（本文作者为 半导体产业纵横，钛媒体经授权发布）
文 | 半导体产业纵横
2026年3月，伊朗对卡塔尔拉斯拉凡的一座液化天然气（LNG）设施发动袭击。这一事件迅速引发了业界对于氦气（He）供应——作为液化天然气的副产品——可能遭受重创的普遍焦虑。
几乎在同一时刻，伊朗封锁了霍尔木兹海峡，导致能源物流链条陷入瘫痪。据报，至2026年4月，海峡附近滞留船只超过600艘，其中包含325艘油轮；随后，波斯湾内滞留船只总数增至约2000艘。这些油轮中不少装载着氦气和石脑油，后者既是光刻胶的关键原料，也是各类半导体制造设备的消耗品。
在此背景下，全球半导体工厂因“氦气”、“石脑油”及“光刻胶”三重短缺而面临停产的风险，成为高度关注的焦点。本文将沿供应链追踪这三种关键物料，剖析成因并展望后续走势。
前端加工厂停摆危机的全貌概览
首先，需明确氦气在半导体前端工艺中的角色，以及石脑油衍生物的应用场景（见图1）。
图1：上述工艺流程中，氦气与石脑油衍生组分及材料的具体应用位置？
在硅（Si）晶圆的前端加工中，清洗、薄膜沉积、光刻、干法刻蚀、再清洗及检测等步骤会重复进行50至100次甚至更多，从而在一次处理中形成数十至数百个芯片。针对特定芯片类型，总工序数可突破1000次。这一规律不仅适用于先进逻辑电路，同样涵盖成熟逻辑电路、DRAM、NAND闪存、电源管理及模拟电路等各类半导体器件。
以下两点尤为关键。
其一，若氦气断供，部分薄膜沉积与干法刻蚀工艺将立即无法执行，极紫外（EUV）光刻亦存在风险。
其二，从清洗、薄膜沉积到光刻、干法刻蚀及检测的所有设备，均依赖石脑油衍生的耗材部件；此外，光刻胶、异丙醇等化学品的原材料同样源自石脑油。
换言之，氦气与石脑油均可视为半导体前端工艺的致命弱点。
前端工艺中对氦气的依赖，尤以干法刻蚀为甚
图2展示了氦气断供对各工艺环节的影响等级。干法刻蚀受冲击最大，风险评级为“极高”，意味着该工艺本身将无法开展（即“瞬间失效”）。紧随其后的是单晶圆高精度化学气相沉积（CVD）、窄温窗边缘原子层沉积（ALD）、严格温控溅射以及边缘外延生长，这些工艺处于“高”风险状态，可能导致薄膜厚度、质量、应力及结晶度下降。相比之下，批量炉式CVD和常规ALD仅需微调参数即可继续运行。
图2：氦气断供对不同前端流程的影响程度。
为何干法刻蚀会出现“瞬间失效”？这源于晶圆温度控制的物理原理（见图3）。在干法刻蚀过程中，等离子体产生的大量热量会传导至晶圆。为此，需在静电吸盘内部循环冷却剂（如-60°C），以维持晶圆低温（冷却剂温度范围可从低于-100°C至高于+100°C，依工艺优化而定）。
图3. 干法刻蚀装置的温度控制机制
然而微观层面显示，静电吸盘与晶圆背面仅通过单一接触点连接，仅靠制冷剂循环不足以充分散热。因此，必须向静电吸盘与晶圆间隙注入1-2 kPa的氦气（He）。氦气作为轻质单原子分子，运动速度极快，能高效地将晶圆热量传导至静电吸盘，随后由真空泵排出。这是一种“一次性”的热传递介质。
简言之，无氦气则无晶圆温控，干法刻蚀工艺随之停摆。这不仅影响3D NAND深孔钻孔等低温刻蚀，所有干法刻蚀工序均无法完成，此即所谓的“瞬间失效”。
石脑油关联的设备部件与光刻胶
再看石脑油。所有半导体制造设备的耗材均涉及石脑油衍生的零部件与材料，包括：(1) 高性能树脂；(2) O型圈等橡胶弹性体；(3) 耐等离子体及耐化学腐蚀的氟基材料；(4) 管道阀门等流体部件；(5) 电缆及绝缘材料。由于设备需定期更换耗材以保稳定运行，一旦库存耗尽，设备停机将引发全厂停产。
另一个严峻问题在于光刻胶。其生产路径为：石脑油→丙烯→环氧丙烷（PO）→PGME→PGMEA→光刻胶（注）。全球超90%的光刻胶市场由五家日本企业垄断：东京樱化工业株式会社、JSR、信越化学工业株式会社、富士胶片及住友化学株式会社。这五家公司几乎全部从日本大塞尔公司采购PGME和PGMEA。若此链条任一环节断裂，全球半导体工厂将面临停摆。
那么，此前半导体工厂为何未关闭？先审视石脑油产能。图4展示了各地区石脑油产量。全球年产量约10亿吨，其中中东贡献约18%（即1.8亿吨）。在这10亿吨中，约6亿吨作乙烯原料，2亿吨用于汽油调和，1亿吨用于BTX（苯、甲苯、二甲苯）提取。不足100万吨，即全球总量不到0.1%的部分，被用于生产PGME、PGMEA及光刻胶等半导体材料。
