俄羅斯和烏克蘭的沖突，徹底引發(fā)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈“氖氣恐慌”。

據(jù)路透社報道，如今ASML正在緊急尋找其他氖氣供應(yīng)來源。 ASML一位發(fā)言人于當(dāng)?shù)貢r間周三表示，盡管烏克蘭是全球最大的氖氣生產(chǎn)國，但ASML使用的氖氣中只有不到20%來自該國。

圖片來源：百度

日前，Omdia在《俄烏沖突可能會對云計算與數(shù)據(jù)中心行業(yè)產(chǎn)生什么影響？》報告中指出，烏克蘭擁有Iceblick、Ingas和Cryoin等企業(yè)，占全球氖氣供應(yīng)量的70%以上。同時，烏克蘭還主要生產(chǎn)氪氣和氙氣，它們是半導(dǎo)體行業(yè)曝光和蝕刻工藝的關(guān)鍵材料，供應(yīng)了全球氪氣的40%以及氙氣的30%，是典型的半導(dǎo)體關(guān)鍵材料供應(yīng)重鎮(zhèn)。美國電子材料市場調(diào)查公司Techcet也指出，美國90%以上的半導(dǎo)體級氖氣供應(yīng)來自烏克蘭，存在相關(guān)半導(dǎo)體材料供應(yīng)鏈安全問題。

近日，美國國家安全委員會官員也在緊急敦促美國芯片公司尋找這些材料的替代來源。白宮警告芯片行業(yè)要分散供應(yīng)鏈，以防俄羅斯以限制關(guān)鍵原材料供應(yīng)的方式來報復(fù)美國威脅要采取的制裁行動。

 

氖氣為何如此重要？

氖氣是光刻氣中主要成分，據(jù)咨詢機構(gòu)Trendforce統(tǒng)計，氖氣主要應(yīng)用于氟化氪 (KrF) 、氟化氬 (ArF) 等較為成熟的深紫外(DUV)波長光刻曝光環(huán)節(jié)，在ArF準(zhǔn)分子激光器中使用的氬/氟/氖氣體中，氖氣占到氣體混合物成分的96%以上，相關(guān)工藝覆蓋從8英寸晶圓180nm到12英寸晶圓1Xnm的制程節(jié)點，全球晶圓代工產(chǎn)能有75%位于這一制程區(qū)間。

盡管少數(shù)頭部廠商EUV工藝高端產(chǎn)品產(chǎn)能正在逐步釋放，但DUV無疑仍占據(jù)主流地位，特別是對于先進國內(nèi)各地興起的成熟制程的半導(dǎo)體制造商們來說，180nm到1Xnm的制程營收占比更是普遍超過九成。雖然這些氣體在成本上占IC材料總成本的5%-6%，占比并不大，但是很大程度上決定了半導(dǎo)體器件性能的好壞。而且，氖、氙、氪是半導(dǎo)體制造業(yè)不可缺少的工藝氣體，對于供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性極其關(guān)鍵。

但近期，由于俄烏形勢的劇變，氖氣的價格正飛速上揚，據(jù)百川盈孚價格跟蹤數(shù)據(jù)，我國氖氣（含量99.99%）價格已經(jīng)從2021年10月份的400元/立方米，上漲到目前超過1600元/立方米。由于連帶影響，氪氣與氙氣的價格也持續(xù)上漲，根據(jù)浙商證券研報數(shù)據(jù)顯示，2月11日，氪氣出廠價/市場價分別為2.975萬元/立方米和3.3萬元/立方米，氙氣出廠價/市場價分別為29.6萬元/立方米和32.25萬元/立方米，持續(xù)上漲。

圖片來源：浙商證券

這可能引發(fā)不少成熟制程芯片的價格上揚，有業(yè)內(nèi)人士指出，如今像傳統(tǒng)的電源管理IC、MCU以及射頻、IGBT甚至不少傳感器芯片，大都使用的是這類成熟制程的工藝。這一波稀有電子氣體材料的漲價，恐怕將引發(fā)這些供應(yīng)鏈半導(dǎo)體器件價格的波動，尤其是那些做小規(guī)模代工的企業(yè)，在關(guān)鍵電子氣體供應(yīng)中斷的狀況下，產(chǎn)線如何運轉(zhuǎn)起來恐怕都是問題。

