत तथा अनिश्चितता बढ़ा सके, तो तैनाती की गति का संतुलन बदल सकता है। पीढ़ीगत अंतर के दावे का यही मूल है। बात किसी एक असाधारण उपकरण की कम, और हर साल इकाइयों तक पहुंचने वाले ऐरे, साधकों और पावर मॉड्यूल की संख्या की ज्यादा है।

वॉशिंगटन और सहयोगी देश कैसे ढलने की कोशिश कर रहे हैं

अमेरिकी अधिकारी और उद्योग जगत के नेता समानांतर रास्तों पर काम कर रहे हैं। एक रास्ता खनन, शोधन और पुनर्चक्रण के जरिए चीन के बाहर गैलियम और जर्मेनियम के अधिक स्रोत जुटाना है। दूसरा, अगली पीढ़ी की उन सामग्रियों में निवेश करके निर्भरता घटाना है, जो कुछ कामों में GaN की बराबरी कर सकें या उससे बेहतर प्रदर्शन दें।

सामग्री के मोर्चे पर पेंटागन ने रक्षा उन्नत अनुसंधान परियोजना एजेंसी के एक प्रयास के तहत रेथियॉन को उच्च शक्ति और उच्च आवृत्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए कृत्रिम हीरे और एल्युमिनियम नाइट्राइड उपकरण विकसित करने का काम सौंपा है। इन सामग्रियों का बैंडगैप GaN से बड़ा है। यदि वैज्ञानिक उत्पादन की चुनौतियों पर काबू पा सकें और इन्हें बड़े वेफर पर बनाने का पैमाना बढ़ा सकें, तो इनसे और बेहतर प्रदर्शन मिल सकता है।

रेथियॉन में उन्नत प्रौद्योगिकी का नेतृत्व करने वाले कॉलिन व्हीलन ने कहा कि यह काम सेमीकंडक्टर तकनीक में एक अहम कदम है। उन्होंने कहा कि टीम रक्षा प्रणालियों में ऐसी ही सामग्रियों के इस्तेमाल के अनुभव के आधार पर हीरे और एल्युमिनियम नाइट्राइड को भविष्य के सेंसर और संचार प्रणालियों में लाने की दिशा में काम कर रही है।

सहयोगी देश भी कदम उठा रहे हैं। ऑस्ट्रेलिया, जापान, भारत, दक्षिण कोरिया और अमेरिका क्वाड तथा इंडो-पैसिफिक आर्थिक ढांचे जैसे समूहों के भीतर महत्वपूर्ण खनिजों के मुद्दे पर समन्वय कर रहे हैं। अमेरिकी निर्यात-आयात बैंक ने चीन के नियंत्रण से बाहर विदेशी खनन और प्रसंस्करण केंद्र बनाने में मदद के लिए वित्तीय साधन शुरू किए हैं। जापान के पास शोधन, पुनर्चक्रण और जस्ता प्रसंस्करण से जुड़े प्राथमिक उत्पादन के जरिए गैलियम पाने के कई रास्ते हैं, जिससे वह अपेक्षाकृत अधिक सक्षम है। जर्मनी ने प्राथमिक गैलियम उत्पादन फिर शुरू करने की संभावनाएं तलाशी हैं, जबकि कनाडा और अन्य देशों ने द्वितीयक उत्पादन बढ़ाया है।

फिर भी शुरुआती स्थिति चुनौतीपूर्ण है। CSIS के हालिया आकलन के अनुसार, प्राथमिक गैलियम आपूर्ति के विशाल हिस्से पर चीन का नियंत्रण है। चीन ने प्रतिस्पर्धी उत्पादकों के लिए जरूरी कुछ निष्कर्षण तकनीकों के निर्यात पर भी अंकुश लगाया है। इसका मतलब है कि केवल बाजार कीमतों से नई उत्पादन क्षमता जल्दी नहीं खुल सकती। वॉशिंगटन और साझेदार देशों की राजधानियों के नीति निर्माता, निजी कंपनियों द्वारा गलाने के संयंत्रों में पुनर्चक्रण और पुनर्प्राप्ति बढ़ाने के साथ-साथ, इस अंतर को पाटने के लिए भंडार, संयुक्त खरीद और लक्षित निवेश पर विचार कर रहे हैं।

अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण ने आर्थिक दांव पर ध्यान दिलाया है। उसके अनुमानों के मुताबिक, यदि आपूर्ति पूरी तरह बंद हुई तो गैलियम की कीमतें तेजी से बढ़ सकती हैं और जर्मेनियम प्रतिबंध के साथ इसका असर अमेरिकी सकल घरेलू उत्पाद को तीन अरब डॉलर से अधिक घटा सकता है। अमेरिका के पास गैलियम का सरकारी भंडार नहीं है। अगर चीन लक्षित प्रतिबंध से आगे बढ़कर तीसरे देशों के जरिए होने वाले पुनर्निर्यात पर कार्रवाई करता है, तो वैकल्पिक स्रोतों के विस्तार तक व्यवधान और गंभीर हो सकते हैं।

आपूर्ति श्रृंखला के आंकड़े असल में क्या दिखाते हैं

2024 तक के व्यापार आंकड़े एक जटिल तस्वीर पेश करते हैं। चीन के आधिकारिक आंकड़ों में लाइसेंस व्यवस्था शुरू होने के बाद अमेरिका को गैलियम और जर्मेनियम के निर्यात में भारी गिरावट दिखती है, फिर लक्षित प्रतिबंध के बाद सीधी खेप शून्य हो जाती है। अमेरिकी आंकड़ों में चीनी मूल का आयात फिर भी दर्ज हुआ। इस अंतर की सबसे उचित व्याख्या है कि जर्मेनियम बेल्जियम जैसे देशों से पुनर्निर्यात हुआ और गैलियम के मामले में जर्मनी तथा कनाडा जैसी जगहों पर चीनी कच्चे माल का द्वितीयक उत्पादन और पुनर्प्रसंस्करण हुआ। जर्मनी ने वर्षों से प्राथमिक गैलियम का उत्पादन नहीं किया था, फिर भी वह अमेरिकी आयात के उल्लेखनीय हिस्से का स्रोत बना, जो पुनर्निर्यात की गतिविधियों का एक और संकेत है।

कीमतों में उतार-चढ़ाव आपूर्ति में कसाव की पुष्टि करता है। यूरोपीय खरीदारों ने बताया कि शुरुआती नियंत्रणों के एक साल के भीतर गैलियम की कीमत लगभग दोगुनी हो गई। जर्मेनियम की आपूर्ति अनियमित हो गई और कुछ औद्योगिक उपभोक्ताओं ने भंडार खत्म होने का जोखिम जताया। दिसंबर 2024 के कदम के बाद एंटीमनी की कीमतें तेजी से बढ़ीं। इन बदलावों से रडार मॉड्यूल, इन्फ्रारेड सेंसर और सटीक विनिर्माण की लागत बढ़ती है। खरीद टीमें सामग्री जुटाने में लगी रहें तो परियोजनाओं में देरी भी हो सकती है।

आगे की स्थिति दो बातों पर निर्भर करती है। पहली, पुनर्निर्यात और निष्कर्षण रेजिन तथा प्रसंस्करण किट जैसी सहायक वस्तुओं पर चीन कितनी सख्ती से नियम लागू करता है। दूसरी, सहयोगी देशों के उत्पादक रिफाइनरियों को नए अनुरूप बनाने, गलाने के संयंत्रों में पुनर्प्राप्ति की नई लाइनें शुरू करने और पुनर्चक्रण बढ़ाने में कितनी तेजी दिखाते हैं। कुछ परियोजनाएं शुरू हो चुकी हैं, जबकि कुछ अभी कागज पर हैं; लेकिन इन्हें पूरा होने में कई बजट चक्र लग सकते हैं। जब तक ये केंद्र चालू नहीं होते, चीन की लाइसेंस व्यवस्था में मामूली बदलाव भी कीमतों और समयसीमा को प्रभावित कर सकते हैं।

बीजिंग और वॉशिंगटन के संकेत

बीजिंग ने सरकारी नीति के औजार के रूप में व्यापार नियमों और निर्यात नियंत्रणों के इस्तेमाल को लगातार सामान्य बनाया है। उसने औपचारिक प्रतिबंध ढांचे पेश किए हैं, रणनीतिक खनिज क्षेत्रों में राज्य के स्वामित्व का दावा किया है और कुछ दुर्लभ मृदा प्रसंस्करण तकनीकों के निर्यात पर रोक लगाई है। ये कदम पहले अपनाई गई अनौपचारिक रणनीतियों के बाद आए हैं और ऐसे क्षेत्रों में वैश्विक आपूर्ति को प्रभावित करने के लिए घरेलू साधनों के इस्तेमाल की उसकी तत्परता दिखाते हैं, जहां चीन को बढ़त हासिल है।

