作者：二马路的冰
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电子特种气体(以下简称电子特气)是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体，几乎渗透到芯片生产的每个环节，包括光刻、刻蚀、薄膜、掺杂等工艺，是电子行业的重要原材料被喻为“芯片产业的血液”， 是仅次于硅片的第二大芯片材料领域，在芯片材料中占比约为11.4%。
芯片工业大约需要110多种电子特气，其中常用的有超过50种。
芯片工业常用的电子特气 图源：百度
常见光刻气体包含 Ar/F/Ne 混合气，、Kr/Ne 混合气、Ar/Ne 混合气、Kr/F/Ne 混合气，Ar/Xe/Ne 混合气，等等。混合气体在高压受激发后，就会形成等离子体，由于电子跃迁，会产生193 nm或者248nm激光光源。其中氖气在193 nm ArF 激光器和 248 nm KrF 激光器中作为缓冲气体，用于与稀有气体（Ar/Kr）、氟气混合，防止电极短路，是DUV光刻的重要电子特气耗材。
氖气在空气中占比只有0.00182%。DUV光刻对氖气纯度有着苛刻的要求，要求达到6.0级（纯度99.9999%）。在光刻过程中，极微量的杂质也可能导致产品重大缺陷，特种气体纯度越高，光刻良率越高，光刻质量越好。应用于DUV光刻的氖气的生产、分离提纯以及运输供应都存在较高的技术壁垒，其毛利率超过 50%。全球芯片业每年消耗的氖气量约为54万吨，折合55万立方米。
电子特气 图源：百度
2014年克里米亚危机前，乌克兰是全球氖气主要生产国，生产地是马里乌波尔Ingas和位于敖德萨的Cryoin和Iceblick。具体流程是俄罗斯钢铁厂提供其副产品¾粗制氖气，然后上述三个乌克兰公司进行提纯成高纯氖气。
其中，Ingas公司1994年成立，每月生产1.5-2万立方米5.0级（纯度99.9990%）和6.0级（纯度99.9999%）氖气，Cryoin每月生产1-1.5万立方米5.0级、5.5级和6.0级氖气，为德国、台湾、韩国、中国和美国的客户提供服务，占比达75%以上。
马里乌波尔氖气工厂Ingas 图源：气体圈子
俄乌战争爆发造成全球氖气短缺
2022年2月24日，俄乌战争爆发。Ingas、Cryoin和Iceblick三家公司被迫停产。Cryoin业务发展总监Larissa Bondarenko宣称，Cryoin公司无法完成1.3万立方米的客户订单，也不能获得合适的原材料来生产氖气（俄罗斯钢铁厂不再提供粗制氖气）。Ingas公司表示，公司管理层和所有关键生产人员早在3月份就前往乌克兰控制区。全球氖气价格上涨600%以上。
俄乌战争制造芯片的成本增加 图源：CCTV
俄乌战争的进程已经广为人知了，尤其是发生在Ingas公司的大本营，马里乌波尔的战斗。
马里乌波尔地图图源：百度
Ingas在乌克兰控制区将恢复氖气生产
2022年10月11日，Ingas总负责人Nikolay Avdzhy宣称：关于留在马里乌波尔本属于Ingas公司的设备，其中一些关键设备在企业被接管的第一天就被野蛮地洗劫一空。目前，主要生产设施也在炮击中受损，剩余的精密设备难免受大气污染。况且，电力供应尚未恢复。当寒冷来临时，暖气供应也是个问题。Ingas认为，所有这些因素都将导工厂的设备永久失效。他们认为，占领当局企图在马里乌波尔的设备上恢复生产是非法的，与Ingas公司没有任何关系。
俄乌战争爆发前Ingas的生产车间气体提纯 图源：百度
2023年2月, Ingas公司负责人称，在乌克兰控制区的备用工厂生产恢复取得新进展。“我们很高兴地宣布，Ingas将于2023年初升级其气体分析设备。我们新的NovaChrome色谱系统将使我们能够对成品进行更准确的质量控制测试。随着我们实验室设备的这些新增加和我们已经现代化的生产能力，Ingas将自己定位为生产超高纯度惰性气体的世界领导者”。
爱尔兰AGC公司的NovaChrome色谱系统
引进爱尔兰AGC公司的NovaChrome色谱系统，这是恢复量产的第一步。
即使俄罗斯在马里乌波尔的设备能恢复高纯氖气的生产，或者Ingas公司在乌克兰控制区的备用工厂能恢复高纯氖气的生产，全球的芯片业还需要来自俄罗斯和乌克兰的惰性气体吗？
