先进制程对电子特气的纯度要求已达到6N(99.9999%)甚至更高,国产企业在6N级超高纯气体的精制技术与晶圆厂认证方面与国际巨头仍有差距,但自主可控的路径已逐步清晰,部分产品已实现规模化替代。
电子特气的纯度门槛
电子特气被称为“半导体的血液”,在芯片制造的每个环节都有应用。其最明显的特征就是纯度极高——气体的纯度直接影响芯片的技术指标和良率。随着制程进入纳米时代,气体纯度至少要达到5N,而先进制程要求纯度达到6N以上(即杂质含量≤1×10⁻⁶ V/V)。纯度超过6N的则归为超高纯气体,用于超大规模和特大规模集成电路。
电子特气的两大技术瓶颈是气体提纯和混合气体的精确配比。提纯涉及精馏分离、分子筛吸附分离、膜分离等多种工艺的组合,技术壁垒很高;混合气的配比精度则直接影响光刻机等核心设备的分辨率。
国产替代进展:部分突破,核心待攻克
在政策支持和成本优势推动下,国产电子特气市场已实现蓬勃发展。多家国内企业在不同品类中取得突破,例如华特气体能够规模化供应20多种产品,部分纯度和品质已达国际先进水平;金宏气体的超纯氨纯度可达99.999998%;南大光电的磷烷、砷烷纯度达到≥99.9999%。下表展示了部分国产企业在高纯产品上的技术指标:
| 公司 | 代表性高纯产品及纯度 |
|---|---|
| 金宏气体 | 超纯氨99.999998%、高纯氧化亚氮99.9999%、高纯氨99.9999% |
| 南大光电 | 磷烷/砷烷≥99.9999% |
| 凯美特气 | 氖气99.9999%、氙气99.9995% |
| 派瑞特气 | 六氟化钨99.9999%、NF₃ 99.999% |
但整体来看,国产化率仍不到15%,尤其在超高纯气体(>6N)领域,国产化率最低。主要瓶颈包括:精制技术积累不足、分析检测能力有限、钢瓶内壁处理等配套工艺落后,以及晶圆厂长周期认证门槛高——终端客户更信任深耕数十年的国际大厂(如空气化工、液化空气、大阳日酸、林德集团等),国内大部分气体公司只能为这些国际巨头做代工。
常见问题
哪些国产产品已实现部分替代?
已实现部分替代的产品集中在高纯六氟乙烷、高纯氨、高纯氧化亚氮、磷烷、砷烷等品类。华特气体、金宏气体、南大光电等企业已进入中芯国际、合肥长鑫等国内晶圆厂的供应链。
国产超高纯气体(>6N)与国际水平的差距有多大?
超高纯气体(>6N)仍是国产化率最低的领域。国内企业在6N级产品上已有布局(如金宏气体超纯氨达99.999998%),但在更高纯度等级(>6N)的精制技术、批量稳定性及国际认证方面,与空气化工、液化空气等国际巨头仍有明显差距。
获得晶圆厂认证对国产企业意味着什么?
认证是国产替代的关键门槛。获得海外终端厂商(如阿斯麦、海力士、英飞凌)认证的气体公司,产品品质必然更加优秀。例如华特气体在2017年就有4种光刻混合气通过阿斯麦认证,后续又有锗烷产品通过海力士和英飞凌认证。认证的突破是国产气体进入主流晶圆厂供应链的核心标志。