（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，伊朗对位于卡塔尔拉斯拉凡的一座液化天然气（LNG）设施发动袭击。这一事件迅速引发业界担忧：作为LNG生产的副产品，氦气（He）的供应可能会遭受重创。
几乎同一时间，伊朗封锁了霍尔木兹海峡，致使能源物流链条陷入瘫痪。据报，2026年4月期间，海峡附近滞留船只超过600艘，其中油轮达325艘；随后，波斯湾区域内滞留船只总数攀升至约2000艘。外界普遍推测，这些油轮中不少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，更是光刻胶的核心原材料。
在此背景下，全球半导体工厂因“氦气短缺”、“石脑油短缺”以及“光刻胶短缺”这三重打击而面临停产的风险，成为高度关注的焦点。本文将梳理氦气、石脑油及光刻胶的供应链脉络，深入剖析成因并展望后续走势。
前端加工厂停危机的全貌概述
首先，我们需厘清氦气在半导体前端工艺中的角色，以及石脑油衍生物与组件的应用场景（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？
在前端制程中，清洗、薄膜沉积、光刻、干法刻蚀、再次清洗及检测等步骤需在硅（Si）晶圆上循环执行50至100次以上，以此同时制造出数十到数百个芯片。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，若氦气供应中断，部分薄膜沉积工艺和干法刻蚀将立即失效，极紫外（EUV）光刻作业亦可能受阻。
其二，从清洗、薄膜沉积延伸至光刻、干法刻蚀及检测环节，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亦源自石脑油。
换言之，氦气（He）与石脑油均可被视为制约半导体前端工艺的“阿喀琉斯之踵”。
高度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环节的影响程度。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“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，可能导致薄膜厚度不均、质量下降、应力异常及结晶度受损。相比之下，批量炉式 CVD 和一般 ALD 仅需微调参数即可继续运行。
图2：氦气断供对各项前端流程的影响等级。
为何干法刻蚀会引发瞬间停摆？根源在于晶圆温度控制机制（见图3）。在干法刻蚀设备内，等离子体产生的大量热量会传导至晶圆表面。为此，必须通过静电吸盘内部循环冷却剂（如-60°C），以维持晶圆低温（冷却剂温度区间覆盖低于-100°C至高于+100°C，具体依工艺而定）。
图3. 干法刻蚀装置的温度调控原理
但在微观层面，静电吸盘与晶圆背面仅存在单一接触点，仅靠制冷剂循环难以实现充分散热。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）。凭借氦气轻质单原子分子特性及其极速运动能力，它能高效地将晶圆热量传导至静电吸盘，随后由真空泵排出。可以说，这是一种“一次性”的热传导介质。
简言之，缺失氦气便无法实现晶圆温控，干法刻蚀工艺也就无从谈起。无论是针对3D NAND深孔钻孔所需的低温刻蚀，还是其他所有干法刻蚀步骤，一旦缺气，全部停摆。这便是所谓的“瞬间失效”。
石脑油相关设备部件与光刻胶
那么，石脑油的情况如何？几乎所有半导体制造设备的耗材均包含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) 耐等离子体及耐化学腐蚀的氟基材料；(4) 管道、阀门等流体部件；以及 (5) 电缆与绝缘材料。鉴于设备需定期更换耗材以确保持续稳定运行，一旦零部件库存耗尽，设备停机乃至全厂停产便不可避免。
另一大隐患在于光刻胶。其生产链路为：石脑油→丙烯→环氧丙烷（PO）→PGME→PGMEA→光刻胶（注）。全球90%以上的光刻胶市场被五家日本企业垄断——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。而这五家公司几乎全部向日本制造商大塞尔公司采购PGME和PGMEA。此供应链任一环节断裂，都将导致全球半导体工厂停工。
既然风险如此之高，为何半导体工厂尚未关闭？让我们先审视石脑油的生产格局。图4呈现了各地区的石脑油产量分布。全球年产量约为10亿吨，其中中东地区贡献了约18%（即1.8亿吨）。在这10亿吨总量中，约6亿吨用作乙烯原料，约2亿吨用于汽油调和，约1亿吨用于生产BTX（苯、甲苯、二甲苯）。仅有不到100万吨，不足全球石脑油总量的0.1%，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：作者依据全球炼油产能、原油加工量及石脑油收率（约15-20%）估算得出。
