一块AI芯片全速运转、一架民航客机腾空而起、一枚洲际导弹命中目标，背后都少不了一组储量稀少、分布集中、却决定科技产业命脉的化学元素，它们被称作"科技关键元素"（Technology-Critical Elements, TCEs）。尽管我国在多数科技关键元素的开采和提炼上占据优势，但仍面临发展利益与环境负担、国内治理与国际规则、产业需求与资源可持续等深层结构性矛盾。

一、什么是科技关键元素

科技关键元素并非一种严格的化学元素分类，而是一种综合国家资源、科技应用与产业政策视角发明出的概念。当某种微量使用的元素对先进技术的实现不可或缺，且具备稀缺性或供应瓶颈时，即被视为科技关键元素。对于具体包含哪些元素，不同国家乃至不同研究成果给出的元素列表并不完全一致，但大体上涵盖“稀土”和“稀散金属”两大类别，且可能随科技发展阶段、下游具体应用的不同，呈现动态变化的特征，也因此很难将其种类固定下来。

“科技关键元素”与“关键矿产”的概念异同，在于“关键矿产”主要建立在对全球工业的产供链节点的脆弱性分析之上，且主要关注点在矿产资源本身；“科技关键元素”则更聚焦某种稀有的化学元素在科技发展中的重要作用，且主要关注点在加工成高科技产品过程中的加工链与技术链。二者在相当一部分具体的化学元素上存在重叠，但对于研究当前大国科技竞争而言，科技关键元素要比关键矿产更能切中问题的本质。

随着大国科技竞争进入深水区，科技关键元素也逐渐成为各国关注的焦点，原因有两方面：

一是在某种科技用途上具有不可替代性。 例如，镓基化合物半导体支撑5G射频与雷达探测，铟基磷化铟光芯片是AI算力中心高速光互联的唯一主流载体，钕铁硼永磁体驱动电动汽车到机器人的核心电机，铼基单晶高温合金决定航空发动机涡轮耐温极限，铪与锆的核包壳管守护核反应堆安全。从人工智能到航天发射，从国防军工到能源革命，几乎每条前沿科技产业链底层都有科技关键元素的身影。每一种科技关键元素的用量可能并不大，但在当前科技水平下拥有不可替代的关键地位。

二是其储量或产量稀缺且国际分布不均。 科技关键元素的稀缺性有两个来源。其一，部分元素本身地壳丰度极低，全球储量有限。例如，铟的可经济开采的全球储量仅约1.5万吨，锗仅约8000吨，这决定了这些科技关键元素的供应始终处在紧张状态。其二，许多科技关键元素没有独立的矿源，而是分散伴生于其他普通金属主矿中的“意外之喜”：如镓伴生于铝土矿，铟伴生于铅锌矿，锗伴生于铜矿。这意味着这些元素的产量无法独立调整，而是由主矿对应的下游产业决定其产量，如碲的全球年产量固定在约500吨，铼的年产量则不足60吨。

二、谁掌握科技关键元素

科技关键元素的全球分布极不均衡，且需考虑储量、精炼、元件、应用等多层级国际格局。

储量层：我国在稀土、镓、锗、钨、铟等14种关键矿产储量上居世界第一。据USGS 2026年数据，中国稀土氧化物储量约4400万吨，占全球近半。但其他国家也有自己储量占优势的科技关键元素，如刚果（金）拥有全球约70%的钴储量，智利和澳大利亚则主导锂资源，分别占全球储量的36%和24%，对于这些元素，我国的进口依存度较高。

精炼层：这是我国当前最具结构性优势的环节。我国承担了全球约90%的稀土精炼、68%以上的镓精炼、80%以上的铟精炼及约60%的钴精炼产能。我国之所以能够在科技关键元素的精炼提纯上具备优势，并非由于部分矿产位于我国境内，而是由我国完整的工业体系和产能所支撑。例如，精炼镓需要具备规模化的铝产业链，精炼铟需要规模化的锌产业链，而我国在冶铝和冶锌方面产能均为全球最大。他国从经济角度出发，即使从其他国家开采出相关原矿，仍不得不出口到我国进行金属冶炼提纯。这赋予了我国在科技关键元素领域的独特国际优势。

元件层：类似半导体产业链中将硅制备成高纯硅片，进而通过光刻等一系列工序制作成芯片，科技关键元素在经过冶炼初步提取后，还要进行高纯度提取并制成实际可用的元件。目前，该环节依然由美、日等传统科技强国把持，但我国企业在相关领域正在奋力追赶。以磷化铟制作成的光模块为例，在高纯铟提取与光芯片制造上，美国AXT（其在我国内拥有全资子公司通美晶体）、日本住友电工等企业仍是主流，国内企业处在产能和良率爬坡阶段。而中际旭创等国产光模块虽然做到了全球占比第一，但其仍一定程度依赖进口芯片和设备。

