（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。这一举动迅速引发了外界对于氦气（He）——作为液化天然气生产副产物——供应可能遭受重创的普遍忧虑。
几乎在同一时刻，霍尔木兹海峡被伊朗封锁，全球能源物流链瞬间陷入瘫痪。据报，至2026年4月，海峡附近已有逾600艘船只滞留，其中包含325艘油轮；随后，波斯湾内的滞留船只总数攀升至约2000艘。市场推测，这些油轮中不少正运载着氦气和石脑油。石脑油不仅是各类半导体制造设备的消耗品，更是光刻胶的关键原材料。
在此背景下，全球半导体工厂因“氦气短缺”、“石脑油短缺”及“光刻胶短缺”这三重打击而面临停产的风险，已成为业界高度关注的焦点。本文将沿着氦气、石脑油与光刻胶的供应链脉络，深入剖析其成因，并展望未来的走向。
前端加工厂停摆危机的全貌概览
首先，我们需要梳理氦气在前端工艺中的角色，以及石脑油衍生物在组件和材料中的应用（见图1）。
图1：在上述工艺流程中，氦气在何处使用？石脑油衍生的组分和材料又在何处使用？
在前端制造环节，清洗、薄膜沉积、光刻、干法刻蚀、再清洗及检测等步骤会在硅（Si）晶圆上反复执行50至100次，甚至更多，从而在一块晶圆上同时形成数十至数百个芯片。若针对特定芯片类型，总工序数甚至可突破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：
其一，一旦氦气供应中断，部分薄膜沉积和干法刻蚀工艺将立即无法运行，即发生“瞬间失效”，甚至连极紫外（EUV）光刻也可能面临风险。
其二，从清洗、薄膜沉积到光刻、干法刻蚀直至检测，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料同样源自石脑油。
换言之，氦气（He）和石脑油均可被视为半导体前端工艺的致命弱点——“阿喀琉斯之踵”。
依赖氦气的前端工艺，尤其是干法刻蚀
图2直观展示了氦气断供对各工艺的影响程度。干法刻蚀受到的冲击最为剧烈，风险等级被评为“极高”，意味着该工艺本身将无法开展（即“立即失效”）。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，这些环节处于“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：氦气供应中断对各种前端流程的影响程度。
为何干法刻蚀会引发如此严重的“瞬间失效”？根源在于晶圆温度控制的原理（见图3）。在干法刻蚀设备内部，大量热量由等离子体传递至晶圆表面。为此，必须在晶圆台的静电吸盘内循环冷却剂（如-60°C），以维持晶圆低温（冷却剂温度范围可在-100°C至+100°C之间变动，并根据具体工艺优化设定）。
图3. 干法刻蚀装置的温度控制原理
然而，微观层面来看，静电吸盘与晶圆背面仅通过单点接触，仅靠制冷剂循环不足以充分散热。因此，需向静电吸盘与晶圆间的间隙注入1-2 kPa压力的氦气（He）。由于氦气是轻质单原子分子且运动速度极快，它能高效地将晶圆热量传导至静电吸盘，随后被真空泵抽走。简言之，这部分氦气属于“一次性”消耗品。
也就是说，缺乏氦气便无法实现晶圆温控，干法刻蚀工艺也就无从谈起。无论是用于3D NAND深孔钻孔的低温刻蚀，还是其他所有干法刻蚀工序，都将陷入停滞。这就是所谓的“瞬间失效”。
石脑油相关设备部件与光刻胶
再看石脑油。所有半导体制造设备的耗材均含有石脑油衍生的零部件与材料，具体包括：(1) 高性能树脂；(2) O型圈等橡胶及弹性体；(3) 耐等离子体和耐化学腐蚀的氟基材料；(4) 管道、阀门等流体部件；以及 (5) 电缆和绝缘材料。鉴于制造设备需定期更换耗材以确保持续稳定运行，零部件库存一旦耗尽，设备停机乃至全厂停产便不可避免。
另一个严峻挑战来自光刻胶。其生产工艺路径为：石脑油→丙烯→环氧丙烷（PO）→PGME→PGMEA→光刻胶（注）。全球超过90%的光刻胶市场由五家日本企业垄断，分别是东京樱化工业株式会社、JSR、信越化学工业株式会社、富士胶片以及住友化学株式会社。这五家公司几乎全部从日本制造商大塞尔公司采购PGME和PGMEA。这条供应链的任何一环若出现断裂，全球半导体工厂都将面临停摆。
那么，为何此前半导体工厂并未因此关闭？我们先审视石脑油的产销情况。图4列出了各地区的石脑油产量。全球每年石脑油产量约为10亿吨，其中约18%（即1.8亿吨）产自中东。在这10亿吨总量中，约6亿吨作为乙烯原料，约2亿吨用于汽油调和，约1亿吨用于BTX（苯、甲苯、二甲苯）生产。用于生产PGME、PGMEA及光刻胶等半导体材料的石脑油不足100万吨，仅占全球总量的0.1%不到。
