氖气,俄罗斯钳制美国半导体产业的杀手锏

俄罗斯在莫斯科鲍曼国立技术大学的基础上开启了纯氖气的生产。这将在相当短的时间内解决惰性气体短缺的全球问题,并为俄罗斯提供具有战略重要性商品的稳定出口量,仅在第一阶段,每年将带来数千万美元的收入。

在氖气业务中处于世界领先地位,将给俄罗斯带来什么好处 ?

什么是氖气,为什么需要它

氖是惰性气体的一种,其它还有氩、氙、氪等等。它们的主要特点是化学活性极低,几乎在任何情况下都不会与其它元素发生反应,这决定了它们对各个行业的价值。

氖气可以影响光源的颜色和亮度,因此氖气和其它惰性气体经常填充于荧光灯、信号灯、霓虹灯等光源中,但它现在主要应用于制造半导体。氖气可以使深紫外线用于光刻技术,以及准分子激光器,这些是生产现代半导体的技术。实际上,摩尔定律之所以成为现实,正是因为在光刻技术中使用了越来越短的波长辐射。全球约70%的氖气被用于微芯片行业,该行业每年需要约540吨氖气,在这个行业中惰性气体没有真正的替代品。

氖并不是数量有限的矿床中的稀有矿物,相反,它或多或少地均匀分布在整个大气中,约占大气的 0.002%。然而,提取它并不比从海水中提取锂或金容易。大多数惰性气体是作为钢铁工业的副产品生产的,从这个意义上说,氖、氩和其它类似材料的主要“矿床”位于冶金厂。但这还不是全部,并非所有钢铁厂的生产过程都有助于释放惰性气体,而主要是上世纪建造的“过时”钢铁厂的生产过程才可以。

在大家的印象中,后苏联时代的独联体国家很少参与高科技产品的生产,主要是出口原材料和低附加值产品。这并不完全正确,惰性气体的情况下就不是这样,因为这些材料的很大一部分是在前苏联境内生产的,更准确地说,在俄罗斯和乌克兰。大部分氖气和氩气由俄罗斯生产,然后在乌克兰提纯,乌克兰的两大氖气生产商一个在马里乌波尔(Ingaz),另一个在敖德萨(Cryoin)。俄罗斯和乌克兰共同为全球市场提供了约50-55%的惰性气体供应,比如美国,从前苏联国家进口的惰性气体占其需求总量的90%以上。

供应赤字是如何形成的

半导体行业的情况本身很复杂,新冠全球大流行的背景导致疯狂需求与供应严重脱节,加上惰性气体的供应问题,使情况变得更糟。在俄罗斯特别军事行动的最初几天,Ingaz出于明显的原因开始关闭生产,但敖德萨的Cryoin也宣布暂停生产。

与此同时,氖气价格甚至在乌克兰军事冲突之前就开始上涨。在我国,氖气的价格从去年年中到今年2月份上涨了四倍,达到每立方米275美元。乌克兰工厂关停和俄罗斯宣布限制原油和纯惰性气体的出口后,价格又上涨了九倍,接近每立方米2500美元(大约是欧洲市场天然气价格的1000倍)。

这种情况之所以得以挽救,是因为该领域的大多数公司都有足够多的惰性气体库存,从而避免了材料价格的上涨立即转化为芯片本身的价格上涨。

除了俄罗斯,市场还有其它选择吗?

在某种程度上,惰性气体供给短缺的情况对我国有利。虽然我国也生产大量的半导体,但我国同时拥有氖气、氩气和氙气的生产能力(例如华特气体公司)。有一段时间,我国几乎垄断了全球市场。

更有帮助的是,华特气体在二月份拥有六个月的惰性气体储量。因此,我国微芯片制造商在供应危机中遭受的损失很小。总体来讲,受影响最大的是小芯片生产者,他们无法保有大量的材料储备。

值得注意的是,2014年乌克兰颜色革命时发生过类似的危机,氖气的价格上涨了七倍。当时,问题很快就得到了解决,由于国际局势的稳定,以及当时整个行业的需求量要小得多。现在,在一个新的地点组织惰性气体生产至少需要9个月的准备,世界上这样的可选地点并不多。此外,建立这样的生产需要大量的投资,但一旦供应稳定下来(可能早晚会发生),这些投资就不太可能收回成本。

一些制造商,如生产光刻机的荷兰ASML,表示对独联体国家氖气的依赖度已经降低到20%,但不清楚是以什么方式,替代供应商还是库存?如果是后者,那问题是会持续多久。

俄罗斯的机会与杀手锏

俄罗斯是少数几个能提纯惰性气体的国家之一。它有一个天然优势,是世界上最大的低纯度惰性气体供应商,还具备进行提纯的必要能力。生产纯氖气的空间非常有限,它更像是一个实验室,而不是一个规模工厂,因此建设成本不大,投产很快。

俄罗斯的氖气提纯中心建立在鲍曼莫斯科国立技术大学的基础之上,计划到年底将氖气产量提高到7万立方米/年,到时将占全球产量的10%以上。该提纯中心以俄罗斯冶金厂空气分离装置生产的氖氦混合为原料,因为原料充足,未来产量可以增长2.5倍,使俄罗斯成为世界上最大的全周期生产国。唯一的问题是向国外提供稳定的供应,在制裁条件下可能很难做到。俄罗斯生产的氖气将几乎完全用于出口,即使是现在,其国内消耗也只占惰性气体生产总量的5%。

掌握了关键技术领域的如此重要的组成部分,将使俄罗斯经济在全球竞争中更加稳定。考虑到俄罗斯在这一领域的天然优势,纯氖气的生产可以在最短时间内每年提供数千万甚至数亿美元的技术出口,也可以在与美国的博弈中让美国忌惮,能够一招制敌。

 

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