战火一起，芯片气体供应商异动

本文字数：2629｜预计4分钟读完

撰文丨陈晓平 鄢子为

编辑丨陈晓平

23日中午，地缘冲突升级，股市震荡，多数下行。

午后开盘，凯美特气突然逆势上涨，一度飙涨8%，华特气体演绎同样行情，午后暴涨超过15%。至尾盘，两家公司股价回调，仍然跑赢大盘。

走势诡异，缘起于电子特种气体。

乌克兰、俄罗斯均为特种气体的重要供应国，安全形势骤变，氪、氙、氖供应链存在隐忧。

一周前，多家投资机构走访凯美特气，谈到俄罗斯与乌克兰局势紧张，就预言这些稀有气体“价格会持续走高”。

突然的变故，牵涉了半导体产业的稳定供应。

应声大涨

早在冲突爆发前，美国就有机构评估，半导体供应链暴露在乌克兰局势下的风险，并敦促芯片公司寻找替代来源。

半导体制造，离不开三种电子特种气体，即氪气、氙气和氖气。它们都是无色无味的单原子气体，很难进行化学反应，有人称其为半导体制造的“血液”。

以氙气为例，半导体制造商多用其进行“等离子蚀刻”，主要用于微电子机械系统（MEMS）的制造。MEMS设备可将微电子和微机械集成为一个整体，在一块芯片上制作功效更强的电路。

就晶圆制程来看，电子特种气体是仅次于硅片的第二大耗材，占材料成本的14%。

氪、氙、氖在空气中的含量极少，产量高度集中，以俄罗斯和乌克兰为主。早年，前苏联将稀有气体视作发展空间项目的一种战略材料，配备有稀有气体提取和纯化设备。

今年2月，市场调研机构Techcet发布的报告显示，美国几乎所有的半导体氖气供应来自乌克兰和俄罗斯，主要在俄罗斯生产，乌克兰纯化。这些产量，又为法国液化空气、德国林德、乌克兰ICEBLICK等公司所控制。

氖、氪、氙为半导体生产所必需，绝对使用量不大，供应链替代也有限。

“关注度不高，加之提纯这些稀有气体需要一定的技术门槛，且与钢铁行业深度绑定，多年来，全球市场逐渐形成了依赖于俄罗斯与乌克兰的氖、氪、氙供应链。”中国特种气体市场资深分析师任路解释说。

乌克兰局势紧张，电子特种气体价格应声大涨。

以氖气为例，iFind数据显示，截至2月23日，国内市场氖气价格报1650元/立方米（1000L），较年初上涨约60%。氙气价格较贵，从年初的20万元/立方米涨到了28万元/立方米。

紧张氛围中，半导体所需的特种气体极易受影响。

任路指出，半导体稀有气体库存只能正常使用6个月，应密切关注乌克兰局势的发展，为可能出现的供应短缺做准备。

具体到中国，电子特种气体（尤其高端气体）主要被国外巨头垄断。

据亿渡数据，海外四大气体巨头——美国空气化工、德国林德、日本大阳日酸和法国液化空气占据超85%的份额，完全受制于人。

迎头赶上

单就生意来说，电子特气市场的体量很有限。

据预测，2020年全球用于半导体领域的电子特种气体为43亿美元，2021年预计是45.8亿美元。然而，其重要性并不限于纯商业价值。

这些年，中国本土供应商也在迎头赶上，其中就有凯美特气与华特气体。

凯美特气本是一家专业环保企业，以石油化工尾气（废气）、火炬气为原料进行回收利用。它本是中石化的“三产企业”，中石化上市进行主辅分离、改制分流，就被剥离出来。

来源：凯美特气官网

它的核心产品为液体二氧化碳、氢气和液化气，占到约8成收入，客户中有可口可乐、百事可乐，供应其所需的高纯二氧化碳。

2018年，由湖南岳阳发改委批准立项，凯美特气利用已有技术力量和用地、厂房，新建12套电子特种气体生产和辅助装置，利用回收分离后的高纯氦氖氩氪氙等惰性气体，混配生产电子级特种气体。

该稀有气体项目于2020年7月正式投产，位于岳阳，总资产超过2个亿，到2021年上半年，项目收入827万元，产品分类新增“氪气”一项，产业化已经起步。

据披露，公司在准备光刻机巨头阿斯麦（ASML）的认证，以满足气体的性能要求。

目前，中国唯一通过阿斯麦认证的是华特气体，亦是全球仅有的、4类混合气全部通过其认证的四家气体公司之一。

非常难得的是，国内8寸以上集成电路制造厂商中，华特气体已实现超过 80%的客户覆盖率，解决中芯国际、华虹宏力、长江存储等客户多种气体材料的进口制约，并进入了英特尔、美光科技、德州仪器等全半导体企业供应链体系。

“特种气体在技术进步、需求拉动、国家政策刺激等多重因素的影响下，国产化进程的增速将尤为明显。”华特气体预言，特种气体国产化已经具备客观条件。

在集成电路等高端领域，仍由林德集团等国外气体公司寡头垄断。

因为特种气体的供应，不单纯是有没有的问题。

技术壁垒

光刻是半导体制造最关键工艺之一，要由光刻机来完成，特种气体品质，就会极大影响工艺水平。

《南方+》援引过华特气体总经理傅铸红的一段话：

光刻机里有一个激光腔，激光腔体内要通入稀有的混合气体，利用稀有气体电离激发出一种特定波长和能量的激光；光刻机再使用激光，去除芯片表面的光刻胶涂层，在芯片表面形成线宽为纳米级的特定的电路图案。

这是决定芯片工艺精度最重要的工序。光刻混合气是非常复杂且高精度的产品，一种光刻气含有4-5种组分气体。

“用激光来加工芯片表面，需要让激光波长和能量长时间保持稳定，如果气体纯度不够或配比不精准，就会导致激光能量时高时低或不持续，这必然影响光刻效果。”傅铸红说。

一般来说，特种混合气有如下核心要求：

1）气体纯度

这是核心参数，要求超纯、超净。其中，超纯要求气体纯度达到 4.5N、5N 甚至 6N、7N，超净要求严格控制粒子与金属杂质的含量，纯度每提升一个N以及粒子、金属杂质含量浓度每降低一个数量级，都带来工艺复杂度和难度的显著提升，价格也越高。

以凯美特气而言，其达到的纯度为氖气99.999%、氩气99.9999%、氪气99.999%、氙气99.9995%等。

2）混合气配制

气体公司要配制出多种组分、浓度、精度不同的混合气产品，配比精度是核心参数，常常要求气体供应商能够对多种ppm（10-6）乃至 ppb（10-9）级浓度的气体组，进行精细操作，其配制过程的难度与复杂程度也显著增大。

3）分析检测

由于气体“看不见、摸不着”的特点，其质量达标与否完全依赖于分析检测结果，且贯穿气体合成、纯化、混配的全生产过程；气体质量稍有偏差将严重影响产品，下游客户通常不具备检测能力，精确的分析检测能力是通过认证的关键之一。

行业不大，技术门槛很高，加之集成电路领域技术快速更迭，制程技术从28nm、14nm、7nm到5nm，对特种气体的纯度、混配精度等要求都在持续提升。

乌克兰、俄罗斯之后，中国也在成为全球特种气体一个供应国。

据《2021年稀有气体进出口信息》统计，2021年，氖气出口量为6.5万立方，氪气出口量为2.5万立方，氙气出口量为900立方，而且部分产品实现了进口替代。

但就打破高端气体垄断而言，我们还有很长路要走。