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近日，法國(guó)液化空氣集團(tuán)宣布計(jì)劃投資2.5億美元在美國(guó)愛(ài)達(dá)荷州新建一家工業(yè)氣體工廠，為美光科技提供超純氮和其他氣體，該工廠預(yù)計(jì)將于2025年底投入運(yùn)營(yíng)。液化空氣集團(tuán)美洲區(qū)CEO表示:“這項(xiàng)投資將支持尖端存儲(chǔ)芯片的生產(chǎn)，特別是滿(mǎn)足人工智能對(duì)計(jì)算能力日益增長(zhǎng)的需求?！泵拦饨衲觊_(kāi)始量產(chǎn)用于英偉達(dá)最新AI芯片的高帶寬存儲(chǔ)器(HBM)半導(dǎo)體。
受?chē)?guó)際形勢(shì)影響，電子氣體中的氖氣、鈀、六氟-1,3-丁二烯（C4F6）等自2022年開(kāi)始供應(yīng)緊張、價(jià)格上漲，電子氣體也因此受到行業(yè)普遍高度關(guān)注。
全球半導(dǎo)體用電子氣體市場(chǎng)情況
電子氣體實(shí)際上是半導(dǎo)體工業(yè)用的氣體統(tǒng)稱(chēng)。按其門(mén)類(lèi)可分為純氣，高純氣和半導(dǎo)體特殊材料氣體三大類(lèi)。不過(guò)，在日常的行業(yè)分類(lèi)中，更多地按照氣體的用量，將電子氣體分為電子大宗氣體和電子特種氣體，前者單一品種用量較大，滲透在半導(dǎo)體生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如氮?dú)狻⒑?、氫氣、氬氣等。而后者單一品種用量較小，一般在生產(chǎn)的某個(gè)特定環(huán)節(jié)使用，如二氯二氫硅、四氯化硅和硅烷等。
公開(kāi)資料顯示，電子特種氣體是支撐芯片制造的不可或缺的元素之一，它們?cè)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%8A%AF%E7%89%87%E4%BA%A7%E4%B8%9A/">芯片產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵制程光刻、外延生長(zhǎng)、沉積等環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。
在光刻過(guò)程中，則有特定需要的光刻氣，該類(lèi)氣體可使光刻機(jī)產(chǎn)生深紫外激光。據(jù)悉，光刻氣在腔體內(nèi)受高壓激發(fā)后，由于電子躍遷，產(chǎn)生了一定波長(zhǎng)的光，不同的光刻氣和電壓可產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光，經(jīng)過(guò)聚合、濾波處理后便形成光刻機(jī)的光源，這直接決定了光刻機(jī)的分辨率范圍。據(jù)悉，光刻氣大部分為稀有氣體，或稀有氣體和氟的混合物，用不同比例的不同氣體混合在一起的電子氣體混合物。常見(jiàn)光刻氣包含Ar/F/Ne混合氣、Kr/Ne混合氣、Ar/Ne混合氣、Kr/F/Ne混合氣，Ar/Xe/Ne混合氣等等。
硅外延生長(zhǎng)環(huán)節(jié)也需要用到非常豐富的混合氣體。常用的硅外延氣體有二氯二氫硅、四氯化硅和硅烷等。主要用于外延硅淀積、氧化硅膜淀積、氮化硅膜淀積，太陽(yáng)能電池和其它光感受器的非晶硅膜淀積等。外延是一種單品材料淀積并生長(zhǎng)在襯底表面上的過(guò)程。常用外延混合氣比如有氦、氬、氫、氮組成的硅烷(SiH4)，氦、氬、氫、氮組成的氯硅烷(SiC14)，氦、氬、氫、氮組成的二氯二氫硅(SiH2C12)，氦、氬、氫、氮組成的乙硅烷(Si2H6)。
化學(xué)氣相淀積(CVD)則是利用揮發(fā)性化合物，通過(guò)氣相化學(xué)反應(yīng)淀積某種單質(zhì)和化合物的一種方法，即應(yīng)用氣相化學(xué)反應(yīng)的一種成膜方法。依據(jù)成膜種類(lèi)，使用的化學(xué)氣相淀積(CVD)氣體也不同，所運(yùn)用的混合氣組成包括硅烷(SiH4)+氫、二氯二氫硅(SiH2C12)+氫、硅烷(SiC14)+氫、硅烷(SiH4)+甲烷(CH4)、六氟化鎢(WF6)+氫等。
目前，全球特種氣體市場(chǎng)大都被大型氣體公司如美國(guó)空氣、德國(guó)林德、法國(guó)液化、日本大陽(yáng)所壟斷。在近幾年的半導(dǎo)體用電子氣體價(jià)格漲幅中，以氖氣最為明顯。針對(duì)這種情況，臺(tái)積電、三星、SK海力士、美光等紛紛做出最新對(duì)策。
今年三月消息，三星在全球首次在芯片生產(chǎn)中使用回收的氖氣，以穩(wěn)定稀有惰性氣體的成本和供應(yīng)。目前，該公司消息顯示已成功將回收的氖氣用于芯片量產(chǎn)，且不會(huì)降低芯片質(zhì)量。三星表示，計(jì)劃從明年開(kāi)始使用回收氣體來(lái)滿(mǎn)足光刻工藝75%的氖氣需求（包括存儲(chǔ)芯片和代工業(yè)務(wù)），從而大幅減少對(duì)進(jìn)口氖氣的依賴(lài)。