图4 区域和全球石脑油产量（2025-2026 年） 来源：作者根据全球炼油能力、原油加工量和石脑油收率（约 15-20%）估算。
因此，即便霍尔木兹海峡封锁导致石脑油整体短缺，大塞尔公司及光刻胶制造商仍能优先获取那极少量的石脑油以维持半导体材料生产。由于光刻胶所用石脑油占比微乎其微，这种结构性特点使得半导体材料供应相对容易得到保障。
氦气（He）的情况则截然相反。如图5所示，全球氦气年产量为1.9亿立方米，其中美国占据42.6%，卡塔尔占33.2%。卡塔尔氦气供应的中断，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，年需求量达3900万至4600万立方米。卡塔尔每年的氦气供应量高达6300万立方米，远超全球半导体行业的年总耗量。仅从定量角度比较，其潜在影响已不言而喻。
图5 区域和全球氦气产量（2025 年）。来源：美国地质调查局 (USGS) 2026 年数据
不过，半导体工厂之所以未立即关闭，主要得益于以下三点缓冲机制：
首先，“储备”发挥了作用。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量的气体储备，这在初期吸收了不少冲击。
其次，关于“库存和回收”，基于过往氦气短缺的经验，各大公司增加了库存积累。台积电和三星电子已部署了氦气回收系统（尽管尚未全覆盖）。
第三，遵循“优先供应规则”，优先级顺序为医疗→航空航天/国防→半导体行业→一般工业→气球，首当其冲被削减的是气球和一般工业用品。
然而，氦气难以长期储存。液氦需在低于-269°C的超低温环境下保存，且每日约有1%会因蒸发而损耗。若不及时补充，氦气储量将在30天内跌至75%以下，70天内降至50%以下，230天后仅剩10%以下。此外，液氦运输依赖专用的ISO集装箱，而此类集装箱全球仅有数百个。
另外，半导体工厂自身的氦气库存仅能维持数天至数周，天然气公司和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可用资源，最多也只能维系约六个月的供应。换言之，氦气断供的危害远甚于石脑油衍生的光刻胶短缺。当前的氦气危机并未根本解决，仅是暂时延缓爆发。
对逻辑半导体的具体影响
若氦气（He）断供持续时间过长，受损最重的将是尖端逻辑器件。用于2nm工艺（N2）的GAA（环栅纳米片结构）形成涉及众多需精准温控的步骤，例如Si和SiGe的多层外延生长、牺牲层SiGe的选择性等离子体刻蚀以及内间隔层的原子层沉积（ALD）（见图6）。其中，SiGe的等离子体刻蚀难度最大，且绝对离不开氦气。换言之，若无氦气，GAA工艺本身就无法推进。
图6. GAA 纳米片形成过程中的多个步骤需要精确的温度控制。来源：由 Takashi Yunogami 根据 IBM 研究院纳米片 GAA 工艺流程图 (IEDM 2019-2021) 改编并注释，作者亦作补充。
图7揭示了氦气断供对逻辑半导体节点的影响，以及各半导体工厂预计停产的时间表。由台积电、三星、英特尔和Rapidus等企业生产的下一代尖端逻辑芯片A14和N2受影响“极其严重”，一旦氦气断供，工厂将在三个月内被迫停产。N3芯片也将在此期限内停摆，而N5和N7芯片则在六个月内停产。
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）
特别值得警惕的是成熟节点：10-28nm制程（含台积电熊本第一工厂）将面临6-12个月的停产期。瑞萨电子、罗姆等企业的汽车、模拟及功率半导体（40nm及以上）也将在12个月后停产，这可能引发“汽车行业的毁灭性后果”。
原因在于，即便在成熟制程节点上，汽车半导体的认证标准也极为严苛，汽车制造商绝不会接受未经过氦气干法刻蚀处理的芯片。这表明，氦气断供带来的风险并非局限于尖端技术。
若卡塔尔的氦气供应持续归零，半导体行业还能撑多久？
在最初的0-3个月内，通过动用库存、地下存储、增加来自美国的航班频次以及跨用途重新分配资源，局面尚可控。虽然价格会急剧飙升，但主流半导体工厂仍可维持运营。
进入3至6个月阶段，配额削减将逐步实施，受影响对象依次为非合同用户、小型半导体工厂、研究机构、后端流程及通用产品。
在接下来的6到12个月里，部分运营限制（包括对先进半导体工厂的限制）将成为现实。这将给依赖液氦长途进口的韩国、中国和日本等亚洲国家带来格外沉重的负担。
若短缺持续超过一年，除非美国、加拿大、阿尔及利亚和俄罗斯等国能够增产以填补33%的缺口，否则半导体行业将被迫进行产品优先级排序。
这也预示着，这场危机不会导致所有半导体工厂同时关门，而是会按以下顺序逐步显现：分配受限→价格大幅上涨→削减老旧低利润产品产量→按地区和公司实施局部停产。