在芯片制造這一精密復(fù)雜的領(lǐng)域中，電子氣體雖看似低調(diào)，卻如同人體的血液一般，發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵作用。它貫穿于光刻、刻蝕、摻雜、CVD(化學(xué)氣相沉積)、擴(kuò)散等眾多核心工藝環(huán)節(jié)，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以穩(wěn)健發(fā)展的重要支撐。隨著芯片制造技術(shù)朝著更先進(jìn)的制程節(jié)點(diǎn)不斷邁進(jìn)，如 2nm 制程的探索，電子氣體的純度、穩(wěn)定性以及供應(yīng)安全性，已逐漸成為決定芯片良率與成本控制的核心要素。

電子氣體：芯片制造的隱形支柱與國(guó)產(chǎn)化挑戰(zhàn)

電子氣體可大致劃分為電子大宗載氣(如氮?dú)狻鍤?、氫氣?和電子特氣(如三氟甲烷、六氟化硫、氯化氫等)兩大類(lèi)別。在光刻工藝?yán)?，氬氣常用于激光發(fā)生器的氣體混配，為光刻過(guò)程提供穩(wěn)定的激光輸出環(huán)境;刻蝕工藝中，氟系氣體憑借其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，能夠精準(zhǔn)地對(duì)硅基材料進(jìn)行選擇性去除，實(shí)現(xiàn)芯片精細(xì)結(jié)構(gòu)的雕琢;而在 CVD 沉積工藝中，硅烷、氨氣等氣體則承擔(dān)著薄膜堆積的重任，它們?cè)诟邷?、高壓等特定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在晶圓表面沉積出均勻、高質(zhì)量的薄膜，為芯片的后續(xù)制造奠定基礎(chǔ)。

對(duì)電子氣體純度的極致追求，是芯片制造工藝的顯著特點(diǎn)。每一種電子氣體的純度通常需達(dá)到 ppb(十億分之一)級(jí)別，對(duì)其中雜質(zhì)，如水分和氧含量的控制更是近乎嚴(yán)苛。哪怕極其微量的雜質(zhì)存在，都可能在芯片制造過(guò)程中引發(fā)晶格缺陷、膜層不均勻等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)蠓s短器件的使用壽命，進(jìn)而影響芯片的整體性能與質(zhì)量。

為了滿(mǎn)足如此高的純度要求，國(guó)產(chǎn)分析設(shè)備不斷發(fā)力創(chuàng)新。例如，光腔衰蕩光譜儀等先進(jìn)設(shè)備已逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并成功替代進(jìn)口儀器。這類(lèi)設(shè)備能夠?qū)﹄娮託怏w中的微量雜質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，為生產(chǎn)過(guò)程提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)反饋，有力地保障了芯片制造過(guò)程中電子氣體的高質(zhì)量供應(yīng)，為提升芯片良率提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

供應(yīng)鏈安全與國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與積累，國(guó)內(nèi)電子氣體產(chǎn)業(yè)已取得顯著進(jìn)步，目前能夠覆蓋超過(guò) 100 種氣體的生產(chǎn)，典型的 Fab 廠(晶圓制造廠)所需的 60 - 70 種氣體，國(guó)內(nèi)基本都具備供應(yīng)能力。像成都宏錦化工等企業(yè)，在電子大宗氣體領(lǐng)域成功實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破與規(guī)?；a(chǎn)，打破了國(guó)際供應(yīng)商的長(zhǎng)期壟斷，已穩(wěn)定地為華潤(rùn)、芯粵能等 Fab 廠供應(yīng)電子大宗氣體，保障了這些企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，提升了國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在大宗氣體供應(yīng)方面的自主性與安全性。

然而，電子氣體屬于危險(xiǎn)化學(xué)品的特性，給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。國(guó)家出于安全考慮，要求電子氣體生產(chǎn)廠必須設(shè)立在化工園區(qū)，而半導(dǎo)體廠為了便于產(chǎn)業(yè)集聚、人才交流以及配套設(shè)施共享等，通常建在工業(yè)園區(qū)。這種區(qū)域規(guī)劃上的差異，導(dǎo)致了電子氣體運(yùn)輸距離增加、運(yùn)輸過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)上升，同時(shí)也加大了安全管理的難度與成本。

