俄烏沖突震動(dòng)供應(yīng)鏈！ASML急求氖氣，國(guó)產(chǎn)替代能否補(bǔ)位？

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

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日前，Omdia在《俄烏沖突可能會(huì)對(duì)云計(jì)算與數(shù)據(jù)中心行業(yè)產(chǎn)生什么影響？》報(bào)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(shí)，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(guó)電子材料市場(chǎng)調(diào)查公司Techcet也指出，美國(guó)90%以上的半導(dǎo)體級(jí)氖氣供應(yīng)來(lái)自烏克蘭，存在相關(guān)半導(dǎo)體材料供應(yīng)鏈安全問(wèn)題。

近日，美國(guó)國(guó)家安全委員會(huì)官員也在緊急敦促美國(guó)芯片公司尋找這些材料的替代來(lái)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(lái)報(bào)復(fù)美國(guó)威脅要采取的制裁行動(dòng)。

 

氖氣為何如此重要？

氖氣是光刻氣中主要成分，據(jù)咨詢(xún)機(jī)構(gòu)Trendforce統(tǒng)計(jì)，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(zhǎng)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(diǎn)，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(wú)疑仍占據(jù)主流地位，特別是對(duì)于先進(jìn)國(guó)內(nèi)各地興起的成熟制程的半導(dǎo)體制造商們來(lái)說(shuō)，180nm到1Xnm的制程營(yíng)收占比更是普遍超過(guò)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(duì)于供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性極其關(guān)鍵。

但近期，由于俄烏形勢(shì)的劇變，氖氣的價(jià)格正飛速上揚(yáng)，據(jù)百川盈孚價(jià)格跟蹤數(shù)據(jù)，我國(guó)氖氣（含量99.99%）價(jià)格已經(jīng)從2021年10月份的400元/立方米，上漲到目前超過(guò)1600元/立方米。由于連帶影響，氪氣與氙氣的價(jià)格也持續(xù)上漲，根據(jù)浙商證券研報(bào)數(shù)據(jù)顯示，2月11日，氪氣出廠價(jià)/市場(chǎng)價(jià)分別為2.975萬(wàn)元/立方米和3.3萬(wàn)元/立方米，氙氣出廠價(jià)/市場(chǎng)價(jià)分別為29.6萬(wàn)元/立方米和32.25萬(wàn)元/立方米，持續(xù)上漲。

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這可能引發(fā)不少成熟制程芯片的價(jià)格上揚(yáng)，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(lèi)成熟制程的工藝。這一波稀有電子氣體材料的漲價(jià)，恐怕將引發(fā)這些供應(yīng)鏈半導(dǎo)體器件價(jià)格的波動(dòng)，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(xiàn)如何運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)恐怕都是問(wèn)題。

也有行業(yè)人士認(rèn)為，俄烏局勢(shì)如今變化迅速。氖氣、氪氣與氙氣這類(lèi)半導(dǎo)體材料氣體的價(jià)格波動(dòng)應(yīng)該只是一時(shí)的，待后續(xù)局勢(shì)穩(wěn)定且恢復(fù)正常之后，相關(guān)企業(yè)的供應(yīng)將會(huì)再度被打開(kāi)，整個(gè)市場(chǎng)的價(jià)格和供應(yīng)也將恢復(fù)平穩(wěn)。這對(duì)于急于需求相關(guān)電子氣體材料開(kāi)啟產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)作的國(guó)內(nèi)小規(guī)模制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，可能算是利好。

 

高純氖氣依舊緊缺，國(guó)產(chǎn)替代能否補(bǔ)位？

還記得，2019年韓國(guó)在遭受日本關(guān)鍵材料的“禁運(yùn)”之后，開(kāi)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(shí)間的持續(xù)積累，韓國(guó)持續(xù)三年的努力也逐漸獲得了回報(bào)。

今年1月12日，浦項(xiàng)制鐵在光陽(yáng)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(xiàng)目由韓國(guó)鋼鐵制造商浦項(xiàng)制鐵(POSCO)與半導(dǎo)體專(zhuān)用氣體公司TEMC合作，從2019年底開(kāi)始推進(jìn)氖氣生產(chǎn)的完全國(guó)產(chǎn)化約兩年。公司采用大型空分裝置，以光陽(yáng)制氧廠和TEMC技術(shù)為基礎(chǔ)，自主開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)首個(gè)氖氣生產(chǎn)設(shè)備。在韓國(guó)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(duì)提取的氖氣進(jìn)行提煉后，完成了準(zhǔn)分子激光氣體生產(chǎn)全過(guò)程的國(guó)產(chǎn)化。

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不過(guò)，這種高純度的氖氣也有不小的門(mén)檻，這也是為何如今真正通過(guò)ASML等主要設(shè)備大廠認(rèn)證的寥寥無(wú)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?dú)?、氖氣、氦氣和氫氣；在提純氖氣和氦氣時(shí)，將粗氖氦原料經(jīng)過(guò)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(fèi)嚴(yán)重，且提純效果不高，同時(shí)提純穩(wěn)定性欠缺，存在安全隱患。”

如此高的門(mén)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(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈由于長(zhǎng)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(bǔ)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(guó)產(chǎn)替代需要加緊突破的難關(guān)，一方面，待真正實(shí)現(xiàn)稀有電子氣體國(guó)產(chǎn)化之后，在很大程度上可以提升中國(guó)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的話(huà)語(yǔ)權(quán)，未來(lái)一旦遇到像日本對(duì)韓國(guó)禁運(yùn)的類(lèi)似情況，也有足夠的能力去應(yīng)對(duì)；另一方面，這也可以成為制約國(guó)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(yùn)的問(wèn)題，也能有更多的談判底氣。