韩国开始说不！
韩国电子特气公司TEMC成立于2015年，以实现特种气体完全国产化为目标，正在积极推进IPO。
TEMC公司 图源：气体圈子
为了应对俄乌战争爆发后全球氖气价格进一步上涨这一危机，韩国加快了光刻氖气国产化的步伐。2022年10月，SK海力士、半导体专业气体公司TEMC和浦项制铁（POSCO）进行紧密合作，联合开发了一种利用现有设施以低成本生产氖气的方法，正式宣布完成了韩国本地化的氖气生产和技术本地化。
SK海力士公司的氖气来源本土化 图源：百度
SK 海力士解释说，它已经找到了一种与生产半导体生产气体的TEMC和浦项制铁合作生产氖气的方法。过去几年，韩国半导体公司的氖气一直完全依赖进口。由于主要海外生产地局势不稳定（指的是俄乌战争），氖气供应存在不稳定的风险。
TEMC公司设备年生产能力约为22000标准立方米，相当于韩国国内需求的16%。TEMC和浦项制铁两家公司还在研究其他电子特气，包括氪气和氙气的韩国国产替代，用于芯片刻蚀等。
粗制氖气由浦项制铁公司生产，在供应给SK Hynix之前由TEMC进行提纯处理。韩国浦项制铁公司成立于1968年，为全球最大的钢铁制造厂商之一，每年为全球超过六十个国家的用户提供二千六百多万吨钢铁产品, 被美国Morgan Stanley投资银行评定为“全球最具竞争力的钢铁制造商”。氖气是浦项制铁公司的副产品。
韩国浦项制铁公司 图源：浦项制铁公司官网
SK海力士公司计划到2024年将韩国国产氖气的使用率提高到100%！
中国台湾省也在加快氖气本地化进程
中国台积电正在与多家气体供应商合作，打造中国台湾省本土的气体供应生态。台积电还正在评估供应链风险，以确保能够采购2000多种芯片制造所需的材料和化学品，以满足未来的3到5年内建厂和扩充产能计划。
台积电信息技术、材料管理和风险管理高级副总裁JK Lin表示，“我们有一个与供应商合作的具体计划，以本地化部分氖气供应，目前正在购买设备。我们的想法是拥有更多的资源来提高供应链的安全水平。但并不是在本地实现所有的供应。那是不现实的，而且成本很高。”
JK Lin称，建设新的芯片厂通常需要四到五年的时间，所以我们需要制定这样的计划。在疫情和地缘政治不确定性带来的多重破坏中，供应链弹性在过去两到三年中变得越来越重要。JK Lin还表示，虽然增加本地采购很重要，但该战略也有局限性。半导体仍然是一个非常全球化的行业，全球合作至关重要，没有人可以完全靠自己和本地制造任何东西。
据报道，台湾制造氖项目合作方最有可能是位于高雄市临海工业区的中国台湾中钢公司，该公司是中国台湾省最大的钢铁生产商。合作方可能是跨国工业气体供应商林德(Linde)。
中国大陆在加快氖气国产化进程
2023年 2月2日，凯美特气（002549）(002549.SZ)公告宣布，其控股子公司岳阳凯美特电子特气于当天收到ASML子公司Cymer公司发来的合格供应商认证函，凯美特电子特气公司生产的光刻气产品通过了Cymer公司审查，Cymer公司已将凯美特电子特种气体公司光刻气产品列入合格供应商名单。
凯美特电子特气公告图源：百度
凯美特气董秘王虹表示，公司光刻气产品通过ASML子公司的合格供应商认证，是后者对公司在光刻气生产领域的生产能力、产品质量的认可。公司以后进入光刻气行业市场，不再只是第三方代理销售，毛利率更有保障。
众所周知，认证是链接客户和设备商的纽带，只有通过资质认证，才有可能打入头部企业的供应链，打开高端供应渠道。
此外，凯美特气还于2021年相继通过了法国液空、美国相干的稀有气体、混配气认证，电子特气业务开始逐渐放量。目前，凯美特气已建成并投入12套电子特种气体生产及辅助装置。
第一家获得ASML认证的中国电子特气厂商是华特气体(688268.SH)。除了凯美特气，华特气体已实现20多种气体产品的进口替代，通过了ASML和日本GIGAPHOTON株式会社认证。当前，华特气体开发的高纯一氧化碳、高纯一氧化氮等代表产品，已批量供应长江存储等国内头部厂商，成为全国最大的氮化镓厂和碳化硅厂的供应商。
毫无疑问，氖气已经不再短缺。乌克兰和俄罗斯将来生产的惰性气体厂商将面临激烈的市场竞争。