盡管面臨上述挑戰(zhàn)，地方政府積極探索解決方案，部分地區(qū)已開(kāi)始試點(diǎn)允許在 Fab 廠周邊設(shè)立電子氣體生產(chǎn)廠，但目前存在限定供貨對(duì)象為單一客戶(hù)的情況。這一限制雖然在一定程度上保障了安全，但也導(dǎo)致了電子氣體生產(chǎn)廠的產(chǎn)能利用率較低，企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，不利于產(chǎn)業(yè)的高效發(fā)展。因此，迫切需要進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)政策，在確保安全的前提下，支持電子氣體生產(chǎn)企業(yè)靈活擴(kuò)產(chǎn)，并構(gòu)建多點(diǎn)供應(yīng)體系，以提升產(chǎn)業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力與供應(yīng)穩(wěn)定性。

在芯片制造的前沿領(lǐng)域，如存儲(chǔ)芯片與高層堆疊結(jié)構(gòu)的制造中，氦、氪、氙等稀有氣體的需求正急劇增長(zhǎng)。氦氣作為一種重要的工業(yè)氣體，其主要獲取途徑是從天然氣伴生礦中提取。但中國(guó)的氦氣儲(chǔ)量相對(duì)有限，自給率僅約 7%，這使得國(guó)內(nèi)氦氣供應(yīng)對(duì)國(guó)際市場(chǎng)存在較高依賴(lài)，價(jià)格也極易受到地緣政治等因素的影響而劇烈波動(dòng)。

氪與氙則可從空氣中提取，但在過(guò)去，國(guó)內(nèi)空分設(shè)備普遍未配備相應(yīng)的提取裝置，導(dǎo)致這兩種稀有氣體的供應(yīng)一度緊張。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵材料供應(yīng)安全的重視程度不斷提高，空分產(chǎn)能逐步擴(kuò)張，相關(guān)企業(yè)開(kāi)始積極布局稀有氣體提取模塊。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，這將有效緩解氦、氪、氙等稀有氣體的供應(yīng) “卡脖子” 問(wèn)題，進(jìn)一步提升國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的自主性與穩(wěn)定性。

從材料到戰(zhàn)略資源

電子氣體早已不僅僅是芯片制造過(guò)程中的基礎(chǔ)材料，其戰(zhàn)略意義在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的當(dāng)下愈發(fā)凸顯，已成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈安全的核心戰(zhàn)略資源。

回顧電子氣體國(guó)產(chǎn)化的歷程，這是一段充滿(mǎn)挑戰(zhàn)與突破的征程。國(guó)內(nèi)企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新方面持續(xù)發(fā)力，通過(guò)加大研發(fā)投入、與高校和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展深度產(chǎn)學(xué)研合作等方式，逐步攻克了高純氣體提純、雜質(zhì)控制、氣體混配等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)難題。部分企業(yè)已在一些高端電子氣體產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)重大突破，產(chǎn)品純度和質(zhì)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，成功打破了國(guó)外企業(yè)的長(zhǎng)期技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代。

政策層面，國(guó)家和地方政府紛紛出臺(tái)一系列鼓勵(lì)支持政策。將電子特氣納入 “十四五” 新材料重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、資金扶持、稅收優(yōu)惠等多方面給予全方位支持。部分地區(qū)設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)基金，專(zhuān)門(mén)用于支持電子氣體企業(yè)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力。

產(chǎn)業(yè)協(xié)同方面，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)緊密合作，形成了強(qiáng)大的合力。晶圓制造企業(yè)積極與電子氣體供應(yīng)商開(kāi)展合作，共同進(jìn)行產(chǎn)品認(rèn)證和工藝優(yōu)化，加速?lài)?guó)產(chǎn)電子氣體在生產(chǎn)線上的導(dǎo)入與應(yīng)用。設(shè)備制造企業(yè)也與電子氣體企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，針對(duì)電子氣體的特殊性質(zhì)和應(yīng)用需求，研發(fā)定制化的生產(chǎn)、存儲(chǔ)和輸送設(shè)備，為電子氣體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的裝備支撐。

展望未來(lái)，隨著芯片制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，先進(jìn)制程對(duì)電子氣體質(zhì)量和性能的要求將持續(xù)攀升。電子氣體將從幕后走向臺(tái)前，在芯片性能提升、成本降低等方面發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用。國(guó)內(nèi)電子氣體企業(yè)應(yīng)抓住這一歷史機(jī)遇，繼續(xù)加大技術(shù)創(chuàng)新投入，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平，拓展產(chǎn)品種類(lèi)和應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)化率。同時(shí)，政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)合作，完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)，共同推動(dòng)電子氣體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主可控、安全發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障，助力我國(guó)在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)更加有利的地位。