電子特氣—氖，光刻機也同樣需要“呼吸”
這一系列陰霾之中，又看到了一條消息，由于目前的特殊情況，氖氣產量大減，半導體產業可能又雙叒叕要遭受打擊。
氖氣是什么？不知道你還記不記得中學化學中的一個名詞叫惰性氣體。沒錯，氖就是惰性氣體的一員，化學符號Ne，在原子中排行老十，惰性氣體家族老二，氖氣在空氣中就有存在，通電后氖氣能夠發出橙紅色的光芒，這種亮麗的顏色也被用在霓虹燈中。那么這霓虹燈中的惰性氣體又是怎么影響著芯片產業的呢？
還記得荷蘭那家阿斯麥嗎？它的主要產品是對刻機，作為被卡脖子的代表，光刻機想必大家都不陌生，光刻機這種高端玩意兒當然不是裝個燈泡就能用了。通過刺激原子使電子躍遷，釋放出的輻射能量產生的增強光子束，也就是常說的激光。光刻機正是利用激光描繪出一顆顆芯片，強大的激光光源也正是光科技的核心難點之一。
光刻機用來產生激光的氣體主要有（Ar、F、Ne混合；Kr、Ne混合；Ar、Ne混合；Ar、Xe、Ne混合），可以看到無一不包含氖氣，沒有了氖氣，光刻機也會無法呼吸。而烏克蘭則是世界最大的氖氣產地，一人獨占70%，隨著戰事的焦灼，氖氣的供應已經打上一個大大的問號，高企的芯片價格可能會再創新高。
當然，半導體產業中用到的氣體不止氖氣一種，點子產業用的氣體大致可以分為特種氣體和大宗氣體，大宗氣體主要是氮氣、氬氣等保護氣。He、氧氣、氫氣等反應氣體，特種氣體則是半導體制造中用到的各類氣體的總和，離子注入、光刻、刻蝕、摻雜等環節，要用到數十種不同氣體，氖氣也是其中一員。
可能有人會認為氣體這東西看不見摸不著，生產芯片能用多少？非也，這些氣體在芯片制造的各個過程中不可或缺，因此用量不少。芯片制造用到的多種材料中，除了硅晶圓本身外，占比最大的就是電子氣體，比光刻膠、化學試劑之類的都高？電子氣體的重要性不亞于氧氣之于人類。2018年全球一共賣出了43億美元的電子氣體，光國內市場就有20億美元，獨占四成多。隨著國內中芯、長江、長鑫等產能的不斷擴張，國內電子氣體市場2024年預計相比2018年接近翻倍，達到230億人民幣。
記得2019年日韓爆發了一輪貿易戰，日本限制了幾種半導體材料的對韓出口，其中就有氟化氫這種電子氣體。日本之所以能夠用氟化氫制裁韓國，仰仗的是自己超高純度氟化氫的壟斷。
看似簡單的氣體想要達到芯片制造級別的標準，可不是簡單的99%純度就OK的，電子級的特種氣體純度往往要六個九（99.9999%）起步，千足金只能自嘆不如，不得不服老啦。經過一系列的精餾、吸附等過程，終于得到了高達99.99%純度的氣體，但這還沒完。隨著如今芯片制程不斷下探，對于氣體純度的要求也逐漸苛刻。七納米的要求是28納米的100倍，剛搞出來六個九的純度，又得繼續提純，這也是為何看似簡單的特種氣體，壁壘卻如此之高。
另外，芯片制造過程中，很多時候用到的并不是一種氣體，而是好幾種氣體的混合，例如光刻氣體，就是氖氣與不同氣體的混合。在如此高的純度下，要達到特定的氣體混合比例，同樣是一項巨大的挑戰。國內材料技術一直處于短板，許多卡脖子的領域最大的難題往往是材料。2018年的國內特種氣體市場，五家外企占了接近百分之。90的份額，國內公司加起來只有12%。這幾家公司經過幾十上百年的發展，產品線齊全，英特爾、三星、臺積電、中芯、長江存儲等國內外知名公司都是他們的客戶。老牌資本主義國家一直牢牢把持著特種氣體的主導權，但中美貿易戰與日韓貿易戰也讓所有人明白了獨立自主的重要性。國家科技部在2009年就頒布政策鼓勵電子材料專用氣體的，迄今為止已有多個部門提出了對電子氣體發展的布局。經過這么多年的發展，國內企業已經在含氟氣體上取得了不錯的進展。三氟化氮，一種半導體生產的蝕刻劑，在芯片生產與面板制造中扮演著重要角色。國內的三氟化氮產量已經能夠占到全球的三成。雖然與國外材料巨頭還有著看得見的差距，但國產也堅定地走在路上，不斷向前，用心創未來。
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