头条揭密》俄罗斯限制氖气出口 台湾与全球晶片产能大震荡？

在深紫外线DUV光刻机上的雷射光源使用多种惰性气体做为辅助材料，用于7奈米至130奈米以上制程，目前都用在中低阶晶片制造上。由左至右为氦、氖、氩、氪、氙。（图／Wikipedia)

俄乌战争以来，让受到疫情影响而大乱的全球供应犹如雪上加霜，影响遍及粮食、石油天然气、原材料甚至半导体晶片。日前俄罗斯宣布禁止出口氖气，让新冠疫情以来便出现严重短缺的晶片市场出现大幅震荡。虽说氖气这项惰性气体短缺确实会影响晶片产能，但范围仅限于中低阶晶片，高阶晶片不受氖气供应的影响。而中低阶晶片制程使用的氖气半年来价格不断上涨，多数厂商已有充足储备，影响也更为有限。

氖气之所以只会影响中低阶晶片（车用、电器、路由器使用）是因为它只用在使用惰性气体的DUV光刻机上，是制造7至130奈米制程晶片的辅助材料，至于更高制程的极紫外光EUV光刻机的光源是二氧化碳高功率雷射，以更复杂的技术达到10奈米以下的制程要求，因此无需用到氖气。

荷兰ASML公司制造的DUV光刻机能进行7至130奈米制程，它使用的准分子雷射使用惰性气体，并以氖气做为防止电极腐蚀的缓冲气体，是现有中低阶晶片制程中重要的辅助材料。（图／ASML）

虽然如此，台积电、三星等晶片巨头目前并非只生产高阶晶片（用于电脑、手机、尖端电子元件），很多晶片的制程还是要使用DUV光刻机，因此还是会受到一些影响。只是厂家通常对这些辅助材料会有数个月或半年的存货，短期内不至于有影响，如果俄乌战争拖延下去，除俄罗斯以外的国家生产的氖气也能逐渐补上，价格或许会有波动，但不至于对晶片产能有太大影响。

之所以要使用氖气雷射做为光源是因为它的波长较短，使用于ArF、KrF、XeCl等准分子雷射能释放出193奈米波长的紫外光，并可做为防止氟的腐蚀性损坏电极的缓冲气体。由于它在准分子雷射中占的气体比例高达97%，因此不像其他氩、氟、氪、氙等气体用量极微，氖有可能会有缺货问题。

氖气与其他用于晶片产业的惰性气体都是用在DUV光刻机上，目前用于汽车、电器与路由器上使用的中低阶晶片制造上。（图／Shutterstock)

当然，既然是用在雷射上，在晶片制造之外很多使用准分子雷射的领域也会有氖气缺货的问题，例如医学与工业用雷射。在准分子雷射之外，氖气在很多行业也会用到，例如各种霓虹灯具、特种信号灯、深海潜水与高阶制冷剂等产业，以及 国防工业上。

氖气这种惰性气体来源于大气之中，一般是在以空气分馏制造氧气的过程中产生的副产品。由于它也是稀有气体，在大气中的比例只占10万分之1左右，直接以分馏法提取成本太高，通常都是以钢铁厂附属产业方式生产，因为炼钢需要大量纯氧，氖气与其他各种气体就是分馏出氧气时的副产品之一，这样的价格才有市场性。因此，生产氖气与其他惰性气体的国家通常都是钢铁业发达的国家，以目前全球钢铁业分布来看，排名前10的有中国、印度、日本、美国、俄罗斯、南韩、土耳其、德国、巴西、伊朗，台湾排名第11，乌克兰排名12。而钢铁厂规模愈大的，自产氧气与其他气体的规模也会更大。规模小的就常因不合乎经济效益而不生产稀有的惰性气体。

大陆钢铁厂生产氧气时制成多种稀有气体副产品，图为广泛使用于晶片光刻机雷射的氖气。（图／网路）

生产惰性气体也有技术上的问题，以前中国钢铁产量很大，但稀有惰性气体产量很少，德国看中里头的商机，把生产氖气的初级设备分馏塔卖给中国，让中国生产初级惰性气体产品，然后向中国购入初级产品后予以纯化，再高价出售。长期以来，这样的技术仍掌握在德国与乌克兰的2家公司手中。2015年大陆杭州有一家公司也研发出稀有气体精炼技术，近几年来营业利润极为可观。

俄乌战争造成全球氖气短缺，影响了与晶片相关产业。这场战争造成的供应链问题更加证明世界各国相互依赖愈来愈深，依赖形态也愈来愈多样化。（

据业界数据显示，从新冠疫情大流之后，氖气价格就不断上扬，今年以来涨幅已近500%。目前乌克兰2家氖气主要供应商Ingas和Cryoin已停止出货，他们供应全球约30-35%的氖气，在半导体氖气的市占率达到45%-54%。美国的国际贸易机构指出，2014年俄罗斯入侵克里米亚时，氖气暴涨幅度达到600%，这次俄乌战争规模更大、时间更长，氖气的涨幅很可能还未到顶。

分析师认为，外界对晶片制造商现有的氖气库存的估计存在很大差异，但如果冲突持续下去，晶片生产可能会受到更大冲击。不过，由于俄乌战争之前很多晶片厂都已做了准备，甚至向中国寻找货源，许多重要的晶片厂都对媒体表示有足够库存应对氖气可能短缺的挑战。