引言

在“工业皇冠上的明珠”系列中，还有一个容易被忽视的“明珠”，那就是电子特气。

 

准确来说，是工业气体中的氖气、氦气、电子特气等一系列气体。

可能比起什么打火机垫片、圆珠笔笔芯、远程养狗，这才是目前急需摘下的“工业明珠”。

近日，中国煤炭工科集团宣布，全球首套3.6万Nm3/d含氦煤层气提取高纯氦气装置成功开车，我国高纯氦气取得重大突破。

这是一个好消息，但距离我国的“电子特气”摆脱“卡脖子”问题，还远远不够。

电子特气，要争一口“气”

上到一杯啤酒，下到核磁共振、飞天入海，都需要用到工业气体。

光是一个芯片，在生产过程中就需要用到上百种气体，他们统称为电子特种气体，简称“电子特气”。

我们在低端的工业气体上可谓是又大又强，就比如给可口可乐注二氧化碳，就是湖南的凯美特气干的活。

但是如氦气这种广泛应用于造芯片、火箭、飞机、超导等的气体，对外依存度却超过了95%。

电子特气被称为“芯片制造的血液”，稀土被称为“制造业的维生素”，这俩的定位，都是需求量可能不高，但不能没有。

但如果说在稀土上，我国已经彻底翻身做主人，连外国人都要看我们脸色行动，那么在电子特气上，还有很长的一段路要走。

就像那个比方：“谁家厨子做菜还要从种菜开始？”

我们造个芯片还得攻克电子特气的难题，可就连光刻机王者如阿斯麦，用的电子特气也是进口的。

曾经是进口德国、美国、日本的，现在还加了来自中国的供应商。

在外界对我国芯片产业的封锁之下，我们不得不“从盘古开天辟地起开始种菜”。

从钢瓶开始做起的电子特气

在生产芯片的过程中，要用到上百种电子特气。

虽说即使在全球，电子特气的市场规模都不大，也才50亿美元左右，但小小“一口气”，却十分简单地卡了我们的脖子。

制造的芯片纳米制程越小，对电子特气的纯度要求就越高。

制造5—7纳米的芯片，要求的纯度能高达13N，也就是99.99999999999%，百分比中有13个“9”。

为了达到纯度的要求，就连用来装气体的钢瓶都得用进口设备处理。

就曾有中国的工业气体企业，试图找中国钢厂生产钢瓶，替代进口的。

在接下订单的时候钢厂信誓旦旦表示能做，可等气充进去之后，才发现由于钢厂无法做到把表面“清洗”干净，最终气体的纯度不合格。

最终，我国的气体企业高价进口了钢瓶处理设备。

不过这是几年前的事情了，不知道现在我们拥有了这项技术没有。

如果有的话，这都不是“从种菜开始做饭”，而是“从育苗开始做饭”了。

一方面是我们提纯技术不足，另一方面，有的气体国内储量少、品位低，提纯难度更大，对进口就更为依赖。

在半导体制造过程中，电子特气是甚至是第二大材料，占比高达14%。

而这类气体，却有85%来自全球四大巨头：德国林德集团、法国液化空气、日本酸素控股以及美国空气化工。

因为几大寡头垄断了技术，所以毛利往往很高，有的企业高达60%左右。

原本，我们是没有这个“卡脖子”烦恼的，毕竟曾经我们“缺芯少屏”，造不出来当然不需要考虑这些。

可现在，我国的半导体产业已经有了极大发展，曾经“缺芯少屏”的问题已经在逐步解决，对电子特气的需求，也在逐年稳步上升。

曾经，日本为了和韩国竞争半导体行业，禁止向韩国出口电子特气，反而倒逼韩国自主研制电子特气提取技术。

现在，日本针对的对象就轮到了我们。

2023年7月23日，在参加G7之后指定的，日本针对我国半导体行业的出口禁令正式施行，其中就包含电子特气，如氟化氢、氮气、氩气等10种高纯气体。

另一方面，即使我国技术突破了，还得等两到三年的客户审核。

毕竟是高精尖技术，就算有厂家把这些电子特气生产出来了，还要得到验证才能入了卖家的眼。

一般情况下，光是验证的过程，就要2—3年。

但好处也很明显，一旦验证通过，除非倒闭，这个客户就基本不会跑。

最近建成的高纯氦气提取装置可能也是这样，虽说是建成了，但想它运用到工业中，恐怕还要再等几年。

如今，我国已有部分企业有生产电子特气的能力，并且通过了客户验证。

如华特气体，研发的光刻气就通过了ASML的验证，成为通过认证的全球唯四的气体公司之一，目前已经能够生产50种以上的特种气体。

这也是让我国电子特气从零到有的先行者。

根据TECHECT的数据，预计2023年，我国的电子特气市场规模可以达到249亿元。

毕竟近年来，半导体、光伏、医用器械等项目都在突破，需求也在不断增长，等半导体行业走过下行周期，必将迎来又一波增长。

 