वॉशिंगटन ने उन्नत चिप और उपकरणों तक चीन की पहुंच पर कड़े नियंत्रण, प्रतिबंधित संस्थाओं की सूची में और नाम जोड़ने तथा आपूर्ति श्रृंखलाओं में विविधता लाने की कोशिशों के साथ जवाब दिया है। सहयोगी देशों ने खनिज आपूर्ति में व्यवधान की शुरुआती चेतावनी देने वाले नेटवर्क बनाए हैं और संकट के दौरान जरूरी इनपुट की आपूर्ति जारी रखने के लिए लॉजिस्टिक्स योजनाओं को जोड़ा है।

रक्षा प्रौद्योगिकी विशेषज्ञ बताते हैं कि ये सब युद्धक्षेत्र के लिए क्यों अहम है। GaN और इससे जुड़ी सामग्रियां उन रडार, संचार और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के केंद्र में हैं, जो आधुनिक युद्ध को परिभाषित करते हैं।

रैंड के वरिष्ठ इंजीनियर डॉ. फैबियन विलालोबोस ने इसे सीधे शब्दों में कहा: ये बेहद अहम हैं।

यह बात दोनों पक्षों की तत्परता को समझने में मदद करती है। चीन सामग्री पर अपनी पकड़ को तैनात प्रणालियों में बदलने की होड़ में है। अमेरिका और उसके साझेदार आपूर्ति के स्रोत बढ़ाने और ऐसे उपकरणों से प्लेटफॉर्म उन्नत करने की कोशिश कर रहे हैं, जो कम बिजली खर्च करें, गर्मी का सामना कर सकें और रेडियो तरंगों को सटीकता से मोड़ें। इस प्रतिस्पर्धा का पैमाना किसी एक घोषणा से कम और आपूर्ति कार्यक्रम, इकाइयों की संख्या तथा पुराने मॉड्यूल की जगह GaN पुर्जे लगाने की आवृत्ति से ज्यादा तय होता है।

मुख्य बातें

• चीनी विज्ञान अकादमी की एक रिपोर्ट के मुताबिक, चीन की GaN तकनीक परिपक्व हो चुकी है और इसे सैन्य प्लेटफॉर्मों में इस्तेमाल किया जा रहा है।
• बीजिंग ने 2023 में लाइसेंस नियंत्रण लागू किए और 2024 में अमेरिका को गैलियम, जर्मेनियम और एंटीमनी के निर्यात पर प्रतिबंध लगा दिया।
• प्राथमिक गैलियम आपूर्ति पर चीन का दबदबा है, जबकि जर्मेनियम का उत्पादन भी कुछ जगहों पर केंद्रित है; इससे कीमतों में उछाल और खरीदारों के लिए लंबा इंतजार बढ़ रहा है।
• AN/SPY 6 और G/ATOR जैसी अमेरिकी रक्षा प्रणालियां पहले से GaN का इस्तेमाल करती हैं, लेकिन चीनी स्रोतों का दावा है कि PLA में इसे अधिक तेजी और व्यापक स्तर पर तैनात किया जा रहा है।
• व्यापार आंकड़े बताते हैं कि तीसरे देशों के जरिए पुनर्निर्यात जारी है। इससे तत्काल असर कुछ कम होता है, लेकिन लागत और अनिश्चितता बढ़ती है।
• DARPA ने गैलियम पर निर्भरता घटाने के लिए रेथियॉन को हीरे और एल्युमिनियम नाइट्राइड के उपकरण विकसित करने का काम सौंपा है, जबकि सहयोगी देश चीन से बाहर आपूर्ति में निवेश कर रहे हैं।
• USGS का अनुमान है कि आपूर्ति पूरी तरह बंद होने से अमेरिकी GDP करीब 3.4 अरब डॉलर घट सकता है। अमेरिका के पास गैलियम का भंडार नहीं है।
• अगला चरण इस बात पर निर्भर करेगा कि चीन पुनर्निर्यात पर कितनी सख्ती करता है और सहयोगी देश शोधन, पुनर्प्राप्ति तथा पुनर्चक्रण बढ़ाने वाली परियोजनाओं को कितनी तेजी से आगे बढ़ाते हैं।