惰性氣體在全球半導(dǎo)體制造工藝中有重要的應(yīng)用

莫斯科國立技術(shù)大學(xué)開設(shè)了一個(gè)重要的生產(chǎn)設(shè)施，用于生產(chǎn)純氖氣，以填補(bǔ)全球惰性氣體的短缺，給予莫斯科部分控制權(quán)，并為具有戰(zhàn)略重要性的原材料的出口量提供巨大的出口潛力。

氖是一種稀有氣體，包括氬、氙和氪。最重要的是它們的化學(xué)活性很低。在任何情況下，它們都不會與其他元素發(fā)生反應(yīng)。這決定了它們對不同行業(yè)的價(jià)值。

什么是霓虹燈？

霓虹燈通常與發(fā)光標(biāo)志相關(guān)聯(lián)。因此，氖和其他惰性氣體用于屏蔽，但今天氖的主要用途是用于半導(dǎo)體生產(chǎn)。氖的使用有助于深紫外光的光刻，并有助于準(zhǔn)分子激光器和可生產(chǎn)現(xiàn)代半導(dǎo)體的技術(shù)的運(yùn)行。全球約70%的氖氣生產(chǎn)用于微芯片行業(yè)，每年需要約540噸氖氣。工業(yè)上沒有其他惰性氣體的替代品，也沒有預(yù)期。

為什么會出現(xiàn)短缺？

氖不是一種稀有礦物，在數(shù)量有限的礦床中發(fā)現(xiàn)。事實(shí)上，氖在全球大氣中分布均勻，約占整個(gè)行星大氣的0.002%。然而，它的提取極其困難，從海水中提取金也是如此。

大多數(shù)惰性氣體是鋼鐵工業(yè)的副產(chǎn)品。然而，當(dāng)今鋼鐵工業(yè)使用的大多數(shù)現(xiàn)代技術(shù)和工藝不會導(dǎo)致惰性氣體的釋放，但它們將在上個(gè)世紀(jì)后蘇聯(lián)時(shí)期建造的“過時(shí)”工廠中發(fā)揮作用。俄羅斯在其生產(chǎn)設(shè)施中生產(chǎn)了世界上大部分的氖和氬，烏克蘭負(fù)責(zé)清潔。

俄羅斯和烏克蘭共同為世界市場提供了約50-55%的惰性氣體供應(yīng)。作為這種影響的一個(gè)例子，美國90%的惰性氣體總消耗量來自這些工廠。

由于新冠肺炎的供應(yīng)鏈問題，惰性氣體生產(chǎn)出現(xiàn)赤字，全球瘋狂的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過供應(yīng)?，F(xiàn)在，烏克蘭工廠的關(guān)閉和對俄羅斯的制裁使局勢進(jìn)一步惡化。

從2021中期到2022年2月，惰性氣體的價(jià)格翻了四番。在對俄羅斯實(shí)施制裁后，莫斯科宣布限制原材料和純惰性氣體的出口。目前的價(jià)格大約是歐洲市場天然氣當(dāng)前價(jià)格的1000倍。沒有立即短缺的原因是，在該領(lǐng)域運(yùn)營的大多數(shù)半導(dǎo)體公司擁有大量的惰性氣體工業(yè)儲備。這防止了材料價(jià)格的增加立即轉(zhuǎn)化為實(shí)際芯片成本的增加。但這些工業(yè)儲備現(xiàn)在正在枯竭。

供應(yīng)鏈中的替代方案

中國也是氖、氬和氙的主要生產(chǎn)國。中國的芯片制造商幾乎沒有受到供應(yīng)危機(jī)的影響。一般而言，小生產(chǎn)者遭受的損失最大，無法維持大量的物質(zhì)儲備。但這些資源也很稀少，盡管俄羅斯資源可以維持供應(yīng)。

在新場地生產(chǎn)惰性氣體的準(zhǔn)備工作至少需要9個(gè)月，而世界各地合適場地的可用性非常低，限制了生產(chǎn)的可能性。在更資本主義的社會中，這還有其他不利因素，因?yàn)榻⑿碌亩栊詺怏w工廠需要大量投資，但隨著供應(yīng)形勢的穩(wěn)定，也有回報(bào)和投資成本，但這取決于俄羅斯取消制裁。

俄羅斯在這方面具有優(yōu)勢，因?yàn)樗呀?jīng)是世界上最大的惰性氣體原材料生產(chǎn)國，并具備為技術(shù)目的凈化這些惰性氣體的必要能力。它還擁有實(shí)驗(yàn)室設(shè)施，莫斯科國立技術(shù)大學(xué)的開辦證明了這一點(diǎn)。到2022年底，該實(shí)驗(yàn)室的氖氣產(chǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)到每年70000立方米，占全球產(chǎn)量的10%以上。計(jì)劃將該值提高2.5倍，這將使俄羅斯成為這些產(chǎn)品的唯一全周期全球制造商。大多數(shù)面向出口市場