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      地緣沖突導致惰性氣體價格暴漲,激光和半導體行業深受影響

      激光制造網 來源:老0ne2023-05-31 我要評論(0 )   

      基于惰性氣體的氣體激光器已經存在半個多世紀?;蛟S,很多人都認為這類激光器已經被更先進的激光二極管技術所取代,事實也是如此,除了少數關鍵應用之外——氬離子和氦...

      基于惰性氣體的氣體激光器已經存在半個多世紀?;蛟S,很多人都認為這類激光器已經被更先進的激光二極管技術所取代,事實也是如此,除了少數關鍵應用之外——氬離子和氦氖氣體激光器在半導體領域仍被廣泛使用。近年來,半導體芯片制程逐步縮小,光刻機光線細度同步提高,客觀上要求其核心部件激光發生器所需的混合特種氣體中高純度氖氣占比提升。而氦氖激光器也通常用作設備校準(即光譜儀)或制藥制造中使用的粒子檢測系統的波長參考。

      高純度氣體還用于為半導體光刻提供深紫外光源的準分子激光器。準分子激光器使用結合了氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氖(Ne)和鹵素的氣體混合物來產生193nm的光。氖約占混合物的96%至97.5%,作為載氣,對激光器的運行至關重要。這些氣體在使用過程中會定期更換,這進一步推動了對穩固供應鏈的需求。這意味著,光刻氣體是光刻機產生激光的光源,難以取代。

      可想而知,惰性氣體仍在一定程度上影響著激光與半導體行業。

      地緣沖突推高惰性氣體價格

      掐指一算,俄烏地緣沖突已一載有余。

      在此期間,激光和半導體行業經歷了多次供應鏈中斷。因為如前文所述,這些行業所使用到的一種經常被忽視的商品是制造氣體激光器和操作半導體制造設備所需的高純度氣體——氖氣、氪氣、氬氣和氙氣等,這些氣體廣泛用于這兩種應用,而氣體供應中斷對成本和供應鏈的產生了重大影響。

      在地緣沖突發生之前,烏克蘭占全球氖氣產量的50%-70%,氪氣和氙氣的產量則占全球的40%和30%。戰爭開始之后,烏克蘭的惰性氣體幾近停產。而在2022年年中,作為優質天然氣主要生產國家的俄羅斯也宣布將限制這些優質天然氣的出口,這導致氣體供應中斷情況進一步惡化。

      有機構認為,這些惰性氣體的供應還將在未來一段時間內受到限制,未來四年內需求將增長30%。

      此外,導致惰性氣體價格爆漲的另一個因素是:稀有氣體市場不透明,價格不公開,特種氣體供應商主要簽訂的是長期保密合同。

      據報道,中國的氖氣價格和日本的氪氣價格在2022年前兩個月翻了兩番。自去年2月俄烏發生沖突以來,中國的氖氣價格僅在2022年3月份便暴漲了十倍,價格從1700元/立方米上漲至17000元/立方米左右。最高時更是漲了20倍。而氙氣和氪氣的價格也大幅上漲。日本的氪氣的價格也隨之翻了好幾倍。

      難題待解,供應商、制造商如何應對?

      眼下,供應商、行業制造商甚至是每個國家都在思考,如何改善供應狀況以緩解對價格的擔憂?

      猶記得,2014年,俄羅斯“爭奪”克里米亞時,氖氣價格也上漲了60%。當年,制造商們以多樣化供應渠道來應對價格上漲危機,比如,建設更多的氖氣生產設施、發掘鉆探更多富含氖氣的探井等。

      這一次,在俄烏兩國之外找到了一些可替代的供應商成了當務之急。

      目前,高純氣體的供應商以法國的Air Liquide、日本Dayo Nippon Acid,美國的Linde和Air Chemical等公司為主。它們合計占特種氣體市場總供應量的80%。而韓國TEMS公司也顯著增加了高純度氖的合成,降低了氖氣的售價。

      值得一提的是,我們中國是氖氣生產大國之一,氖氣產能在2021年已經達到48.7萬立方米/年,較2014年增長624.70%,以邯鋼、寶鋼為代表的國內鋼鐵企業均新增大型氖氣生產裝置,隱然有搶占全球氖氣產能第一名的趨勢。為確保高純氖氣來源穩定,上述的幾家外國主要供應商甚至紛紛下單從中國搶貨,確保自身供貨穩定。

      為確保供應鏈安全,半導體公司也做出了調整。比如臺積電宣布計劃將部分氖氣生產帶回臺灣地區。

      而準分子激光器制造商則通過調整軟件和優化流程將氖氣消耗減少了25%到70%。比如改進了激光再充電過程中的氣體收集,并改進了從氣體中去除雜質并最終將它們注入激光器的過程。

      盡管在過去一年多,俄烏沖突以意想不到的方式影響激光和半導體制造業,但最終特種氣體市場或將回歸平衡,價格有望恢復正常。事實上,因為中國、韓國等供應商的加入,今年氖氣的價格已經明顯回落。不過,恢復至地緣沖突之前的價格仍需時日,制造商仍須花費更多的時間和金錢來保護他們的供應鏈。

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