隨著我們對半導體技術的不斷認知，越來越多的企業和消費者都開始重視起了半導體的存在。而在半導體領域當中，很多人認為光刻機是最難也是最重要的部分，但其實半導體制造和研發都是一個十分漫長和複雜的過程，而光刻機僅僅只是其中一部分而已。有一個部分同樣也是至關重要，而且它還屬於一種氣體，這種氣體的純度和好壞能夠直接影響到其產品的性能，以及後續生產工作是否能夠繼續正常工作等，這種至關重要的氣體被稱之為“電子特氣”。
什麼是電子特氣？
電子氣體是指用於半導體及相關電子產品生產的特種氣體。“電子特氣”被廣泛應用在了半導體等相關電子技術的身上，也被行業內的很多人稱之為半導體的“血液”。之所以這麼稱呼，就是為了證明電子特氣的重要性，因為它在半導體的刻蝕、鈍化、清洗等過程當中能夠起到至關重要的作用。電子特氣的純淨程度能夠直接決定一款芯片最終成品的好壞，所以才被很多人稱之為是半導體的“血液”。
按照目前半導體行業當中的“電子特氣”數量來看的話，總共大約有110種，而在這100多種氣體當中，其中就有30多種氣體是半導體行業當中十分重要的。不過，這些技術目前已經被歐洲和一些北美國家牢牢掌握在手中，其中像美國、德國、日本等國家在這方面都佔據著極大的市場份額，而這些國家也都恰恰是半導體大國，足以見得其重要性。
所以，除了半導體研發和製造等技術之外，我國在這種特殊氣體方面的發展也顯得刻不容緩。尤其是當華為斷供時間出現之後，相信之前我們不少人都聽說了國內已經成立了半導體相關的基金會，並且為國內的半導體企業進行了不小的投資，累計千億的投資意在扶持國產半導體的發展之路。當然，這些投資也給國內半導體行業注入了“新鮮血液”，實現了應有的崛起，近千億元的投入也沒有白花。
電子特汽現狀分析
根據相關的數據表示，截至到去年年底為止，我國在半導體領域當中特殊氣體的自主製備已經能夠達到35%左右。除此之外還有另外的35%氣體也正在進行相關的研發工作，也就是說目前還剩下三分之一的企業我們還並沒有獲得相關的突破和進展。不過，我們也相信，隨著國內技術的不斷髮展，未來將會在該領域當中實現應有的突破和成績，國內的半導體行業也將迎來希望，這個半導體的關鍵技術不再被“卡脖子”。
2018 年全球集成電路用電子氣體的市場規模達到 45.12 億美元，同比增長 16%，中國集成電路用電子特氣的市場規模約 4.89 億美元。
通常半導體生產行業，將氣體劃分成常用氣體和特殊氣體兩類。其中，常用氣體指集中供給而且使用非常多的氣體，比如 N2、H2、O2、Ar、He 等。特種氣體指半導體生產環節中，比如延伸、離子注進、摻和、洗滌、遮掩膜形成過程中使用到一些化學氣體，也就是我們現在所說的電子特氣，比如高純度的 SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等，
電子特氣按其本身化學成分可分為：硅系、砷系、磷系、硼系、金屬氫化物、鹵化物和金屬烴化物七類。按在集成電路中不同應用途徑可分為摻雜用氣體、外延用氣體、離子注入氣、發光二極管用氣、刻蝕用氣體、化學氣相沉積氣和平衡氣。在半導體工業中應用的有110餘種單元特種氣體，其中常用的有超過30種。
除了半導體產業，電子特氣廣泛應用於太陽能電池、移動通訊、汽車導航及車載音像系統、航空航天、軍事工業等諸多領域。