电子特气，哪些在被“卡脖子”，

哪些技术突破了？

 

高纯度氖气就是“光刻气”之一，曾经全球70%的氖气都是由乌克兰提供。

因为“懂得都懂”的原因，乌克兰氖气断供，价格暴涨20倍，一时达到了1.5万元每立方米的价格。

2023年年初，另一个“产氖大国”俄罗斯，也宣布限制氖气出口，氖气价格又一次暴涨。

如果真的一点氖气都买不到，整个半导体产业都得瘫痪。

为此，国内的氖气供应商开始了加速成长。

想要自主提取氖气，那就必须拥有空气分离设备。

也就是将某种特定气体从空气中分离出来，并且达到一定的纯度的设备。

如制氧机就是典型的空分设备，也是最初的空分设备之一。

有的煤炭工厂需要制氧，数量高达每小时100万立方米，也就是每小时要提取500万立方米的空气。

神华宁煤原本要进口，但外企的报价太高，一台每小时制氧10万立方米的设备高达5亿，原定的10台加上备用的2台，花费就是60亿。

为了节约成本，其中6台引进了国内的设备生产商杭氧股份，和国外企业同台竞技。

最后的结果，是国内的企业耗资低、能耗低、产氧质量还更好，从此大型空分设备有了国产。

有了大型空分设备，我国氖气的自主生产，这才提上日程。

氖气在空气中的含量仅有0.9%。

相比氧气高达20%的在空气中的含量，氖气差别太大，制氧机和提取氖气的设备，技术要求也天差地别。

但因为有了前面的经验，到现在，我国制造生产的氖气，占全球市场的份额已经高达40%。

正是国产设备的推进，国内的氖气价格，才没有在各种外部因素的影响下，无限制地涨价，成为半导体行业发展的绊脚石。

提起氦气，一般人想到的可能是街边卖的绑在一起的气球。

但因为氦气成本比氢气高几十倍，所以不少黑心商贩卖的其实是氢气球。

氦气则有更多的用途，就如火箭液体燃料的压送剂、反应堆冷却器、填充灯泡、制造超导设备等等，这可能也是它价格更贵的原因。

它也是电子特气的一种。

氦气在宇宙中的含量极高，在地球的大气层内却很少，占比仅有百万分之5.2。

所以说，在人类科技能够达到冲出地球大批量采集氦气前，这都是不可再生资源。

因为从空气中提取氦气实在是太难，现在更多的是从天然气中提取氦气。

而我国的天然气又是氦气含量较低的一种，仅仅占了全球2%，而美国的氦气储备量，则一度高达40%。

当然，依照现在的关系，美国人是不愿意把氦气卖给我们的，

我们现在的最大氦气进口商来自卡塔尔，但卡塔尔的设备也来自美国，很难不受“长臂管辖”的影响。

不仅是美国人不愿意卖给我们，就连他们自己都几乎没有氦气能用了。

由于美国氦私有化法案的原因，他们在廉价“促销式”地卖了几年的氦气之后，现在其实也面临着氦气短缺的问题。

近几年，因为工艺和技术的突破，我国氦气的对外依存度从95%降到了92%。

但毕竟总量就在这里了，再怎么增长，都有天花板。

这一次，前文提到的煤层气提取高纯氦气装置启动，相信这一新装置的实现，能为氦气国产实现新的突破。

在2023年7月起，日本对我国限制出口的气体中，就有氟化氢。

这是日本的老手段了，日本的半导体虽说已经不太行了，但半导体关键的氟化氢技术还是由日本企业垄断。

早在2019年，日本就针对韩国实施了出口管制，结果刺激得韩国的研发人员发愤图强，到2019年实现了氟化氢的国产化。

氟化氢

在我国，能生产高纯度氟化氢的企业也有，如永和股份等，但也是和韩国一样，能产，但距离日本的水平还有一定差距。

半导体这口“气”，必须争

根据《重点新材料首批应用示范指导目录》的规划，超高纯氤气、氧气、氢气、氦气等已经被列为重点新材料。

目前，国内也有了一批在工业气体上“专精特新”的小巨人企业。

如杭氧股份、侨源股份、华特气体、凯美特气等。

这些企业已经站到了国际工业用气市场的第二梯队。

相信随着我国工业用气技术的突破，未来将会有更多企业涌现出来。

这个未来或许还很远，但半导体这口“气”，我们不能让他“卡”在“脖子”上。