全球氦气供应受中东局势冲击，半导体产业面临挑战
氦气作为一种稀缺资源，在半导体制造、医学成像、航空航天、化工、光纤通信、粒子物理研究以及科学气球等多个领域发挥着不可或缺的作用。在许多应用场景中，氦气尚无成熟替代品，因此其供应稳定直接关系到相关产业的运行效率与创新能力。
当前，受中东地缘政治紧张局势影响，霍尔木兹海峡的通航受到干扰，使得全球能源运输受到波及。这一变化不仅影响石油与天然气的流通，也对氦气供应链造成连锁反应，特别是对高度依赖氦气的半导体制造行业。
现代先进半导体的制造过程中，指甲盖大小的芯片上可集成数十亿个晶体管。要在如此微小的尺度上实现高精度操作，整个工艺必须在原子层面进行精确控制，这通常是在直径达12英寸的晶圆上完成的。
在众多用于半导体制造的化学物质和气体中，氦气因其低温特性、优异的导热性能、化学惰性、微小分子尺寸和高扩散能力而成为不可替代的关键气体。它广泛应用于制造流程的多个环节，从材料输送、等离子体刻蚀的稀释，到晶圆冷却和系统检测，都离不开氦气的支持。
据IDTechEx在其发布的《2025-2035年半导体及相关领域氦气应用：市场、趋势与预测》报告中预测，至2035年，半导体行业对氦气的需求将增长超过五倍。
图示来源：IDTechEx《2025-2035年半导体及更多领域的氦气应用：市场、趋势与预测》
在具体生产流程中，氦气作为沉积工艺中的载气、等离子体刻蚀的稀释剂，以及用于晶圆冷却以减少热应力导致的变形，都是不可或缺的。在5纳米以下芯片制造中，氦气对极紫外光刻（EUV）技术的运作尤为关键。在人工智能与高性能计算等新兴应用中，氦气在设备和晶圆冷却方面也扮演着关键角色。
此外，氦气在制造设施中用于管道和设备的泄漏检测，以及营造超洁净的工艺环境。
为何卡塔尔在氦气贸易中占据核心地位？
全球氦气主要储存在卡塔尔、美国、阿尔及利亚、俄罗斯、加拿大和中国等地。卡塔尔不仅拥有最大储量（超过100亿立方米），同时也是全球第二大氦气生产国，产量占全球总量的三分之一以上。
氦气通常作为天然气处理的副产品被提取，其在天然气中的浓度较低，通常介于0.3%至0.5%之间。分离氦气的过程包括低温分离、膜分离、变压吸附（PSA）等技术，随后还需低温液化以便运输。由于这些工序资本投入高，通常只有大规模天然气处理设施才具备经济可行性。
卡塔尔的拉斯拉凡（Ras Laffan）氦气处理设施正是这类高效率设施的代表。然而，近期该设施因局势影响而减产，直接导致全球氦气市场出现供应紧张与价格波动。
半导体行业如何应对氦气供应波动？
氦气本身具有高度渗透性，日常泄漏率约为每天1%，因此难以长期大量储存。事实上，它也是用于泄漏检测的气体之一。这使得晶圆制造企业必须保持稳定的供应以维持正常生产。
尽管台积电（TSMC）等主要晶圆厂通常会持有数月的库存，并配备氦气回收系统，但如果供应中断持续较长时间，将不可避免地影响生产节奏，甚至造成工厂停摆。
尤其在AI和高性能计算推动的5纳米以下先进制程芯片需求持续增长的背景下，氦气的稀缺性将更加突出。
此外，半导体制造企业所在国家的氦气来源多样化程度也将影响其供应链韧性。例如，台湾约60%的氦气来自卡塔尔和美国，而韩国2025年的数据显示，其约65%的氦气依赖于卡塔尔供应。
为应对潜在供应风险，三星、SK海力士等企业已与林德和空气产品公司等供应商签订长期采购协议，以确保来自美国等地的稳定氦气供应。
是否存在其他氦气供应路径？
尽管天然气伴生气仍是氦气生产的主要来源，但美国和加拿大等地也存在一些地质热点区域，其氦气浓度可达0.3%至10%。这为中小型企业进入氦气开采领域提供了可能。
IDTechEx的报告指出，采用膜分离和变压吸附（PSA）等低资本投入的分离技术，可有效从这些高浓度区域提取和提纯氦气。企业可根据具体工艺需求选择单独使用PSA、膜分离或组合方案。
IDTechEx对氦气市场的展望
面对持续的供应压力，半导体制造业可能会更积极地推动氦气回收和使用效率的提升。例如，在磁共振成像（MRI）设备中，现代系统已通过闭环技术实现氦气的再利用，显著降低了补充需求。
值得注意的是，过去二十年间，市场曾四次出现明显氦气短缺，每次都会影响市场供需与价格波动。因此，依赖氦气的行业普遍建立了多源供应策略，以应对短期风险。
然而，本次供应危机的持续时间将决定其对行业的影响程度。如果市场波动持续，将进一步推动氦气供应链的多元化发展，减少对单一国家的过度依赖，转而建立更平衡、更具弹性的全球供应体系。
IDTechEx发布的《2025-2035年氦气市场报告：应用、替代方案与回收利用》深入分析了氦气的生产、应用趋势，以及各行业在面对长期供应挑战时的应对策略，包括回收技术应用和替代方案的探索。
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