拜登政府上台以来,美俄围绕乌克兰问题博弈升级。2022年2月,一声炮响下,俄乌冲突进一步恶化,让经历了一年多的全球“缺芯潮”雪上加霜。
2月28日,据路透社近日报道,超2600亿美元市值的芯片光刻机巨头阿斯麦(ASML),正在寻找其他氖气供应来源,以防俄罗斯和乌克兰冲突导致供应中断。与此同时,受美国宣布对俄罗斯出口制裁影响,主要芯片和IT公司宣布停止了对俄业务。
半导体产业链一览
氖气,属于工业气体中的特种气体,是一种用于半导体光刻的稀有气体技术,在DUV光刻机采用的ArF(氟化氩)激光器中,氖气就占到了气体混合物的96%以上。
其作为缓冲气体,可以看作是光刻机的“刀片”:稀有气体经过混合后,在高压条件下产生电子跃迁,释放出光子,光子再通过介质转化成激光。如同刀片在磨刀石中摩擦,变得格外锋利,从而“刮掉”光刻胶。基于英特尔10nm制造工艺的CPU就依赖于氖气。
原子核外的电子在发生跃迁的时候,如果是跃迁至低能级,就会释放出光子,将它在增益介质中反复放大能量后,发射出去就形成了一个波长稳定的激光。
尽管惰性气体在半导体制程当中使用比重并不如其他产业,但氖、氙、氪是半导体制造业不可缺少的工艺气体,供应链的稳定性极其重要。
作为全球半导体原料气体供应大国,乌克兰是包氖、氩、氪、氙等气体的供应大国,其中氖气的供应更是全球市场主导者,掌握着全球70%的氖气供应。
乌克兰稀有气体出口占比分布
在过去一年里,特种气体的价格已经走高,氖气价格从每立方米600元左右上涨到了目前的1700元左右,氪气的市场均价则从1万元左右涨到了3万元左右。俄乌地缘冲突可能会进一步提高特种气体的价格。
在业内人士看来,俄乌局势日益复杂可能冲击该地区惰性气体供应,虽短期内不至于造成产线中断,但气体供应量减少仍将可能造成价格上涨,半导体生产成本可能因此上涨。如后续俄乌冲突进一步升级,很有可能造成相关稀有气体的供应紧张,从而推高芯片产业链成本。
不过,光刻机巨头 ASML 表示,乌克兰生产的氖气占其用量不到 20%,正在努力寻找其他的氖气供应渠道。
针对氖气供应中断问题,也有不少厂商回应称,基于当前库存和替代货源充足来看,俄乌局势影响有限。
为了阻止其他国家的侵略性或违反国际法的行动,国家通常以制裁的方式对另一国家实施惩罚。制裁也是战争以外,各国可以调用的最严厉措施。
针对乌克兰局势,拜登政府在2月24 日宣布制裁措施,称将切断俄罗斯半数以上高科技产品进口,包括芯片、电脑、电信设备、加密安全设备、激光和传感器等。美国商务部同时将 49 个俄罗斯实体列入美国实体清单,主要涉及军工企业和科研机构。
这一措施意味着俄罗斯现在实际上被拒绝获得对其军事进步至关重要的高端半导体和其他技术进口。相比接近 5 万亿美元的全球市场规模,俄罗斯 ICT 市场规模仅有约 503 亿美元,俄罗斯直接采购芯片的量不到全球的 0.1%。这也意味着,即使出口禁令损害相关供应商利益,制裁的成本也不会太大。
除此之外,于当地2月24日凌晨,欧盟对俄的一系列制裁措施也正式公布在欧盟官方公报上,意味着制裁已经生效。在声明中,欧盟称已准备好随时根据局势进一步发展采取更多措施。
不管是俄乌材料供应受影响,还是美国祭出芯片出口管制措施。就现阶段来看,多元化的全球供应链已将潜在的断供风险降至最低,不会存在与俄罗斯和乌克兰相关的直接供应中断风险。因此,俄乌危机暂未对芯片大公司以及整个产业链造成巨大破坏,而且未显著反应到芯片价格上。
但不可置否的是,随着俄对乌全面进攻的展开,这场战争的力度很可能超乎预料。在这样的态势下,虽然各主要生产商都准备了相当库存,但短期的库存供应并不能解决长期的短缺。如果乌克兰继续处于战争的阴云之下,那么长期来看,全球半导体供应链会因稀有气体的短缺引起的缺芯问题。
在“氖恐慌”的形势下,众人将目光转向国内氖气生产商。国产化替代从芯片生产再到生产芯片材料的供应,都将被委以重任。这次事件,国产替代会迎来机遇吗?
目前,我国虽然并不是稀有气体制造大国,但已经具备足够的生产条件。中国是全球钢铁大国,对于这些稀有气体的纯化技术已经实现了突破,生产工艺也比较成熟,稀有气体的短缺不会造成技术上的“卡脖子”问题。甚至在极端情况下,俄乌供应链若中断,中国也完全可以组织紧急生产以保障国内的供应。
而对于中国半导体产业来说,国内特种气体市场资深分析师任路任路也表示,“氖气在半导体领域的用量并不是太大,而中国就拥有包括氖气在内的多种稀有气体充足的生产能力。”
据相关数据显示,2021年中国稀有气体出口市场中,氖气出口量为6.5万立方米,其中有60%出口到了韩国。氪气出口量为2.5万立方米,37%出口至日本;氙气出口量为900立方米,30%出口至韩国。
据SEMI数据,全球晶圆制造用电子气体市场规模2020年达43.7亿美元。据智研咨询数据,2020年我国电子特气市场规模达173.6亿元,2016-2020年CAGR 达14%。根据前瞻产业研究院预测,2024年我 国电子特种气体市场规模将达到230亿元。从增长趋势来看,未来国内特气市场规模还有上升空间,相关企业将会继续获利。
中国电子特气市场规模
全球电子特气行业市场应用结构
如果乌克兰氖气、氪气等供应受阻,特别是芯片上游相关原材料影响价格进一步上涨,供应链局势变得愈发复杂,芯片荒的结束时间恐怕又要被延迟,所以国产电子特气供应商需要谋求更多的发展渠道。当然,这毕竟是一个机会,有总比没有要好。
这场突如其来的战争,于旁观者而言,是见证了历史。对全球半导体产业来说,这可能意味着更多不确定因素。
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