电子特气是半导体制造中覆盖环节最广的材料之一,素有"半导体的血液"之称。当前国产化率仍不足15%,是半导体材料中相对薄弱的环节。随着芯片进入纳米时代,气体纯度要求至少达到5N,先进制程更要求6N以上,纯度升级正在成为国产替代必须跨过的门槛。在这一进程中,华特气体从高纯六氟乙烷起步,目前已可规模化供应20多种产品,部分产品的纯度和品质已达到国际先进水平,是国产厂商从追随转向细分突破的代表性案例。
纯度为什么是电子特气的核心门槛
电子特气的细分种类超过100种,其中大宗气体与特种气体用量大约各占一半。与普通工业气体相比,电子特气最明显的特征就是纯度极高——气体纯度直接影响芯片的技术指标和良率。
纯度等级随制程演进不断抬升:普通气体为3N,纯气体为4N,高纯气体为5N至6N,超高纯气体则要求6N以上。进入纳米时代后,大规模集成电路至少需要5N,超大规模和特大规模集成电路则要求6N乃至更高。
与之对应的是两大技术瓶颈:一是气体提纯,涉及精馏分离、分子筛吸附分离、膜分离等多种方法组合,工艺复杂、研发壁垒高;二是混合气体的精确配比,以光刻气为例,配比精度偏差会直接影响光源波长与光刻机分辨率。
国产替代走到哪一步:从单品突破到认证攻坚
在国内政策支持与成本优势下,国产特气实现了蓬勃发展,多家企业已在不同单品上取得突破,形成差异化竞争格局:
| 环节 | 现状 |
|---|---|
| 技术突破 | 多家企业在不同特气单品上实现突破,部分产品纯度与品质达到国际先进水平 |
| 规模化供应 | 华特气体从高纯六氟乙烷入手,现可规模化供应20多种产品 |
| 客户认证 | 通过终端客户认证的国产厂商仍然较少,多数企业只能为国际大厂做代工 |
认证是当前最关键的拐点。由于部分国内厂商创新能力相对不足、难以稳定供应高品质产品,终端晶圆厂或设备商一般不愿直接采用。全球电子特气市场主要由美国空气化工、法国液化空气、日本大阳日酸、德国林德集团等国际大厂占据,国内厂商中,凯美特气生产的混合气体已能满足阿斯麦的光刻机需求,但因缺少认证,暂时只能通过林德和法液空销售。
已有企业走通了认证路径。华特气体自主研发的4种光刻混合气通过了阿斯麦认证,锗烷产品通过了海力士及英飞凌认证,另有更多产品获得中芯国际、合肥长鑫等国内晶圆厂认证。在国产替代浪潮下,获得认证被普遍视为时间问题,而认证进展本身,也是筛选优质气体公司的重要标准。
常见问题
电子特气纯度5N和6N分别对应什么工艺?
按气体纯度等级划分,5N属于高纯气体,主要应用于大规模集成电路和特殊器件;6N及以上属于超高纯气体,面向超大规模和特大规模集成电路。进入纳米时代后,气体纯度至少要达到5N,先进制程则要求6N以上。
华特气体在电子特气国产替代中处于什么位置?
华特气体从高纯六氟乙烷入手,目前能够规模化供应的产品达20多种,其中一些产品的纯度和品质已达到国际先进水平。其自主研发的4种光刻混合气通过了阿斯麦认证,锗烷产品通过了海力士及英飞凌认证,另有更多产品获得中芯国际、合肥长鑫等国内晶圆厂认证。
为什么国产电子特气厂商大多只能做代工?
国内大部分气体公司属于追随者,相对缺乏创新能力,同时难以稳定供应高品质产品,终端晶圆厂或设备商因此不愿直接使用。国际大厂在半导体领域深耕数十年,在与终端客户协同试错中建立了信任关系,国内厂商的产品往往需经国际大厂贴牌后再销售给下游客户。