也有行業(yè)人士認(rèn)為，俄烏局勢如今變化迅速。氖氣、氪氣與氙氣這類半導(dǎo)體材料氣體的價格波動應(yīng)該只是一時的，待后續(xù)局勢穩(wěn)定且恢復(fù)正常之后，相關(guān)企業(yè)的供應(yīng)將會再度被打開，整個市場的價格和供應(yīng)也將恢復(fù)平穩(wěn)。這對于急于需求相關(guān)電子氣體材料開啟產(chǎn)線運作的國內(nèi)小規(guī)模制造企業(yè)來說，可能算是利好。

 

高純氖氣依舊緊缺，國產(chǎn)替代能否補位？

還記得，2019年韓國在遭受日本關(guān)鍵材料的“禁運”之后，開始下決心研發(fā)自主可控的半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈。如今隨著時間的持續(xù)積累，韓國持續(xù)三年的努力也逐漸獲得了回報。

今年1月12日，浦項制鐵在光陽工廠制氧廠舉行了“氖氣生產(chǎn)設(shè)備竣工和發(fā)貨儀式”，該項目由韓國鋼鐵制造商浦項制鐵(POSCO)與半導(dǎo)體專用氣體公司TEMC合作，從2019年底開始推進氖氣生產(chǎn)的完全國產(chǎn)化約兩年。公司采用大型空分裝置，以光陽制氧廠和TEMC技術(shù)為基礎(chǔ)，自主開發(fā)了國內(nèi)首個氖氣生產(chǎn)設(shè)備。在韓國首次將半導(dǎo)體用稀有氣體氖（Ne）的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)本地化，并交付了第一批產(chǎn)品。TEMC利用自有技術(shù)對提取的氖氣進行提煉后，完成了準(zhǔn)分子激光氣體生產(chǎn)全過程的國產(chǎn)化。

圖片來源：百度

不過，這種高純度的氖氣也有不小的門檻，這也是為何如今真正通過ASML等主要設(shè)備大廠認(rèn)證的寥寥無幾的原因。有行業(yè)人士指出：“高純氖氣的提純較為復(fù)雜，目前氖氣主要是從空氣中分離獲得(空分法)，即用精餾法從大型空分裝置中提取粗氦、氖混合氣，然后由粗氦、氖混合氣經(jīng)除氫、除氮后獲得純度99.95%以上的純氖氦混合氣，再經(jīng)分離、純化可制得99.999%的高純氖；粗氖氦原料的主要組成成分為氮氣、氖氣、氦氣和氫氣；在提純氖氣和氦氣時，將粗氖氦原料經(jīng)過復(fù)雜的除雜工藝得到高純的氖氣和氦氣；現(xiàn)有的氖氣提純工藝資源浪費嚴(yán)重，且提純效果不高，同時提純穩(wěn)定性欠缺，存在安全隱患。”

如此高的門檻，也讓當(dāng)前能真正做到99.999%高純氖氣量產(chǎn)提純的企業(yè)變得屈指可數(shù)。國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈由于長期與鋼鐵行業(yè)深度綁定，在稀有氣體的純化技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)取得突破，可一旦遇到供應(yīng)大面積稀缺的情況，也僅有諸如華特氣體和凱美特等少數(shù)幾家企業(yè)能供應(yīng)，僅可補足部分高純度氖氣的短缺。

因此，本土的稀有氣體供應(yīng)依然是國產(chǎn)替代需要加緊突破的難關(guān)，一方面，待真正實現(xiàn)稀有電子氣體國產(chǎn)化之后，在很大程度上可以提升中國在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的話語權(quán)，未來一旦遇到像日本對韓國禁運的類似情況，也有足夠的能力去應(yīng)對；另一方面，這也可以成為制約國際半導(dǎo)體設(shè)備大廠的關(guān)鍵籌碼，一旦遇到設(shè)備禁運的問題，也能有更多的談判底氣。