基于惰性氣體的氣體激光器已經(jīng)存在半個多世紀?；蛟S，很多人都認為這類激光器已經(jīng)被更先進的激光二極管技術(shù)所取代，事實也是如此，除了少數(shù)關(guān)鍵應用之外——氬離子和氦氖氣體激光器在半導體領(lǐng)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(fā)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(shè)備校準（即光譜儀）或制藥制造中使用的粒子檢測系統(tǒng)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(jié)合了氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氖(Ne)和鹵素的氣體混合物來產(chǎn)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(guān)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(wěn)固供應鏈的需求。這意味著，光刻氣體是光刻機產(chǎn)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(yè)。

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(yè)經(jīng)歷了多次供應鏈中斷。因為如前文所述，這些行業(yè)所使用到的一種經(jīng)常被忽視的商品是制造氣體激光器和操作半導體制造設(shè)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(chǎn)生了重大影響。

在地緣沖突發(fā)生之前，烏克蘭占全球氖氣產(chǎn)量的50%-70%，氪氣和氙氣的產(chǎn)量則占全球的40%和30%。戰(zhàn)爭開始之后，烏克蘭的惰性氣體幾近停產(chǎn)。而在2022年年中，作為優(yōu)質(zhì)天然氣主要生產(chǎn)國家的俄羅斯也宣布將限制這些優(yōu)質(zhì)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(gòu)認為，這些惰性氣體的供應還將在未來一段時間內(nèi)受到限制，未來四年內(nèi)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(jù)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(fā)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(yè)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(shè)更多的氖氣生產(chǎn)設(shè)施、發(fā)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(chǎn)大國之一，氖氣產(chǎn)能在2021年已經(jīng)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(nèi)鋼鐵企業(yè)均新增大型氖氣生產(chǎn)裝置，隱然有搶占全球氖氣產(chǎn)能第一名的趨勢。為確保高純氖氣來源穩(wěn)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(wěn)定。

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

而準分子激光器制造商則通過調(diào)整軟件和優(yōu)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(zhì)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(yè)，但最終特種氣體市場或?qū)⒒貧w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(jīng)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。