电子气体国产化加速：芯片制造的隐形关键正在突围

在芯片制造这一精密复杂的领域中，电子气体虽看似低调，却如同人体的血液一般，发挥着不可或缺的关键作用。它贯穿于光刻、刻蚀、掺杂、CVD(化学气相沉积)、扩散等众多核心工艺环节，是半导体产业得以稳健发展的重要支撑。随着芯片制造技术朝着更先进的制程节点不断迈进，如 2nm 制程的探索，电子气体的纯度、稳定性以及供应安全性，已逐渐成为决定芯片良率与成本控制的核心要素。

电子气体：芯片制造的隐形支柱与国产化挑战

电子气体可大致划分为电子大宗载气(如氮气、氩气、氢气等)和电子特气(如三氟甲烷、六氟化硫、氯化氢等)两大类别。在光刻工艺里，氩气常用于激光发生器的气体混配，为光刻过程提供稳定的激光输出环境;刻蚀工艺中，氟系气体凭借其独特的化学性质，能够精准地对硅基材料进行选择性去除，实现芯片精细结构的雕琢;而在 CVD 沉积工艺中，硅烷、氨气等气体则承担着薄膜堆积的重任，它们在高温、高压等特定条件下发生化学反应，在晶圆表面沉积出均匀、高质量的薄膜，为芯片的后续制造奠定基础。

对电子气体纯度的极致追求，是芯片制造工艺的显著特点。每一种电子气体的纯度通常需达到 ppb(十亿分之一)级别，对其中杂质，如水分和氧含量的控制更是近乎严苛。哪怕极其微量的杂质存在，都可能在芯片制造过程中引发晶格缺陷、膜层不均匀等问题，严重时甚至会大幅缩短器件的使用寿命，进而影响芯片的整体性能与质量。

为了满足如此高的纯度要求，国产分析设备不断发力创新。例如，光腔衰荡光谱仪等先进设备已逐步实现国产化，并成功替代进口仪器。这类设备能够对电子气体中的微量杂质进行实时在线监测，为生产过程提供精准的数据反馈，有力地保障了芯片制造过程中电子气体的高质量供应，为提升芯片良率提供了坚实的技术支撑。

供应链安全与国产化进展

经过多年的发展与积累，国内电子气体产业已取得显著进步，目前能够覆盖超过 100 种气体的生产，典型的 Fab 厂(晶圆制造厂)所需的 60 - 70 种气体，国内基本都具备供应能力。像成都宏锦化工等企业，在电子大宗气体领域成功实现技术突破与规模化生产，打破了国际供应商的长期垄断，已稳定地为华润、芯粤能等 Fab 厂供应电子大宗气体，保障了这些企业的正常生产运营，提升了国内半导体产业在大宗气体供应方面的自主性与安全性。

然而，电子气体属于危险化学品的特性，给产业发展带来了诸多挑战。国家出于安全考虑，要求电子气体生产厂必须设立在化工园区，而半导体厂为了便于产业集聚、人才交流以及配套设施共享等，通常建在工业园区。这种区域规划上的差异，导致了电子气体运输距离增加、运输过程中的安全风险上升，同时也加大了安全管理的难度与成本。

尽管面临上述挑战，地方政府积极探索解决方案，部分地区已开始试点允许在 Fab 厂周边设立电子气体生产厂，但目前存在限定供货对象为单一客户的情况。这一限制虽然在一定程度上保障了安全，但也导致了电子气体生产厂的产能利用率较低，企业难以实现规模经济，不利于产业的高效发展。因此，迫切需要进一步优化相关政策，在确保安全的前提下，支持电子气体生产企业灵活扩产，并构建多点供应体系，以提升产业的整体竞争力与供应稳定性。

在芯片制造的前沿领域，如存储芯片与高层堆叠结构的制造中，氦、氪、氙等稀有气体的需求正急剧增长。氦气作为一种重要的工业气体，其主要获取途径是从天然气伴生矿中提取。但中国的氦气储量相对有限，自给率仅约 7%，这使得国内氦气供应对国际市场存在较高依赖，价格也极易受到地缘政治等因素的影响而剧烈波动。

氪与氙则可从空气中提取，但在过去，国内空分设备普遍未配备相应的提取装置，导致这两种稀有气体的供应一度紧张。近年来，随着国内对半导体产业关键材料供应安全的重视程度不断提高，空分产能逐步扩张，相关企业开始积极布局稀有气体提取模块。预计在不久的将来，这将有效缓解氦、氪、氙等稀有气体的供应 “卡脖子” 问题，进一步提升国内半导体产业供应链的自主性与稳定性。

从材料到战略资源

电子气体早已不仅仅是芯片制造过程中的基础材料，其战略意义在全球半导体产业竞争日益激烈的当下愈发凸显，已成为半导体产业链安全的核心战略资源。

回顾电子气体国产化的历程，这是一段充满挑战与突破的征程。国内企业在技术创新方面持续发力，通过加大研发投入、与高校和科研机构开展深度产学研合作等方式，逐步攻克了高纯气体提纯、杂质控制、气体混配等一系列关键核心技术难题。部分企业已在一些高端电子气体产品上实现重大突破，产品纯度和质量达到国际先进水平，成功打破了国外企业的长期技术垄断，实现了进口替代。

政策层面，国家和地方政府纷纷出台一系列鼓励支持政策。将电子特气纳入 “十四五” 新材料重点发展领域，从产业规划、资金扶持、税收优惠等多方面给予全方位支持。部分地区设立专项基金，专门用于支持电子气体企业的研发与产业化项目，为企业创新发展注入强大动力。

产业协同方面，国内半导体产业链上下游企业紧密合作，形成了强大的合力。晶圆制造企业积极与电子气体供应商开展合作，共同进行产品认证和工艺优化，加速国产电子气体在生产线上的导入与应用。设备制造企业也与电子气体企业协同创新，针对电子气体的特殊性质和应用需求，研发定制化的生产、存储和输送设备，为电子气体产业的发展提供了有力的装备支撑。

展望未来，随着芯片制造技术的不断进步，先进制程对电子气体质量和性能的要求将持续攀升。电子气体将从幕后走向台前，在芯片性能提升、成本降低等方面发挥更为关键的作用。国内电子气体企业应抓住这一历史机遇，继续加大技术创新投入，不断提升产品质量和服务水平，拓展产品种类和应用领域，进一步提高国产化率。同时，政府、企业和科研机构应继续加强合作，完善产业生态，共同推动电子气体产业实现高质量发展，为我国半导体产业的自主可控、安全发展提供坚实保障，助力我国在全球半导体产业竞争中占据更加有利的地位。