因此，即便霍尔木兹海峡封锁引发石脑油短缺，大塞尔公司及光刻胶厂商仍能优先锁定那极少量的石脑油用于半导体材料生产。由于光刻胶所需石脑油占比微乎其微，这种结构性优势使得半导体材料的供应相对稳固。
氦气（He）的局面则截然相反。如图5所示，全球年氦气产量为1.9亿立方米，美国占比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6300万立方米的氦气，远超全球半导体行业的年总需求量。仅凭简单的定量对比，便能窥见其影响之深远。
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
不过，半导体工厂得以维持运转，主要得益于三大缓冲因素。
首要因素是“储备”。林德、液化空气集团、空气产品公司及岩谷株式会社等气体供应商持有一定库存，有效吸收了初期的冲击波动。
其次是“库存与回收”。基于过往氦气短缺的经验教训，各大厂商增加了安全库存。台积电和三星电子已部署氦气回收系统（尽管并非全覆盖）。
第三是“优先供应规则”。分配优先级依次为医疗→航空航天/国防→半导体行业→一般工业→气球。最先被削减的份额来自气球和一般工业用途。
然而，氦气（He）无法长期保存。液氦需在低于-269°C的超低温环境下储存，且每日约有1%因蒸发而损耗。若不及时补充，储量将在30天内跌破75%，70天后降至50%以下，230天内则仅剩10%以下。此外，液氦运输依赖专用ISO集装箱，而此类集装箱全球存量仅数百个。
考虑到半导体工厂自身的氦气库存仅能支撑数天至数周，而天然气公司与物流中心的库存可维持数周至数月，即便调动所有可用资源，总供应窗口期最长也不超过六个月。由此可见，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真正解除，只是暂时延缓了爆发时间。
对逻辑半导体的具体冲击
若氦气（He）断供持续过久，受损最严重的将是尖端逻辑器件。采用2nm工艺（N2）的GAA（环栅纳米片结构）形成过程，涉及多层Si和SiGe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）等多个需精密温控的环节（见图6）。其中，SiGe的等离子体刻蚀难度最高，且绝对离不开氦气。换言之，无氦气则无GAA工艺。
图6. GAA纳米片形成过程中的多个步骤均需精确温控。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）所做的注释与补充。
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摆的时间表。由台积电、三星、英特尔及Rapidus等巨头推出的下一代尖端逻辑芯片A14和N2将面临“极其严重”的冲击，导致工厂在断供后立即停摆，最长不超过三个月。N3芯片亦将在三个月内停产，N5和N7芯片则会在六个月内停止生产。
图7 逻辑半导体节点、主要应用场景及预测的半导体工厂停产时间（粉色标记代表日本半导体工厂、其主要应用及与汽车行业的关联）
更值得警惕的是成熟节点：10-28nm制程（含台积电熊本第一工厂）预计停产6-12个月。瑞萨电子、罗姆等企业生产的汽车、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依然严苛，汽车制造商绝不会接受未采用氦气干法刻蚀工艺的芯片。这表明，氦气断供引发的风险绝非局限于尖端技术领域。
若卡塔尔氦气供应归零，半导体行业还能支撑多久？
在最初的0-3个月内，依靠库存、地下储备、增加美国航班运力以及跨用途重新分配，局势尚可控。尽管价格将剧烈飙升，但主流半导体工厂仍可维持运营。
3至6个月期间，配额削减措施将启动，首当其冲的是非合同用户、小型半导体工厂、科研机构、后端流程及通用产品。
随后的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）将落地实施。这将给韩国、中国和日本等严重依赖液氦长途进口的亚洲国家带来沉重负担。
若短缺延续超过一年，除非美国、加拿大、阿尔及利亚及俄罗斯等国增产以填补33%的缺口，否则半导体行业将被迫进行产品优先级排序。
这也意味着，这场危机不会导致所有半导体工厂同步崩溃，而是按照以下路径逐步演进：分配受限→价格暴涨→削减老旧低利润产品产量→按地区和公司实施局部停产。