应用层： 科技关键元素之所以近年来愈发受到关注，主要来自应用层需求的爆发，尤其是AI和新能源两个领域。如在AI领域，由于万卡集群对于芯片间数据传输的极高要求，传统的铜芯电缆已经达到物理极限，光模块正成为AI芯片数据接口的标配。而铟由于其独有的物理化学特性，是“由电到光”过程中不可或缺的关键材料。也正因如此，铟的价格一路走高，英伟达等企业纷纷下场，抢先预订上游产能。而我国在打造中国算力网的过程中，也势必需要大量的铟。这使得全球围绕铟供应进入了供应极度紧张的状态。当然，铟只是当下科技关键元素供需不平衡的一个典型缩影，实际上所有科技关键元素都存在不同程度的供需不平衡问题。

三、科技关键元素的深层结构性矛盾

1992年，邓小平同志曾在南巡考察时提出“中东有石油，中国有稀土。”事实上，我们拥有的不只是稀土，而是近半数科技关键元素可开采量全球第一的天赐宝藏。然而，三十年过去，围绕科技关键元素，现有的国际规则仍处在暧昧不清的阶段，各国对于该问题的认识，并没有跟上科技关键元素对科技发展日益重要的现实，产业现状与规则的错位正变得愈发明显。之所以会出现这种情况，在于围绕科技关键元素存在三大难解的结构性矛盾。

一是下游独占发展红利与上游独担环境负担的矛盾。 科技关键元素的发展红利主要集中于下游高附加值的科技产业，如AI和新能源等，诸如英伟达这样的“造富神话”在硅谷屡见不鲜就是明证。然而，上游的科技关键元素资源国，则长期位于价值链末端。以光模块代表的铟产业为例，中国企业出口粗铟原矿、再以数百倍的价格差进口美日企业生产的磷化铟衬底或成品光模块，正是全球产业链价值分配失衡的缩影。若是进口节点进一步下移至AI芯片，则这一差距还将扩大到数万倍。同时，诸如金属开采冶炼过程中通过大面积灌注化学药品、排放含重金属的污水等造成的环境污染，却由资源国独担，产业链下游的西方科技企业从未支付环保成本转移的补偿费用。联合国大学2025年报告就指出：“关键矿产采矿对全球最贫困社区造成不成比例的负担”，这在包括我国、东南亚、非洲、拉美在内的全球南方国家中司空见惯。

二是有限储量与无限需求的矛盾。 AI算力扩张、能源转型、国防升级正加速消耗关键元素。国际能源署预计到2040年电动汽车电池将消耗全球60%的锂和40%的镍与钴。同时，根据我国自然资源部和美国地质调查局的数据，即使只按照2025年的年开采量，我国铟储量也仅可供全球再使用约17年，到本世纪中叶就将完全耗尽；镓的国内部分优质铝土矿保有储量甚至仅可维持不到9年。虽然近年来针对科技关键元素的回收利用也取得了一定进展，但其综合可回收率最多仅35%，无法全数利用回收。这些刺眼的数据提醒我们，科技关键元素面临真实的物理枯竭约束，对科技关键元素的开采利用进行国际层面的统筹规划，已到了刻不容缓的时候。

三是国内治理与国际规则的矛盾。 作为当前国际经贸规则的制定者，西方国家制定的现行国际经贸规则普遍存在“对技术出口管制审查宽松，对资源出口管制严格设限”的双重标准。如WTO关贸总协定第11条规定：“任何缔约方不得对其他缔约方产品的进口、或向其他缔约方输出 / 销售出口产品，设立或维持配额、进出口许可证及其他数量限制措施”，同时第20条“一般例外条款”规定：“与养护可耗竭自然资源有关的措施除外，前提是该措施同时对国内生产、消费实施限制。”与此同时，WTO规则对于技术出口管制尤其是军民两用物项出口管制则基本采取放任态度，各国在这方面有充分的国际实践。这也是为何我国近年来在稀土和镓、锗、铟等科技关键元素出口管制上都以“两用物项”为理由的原因。但相关措施并不意味着我国对科技关键元素的治理体系已经完备，我国始终面临无法完整行使资源国主权与治理权的问题。

科技关键元素将大国博弈带入"制元素权"时代，但也将全球科技产业链发展的“暗面”展现在世界各国面前。对中国而言，当前围绕科技关键元素的规则缺失，即是挑战也是机遇。应在巩固资源与产业链优势基础上，将天然禀赋转化为规则塑造力，善用主权国家合法政策空间，推动国际社会建立对所有国家都更加公平的规则，真正实现普惠包容、与自然和谐共生的全球科技发展。

谭笑间，科技与网络安全研究所网络战略研究室主任