此外，三星正在與本土企業(yè)TEMC緊密合作，開(kāi)發(fā)可立即用于芯片制造的高質(zhì)量回收氖氣。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)與驗(yàn)證，再生氖氣的性能已達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即在三星完成氣體回收后，再由合作伙伴進(jìn)行純化處理，以確保其質(zhì)量和穩(wěn)定性，預(yù)計(jì)不會(huì)對(duì)產(chǎn)品效能產(chǎn)生任何影響。
SK海力士方面，早在2022年，SK海力士就表示成功實(shí)現(xiàn)氖氣的首次本土化，當(dāng)時(shí)工藝引進(jìn)比重已擴(kuò)大到40%。SK海力士計(jì)劃到2024年為止，將氖氣本土化比重提高到100%。在這個(gè)過(guò)程中，SK海力士與半導(dǎo)體用氣體制造企業(yè)TEMC、浦項(xiàng)制鐵合作，一直在摸索在韓國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)氖氣的方法。
今年4月消息，繼三星電子之后，SK海力士和TEMC也在共同開(kāi)發(fā)氖氣回收技術(shù)，據(jù)SK海力士預(yù)計(jì)，通過(guò)減少對(duì)氖氣進(jìn)口的依賴(lài)，該技術(shù)每年可節(jié)省3000萬(wàn)美元。據(jù)悉，SK海力士和特種氣體生產(chǎn)商TEMC已經(jīng)合作一年多來(lái)開(kāi)發(fā)氖氣回收技術(shù)。
此外，多家大廠包括臺(tái)積電、聯(lián)電、美光等均都開(kāi)始尋求稀有氣體自產(chǎn)或本地化供應(yīng)的廠商。臺(tái)積電方面，2022年就有行業(yè)消息顯示，臺(tái)積電正在與多家氣體供應(yīng)商合作，在三到五年內(nèi)探索在中國(guó)臺(tái)灣本地生產(chǎn)氖氣。當(dāng)時(shí)報(bào)道指出，臺(tái)積電正在評(píng)估供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，并制定了大約未來(lái)五年的連續(xù)性計(jì)劃，以確保能夠采購(gòu)2000多種芯片制造所需的材料和化學(xué)品，以滿(mǎn)足建廠和擴(kuò)充產(chǎn)能計(jì)劃。
聯(lián)電方面已與氖氣供應(yīng)商泰實(shí)科技簽訂長(zhǎng)約，提前鎖定產(chǎn)能、鎖定價(jià)格，聯(lián)電也是首家提前下手保證關(guān)鍵氣體供應(yīng)的晶圓代工廠。
存儲(chǔ)大廠美光也聲明稱(chēng)，氖氣供應(yīng)可能中斷的風(fēng)險(xiǎn)令半導(dǎo)體行業(yè)感到擔(dān)憂(yōu)。不過(guò)美光表示，公司在惰性氣體的采購(gòu)上已多元化，主要來(lái)自歐盟、美國(guó)和亞洲等各地供應(yīng)商。此外，公司還保持了適當(dāng)?shù)亩栊詺怏w庫(kù)存，并與主要供應(yīng)商簽訂了多項(xiàng)長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議。
而從中國(guó)大陸情況看，特氣公司主要有中船特氣、南大光電、昊華科技、華特氣體、金宏氣體、雅克科技等。從主要電子特氣（三氟化氮、六氟化鎢）的產(chǎn)量上看，中船特氣、南大光電、昊華科技在國(guó)內(nèi)廠商中優(yōu)勢(shì)較大。
去年12月末，昊華科技公告披露，全資子公司昊華氣體有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“昊華氣體”）擬通過(guò)設(shè)立項(xiàng)目公司昊華氣體（自貢）有限公司（新設(shè)公司名稱(chēng)以工商登記機(jī)關(guān)最終確認(rèn)情況為準(zhǔn)）投資建設(shè)西南電子特種氣體項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資為11.46億元。本次項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容為“新建6000噸/年電子級(jí)三氟化氮生產(chǎn)裝置，配套建設(shè)4000噸/年電子級(jí)高純氨生產(chǎn)裝置、100000噸/年全液氮空分生產(chǎn)裝置及必要的公用工程和輔助設(shè)施”。
南大光電也于12月末披露了《關(guān)于簽署投資意向協(xié)議的公告》，控股子公司擬投資6億元，建設(shè)年產(chǎn)8400噸高純電子級(jí)三氟化氮生產(chǎn)項(xiàng)目。
中船特氣方面，去年11月行業(yè)消息顯示，中船特氣“年產(chǎn)735噸高純電子氣體項(xiàng)目”于今年9月具備試生產(chǎn)條件，達(dá)到預(yù)定可使用狀態(tài)，“年產(chǎn)3250噸三氟化氮項(xiàng)目”“年產(chǎn)500噸雙（三氟甲磺酰）亞胺鋰項(xiàng)目”“年產(chǎn)1500噸高純氯化氫擴(kuò)建項(xiàng)目”建設(shè)施工已完成，處于調(diào)試階段，擴(kuò)產(chǎn)節(jié)奏穩(wěn)步推進(jìn)。
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