图4 区域及全球石脑油产量（2025-2026年） 来源：作者依据全球炼油能力、原油加工量及石脑油收率（约15-20%）估算。
因此，即便霍尔木兹海峡封锁导致石脑油短缺，大塞尔公司及光刻胶制造商仍能优先锁定这极少量用于半导体材料的石脑油。因占比极低，半导体材料供应相对容易保障。
氦气（He）的情况则截然相反。如图5所示，全球年产量为1.9亿立方米，美国占42.6%，卡塔尔占33.2%。卡塔尔供应中断意味着全球供应量损失三分之一。此外，半导体行业预计消耗全球约21%至24%的氦气，即每年3900万至4600万立方米。卡塔尔年产6300万立方米氦气，远超全球半导体行业年总耗量。即便仅作定量对比，其影响之大也显而易见。
图5 区域及全球氦气产量（2025年）。来源：美国地质调查局 (USGS) 2026年数据
半导体工厂此前未关闭，主要归因于三点。
首先，“储备”缓冲了初期冲击。林德、液化空气集团、空气产品公司及岩谷株式会社等气体生产商持有一定储备量。
其次，“库存与回收”策略生效。基于以往短缺经验，各公司增加了库存；台积电和三星电子已部署氦气回收系统（尽管尚未全覆盖）。
第三，“优先供应规则”发挥作用。优先级顺序为：医疗→航空航天/国防→半导体→一般工业→气球。首当其冲被削减的是气球及一般工业用品。
但氦气无法长期储存。液氦需在低于-269°C的超低温下保存，且每日约有1%因蒸发损耗。若不补充，30天内储量将降至75%以下，70天内跌破50%，230天后仅剩10%以下。此外，液氦运输需专用ISO集装箱，全球此类集装箱仅有数百个。
半导体工厂的氦气库存仅够维持数天至数周，天然气公司与物流中心的库存则可支撑数周至数月。这意味着即便动用所有资源，最多也只能维持约六个月的供应。换言之，氦气断供的危害远超石脑油衍生的光刻胶短缺。当前危机并未解除，只是暂时延缓。
对逻辑半导体的具体影响
若氦气断供持续过久，受损最重者将是尖端逻辑器件。用于2nm工艺（N2）的GAA（环栅纳米片结构）涉及众多需精密温控的步骤，如Si和SiGe多层外延生长、牺牲层SiGe的选择性等离子体刻蚀及内间隔层原子层沉积（ALD）（见图6）。其中，SiGe等离子体刻蚀难度最高且离不开氦气。若无氦气，GAA工艺本身即告终止。
图6. GAA纳米片形成过程中的多个步骤需精确温控。来源：改编自Takashi Yunogami根据IBM研究院纳米片GAA工艺流程图 (IEDM 2019-2021) 制作，作者亦作补充。
图7显示了氦气断供对逻辑半导体节点的影响及工厂预计停产时间。由台积电、三星、英特尔和Rapidus生产的下一代尖端逻辑芯片A14和N2受影响“极其严重”，工厂将在断供后立即停产，最长不超过三个月。N3芯片亦将在三个月内停产，N5和N7芯片则在六个月内停摆。
图7 逻辑半导体节点、主要应用及预测的半导体工厂停产时间（粉色表示日本半导体工厂、其主要应用及与汽车行业的关系）
尤其值得关注的是成熟节点：10-28nm（含台积电熊本第一工厂）将停产6-12个月；瑞萨电子和罗姆等公司的汽车、模拟及功率半导体（40nm及以上）将在12个月后停产，这可能引发“汽车行业毁灭性后果”。
这是因为，即便在成熟制程上，汽车半导体的认证标准亦极为严苛，车企不会接受未采用氦气干法刻蚀的芯片。换言之，氦气断供并非仅威胁尖端技术。
若卡塔尔氦气供应持续为零，半导体行业还能支撑多久？
最初的0-3个月内，可通过库存、地下存储、增加美航班次及跨用途重新分配来管控局势。虽价格飙升，主要半导体工厂仍可运营。
3至6个月内，配额削减启动，首先波及非合同用户、小型工厂、研究机构、后端流程及通用产品。
随后的6至12个月里，部分运营限制（含先进半导体工厂的限制）将成为现实，这对依赖液氦长途进口的韩国、中国和日本等亚洲国家构成沉重负担。
若短缺持续一年以上，除非美国、加拿大、阿尔及利亚和俄罗斯等国增产填补33%缺口，否则半导体行业将被迫决定优先生产哪些产品。
这表明，危机不会导致所有工厂同时关闭，而是按以下顺序逐步显现：配额分配→价格暴涨→削减老旧低利润产品产量→按地区和公司实施部分停产。