可以說，如果想要發展半導體產業，電子特氣不可或缺。電子特氣貫穿半導體各步工藝製程，尤其在半導體薄膜沉積環節發揮不可取代的作用，是形成薄膜的主要原材料之一。又決定了集成電路的性能、集成度、成品率，特氣若不合格輕則導致產品嚴重缺陷，重則導致整條生產線被汙染乃至全面癱瘓。
電子特氣的技術難度
在半導體領域，電子特氣在半導體制造的材料成本中佔比高達 13%，是僅次於硅片的第二大材料。之所以成本如此高，是因為電子特氣的技術難度不低。
電子特氣對純度的要求很高，因為純度如果沒有達到要求的話，電子特氣中水汽、氧等雜質組就容易使半導體表面生成氧化膜，影響電子器件的使用壽命，而電子特氣中含有的顆粒雜質會造成半導體短路及線路損壞。可以說純度的提高，對電子器件生產的良率和性能起到了至關重要的作用。
伴隨半導體工業的不斷髮展，芯片製程不斷提高，如今已經做到了5nm，快要逼近摩爾定律的極限，相當於頭髮絲直徑(約為0.1毫米)的二萬分之一。所以這也對半導體生產的電子特氣純度亦提出了更高的要求。
電子特氣純度提升的影響因素主要包括“氣體的分離和提純”、“氣體雜質檢測和監控”、“氣體的運輸和儲存”三個方面，以“氣體的運輸和儲存”為例，高純特氣在儲存和運輸過程中要求使用高質量的氣體包裝儲運容器、以及相應的氣體輸送管線、閥門和接口，確保避免二次汙染，而且一些電子特氣還具有自燃性、腐蝕性、毒性等，所以運輸和存儲都要特別小心。
目前，全球特氣市場包括美國空氣化工、普萊克斯、德國林德集團、法國液化空氣、日本大陽日酸株式會社等公司，佔據了全球電子特氣90%以上的市場份額，國內市場也被這幾大企業控制了85%的份額。
隨著中國對半導體產業的扶持加大，芯片國產化率的不斷提高，電子特氣也要跟上步伐，能夠做到自給自足。
高端電子特氣國產化的意義：一方面價格昂貴，進口氣價格一般會達到國產氣的 2-3 倍甚至更高，增加IC 產業製造成本，削弱了我國 IC 產業的競爭力；另一方面某些核心尖端氣體海外巨頭對我國實施各種封鎖限制，供應情況受國際關係影響，對我國國家安全及經濟發展構成威脅。此外，很多電子氣體本身屬於危險化學品，進口手續繁瑣、週期長，且某些電子氣體性質不穩定自發分解，或強腐蝕長時間放置雜質含量提高，漂洋過海進口本身就存在諸多不便。
以昊華科技為例，是國內唯一具有4N高純硒化氫產品研製及批量生產能力的企業。高純硒化氫產品填補了國內空白,指標達到國外先進水平。此外,它們企業的特種氣體產品還包括綠色四氧化二氮、高純硫化氫、二氧化碳-環氧乙烷混合氣(熏蒸劑)、標準混合氣體等。昊華科技與韓國大成合作建設的 2,000 噸/年三氟化氮項目，廣泛應用於蝕刻、清洗、 離子注入等半導體生產工藝。
目前，昊華科技部分產品已實現進口替代。公司工業級六氟化硫國內市佔率約為 30%，電子級六氟化硫市佔率約為 70%，三氟化氮市佔率約為 30%。
但目前的難題是，電子特氣種類太多，如果要全部做到高端化，難度比較高，目前也缺乏領軍型的企業。
2014年，國家集成電路產業投資基金成立，首期募集資金規模達1387億元。基金二期募資於2019年完成，募資2000億，也就是目前中國共募資3387億，對設備製造、芯片設計和材料領域加大投資。
中國也立下了宏偉目標，明確提出在2020年之前，90-32nm設備國產化率達到50%，2025年之前，20-14nm設備國產化率達到30%，而國產芯片自給率要在2020年達到40%，2025年達到70%。
國家目前也開始對電子特氣領域進行投資扶持，可以說隨著中國對半導體產業的不斷重視，國產全面替代計劃終會成功！
閱讀更多 全球芯片觀察 的文章
