中国气体人，不是吃素的

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2026年3月18日，波斯湾暮色四合。卡塔尔武装部队的防空雷达屏幕上，五个高速目标正从伊朗方向俯冲而来。

拦截弹接连升空，电光火石的交错间，四枚伊朗导弹的雷达回波消失了。

但最后一枚导弹，落在了拉斯拉凡工业城（Ras Laffan）。

这座占地面积300平方公里的工业城，是全球最大的油气开采加工储运综合设施，承载着卡塔尔作为能源大国的几乎全部家底。

尽管火势不久后得到控制，但天然气加工设施却已遭到了严重损坏。

卡塔尔能源事务国务大臣萨阿德·卡阿比（Saad Al-Kaabi）很快宣布，伊朗的攻击瘫痪了占全球总供应量约20%的LNG生产能力，完全恢复或需三到五年。对韩国、中国、意大利、比利时等LNG长约买家，将启动不可抗力条款（Force majeure）。

全球油气市场立刻作出了反应。

但在商品交易员的喧嚣之外，一种安静得多的恐慌正在蔓延。

凝析油、液化石油气、氦气等拉斯拉凡的副产品，供应同样遭遇休克。

最后一种产品的影响力，作用在一条几乎不为公众所知的供应链上。从波斯湾的废墟，一路传导到全球最先进的晶圆制造厂。

全球近三分之一的氦气供应，就这样在一个晚上归零了。

对大多数普通人而言，氦气的印象止步于飘在空中的气球，或者让嗓音变尖的小把戏。但在现代高技术产业的深处，这种无色无味的惰性气体，是众多精密产品得以运行的隐形基座。

氦拥有所有元素中最小的原子半径，使其能够渗入和检测任何其他气体无法触及的微观缝隙，它的化学惰性近乎绝对，在半导体制造苛刻的洁净环境中不会引入哪怕痕量级别的污染，它的热导率在所有气体中最高，是氮气的六倍以上，能够在毫秒级的加工节拍中快速带走热量，而它在液化后可达的极低温度，又使其成为冷却超导磁体的几乎唯一选择。

这套特性的组合，在先进半导体制造中至少承担着四项不可替代的功能。

在干法刻蚀工艺中，当等离子体以原子级精度在硅片表面雕刻电路时，工艺温度必须被控制在极窄的范围内。氦气被注入晶圆与静电吸盘之间的微小间隙，凭借远超其他气体的热导率，在毫秒之内将晶圆温度偏差压制在极小区间。没有任何替代品能够做到这一点。

在EUV光刻中，波长仅13.5纳米的光源几乎会被大气中的一切分子吸收，因此光刻机光学腔体内部必须维持高纯氦气环境，以清除可能吸收光子的氧和水分。这个过程是时间驱动而非产量驱动的，只要光刻机通电运行，氦气就在以恒定速率消耗，无论此刻是否有晶圆在加工。一座运行先进制程的晶圆厂，每月需要消耗多个标准集装箱体量的氦气，即便配备了氦气回收系统也难有本质变化。

在离子注入设备中，高能离子注入机使用超导电磁体来引导和聚焦离子束，这些磁体必须维持在接近绝对零度的温度下才能正常工作。液氦在冷却过程中持续蒸发，需要不断补充，只要设备在运行状态，氦气就不能中断。

最后，在化学气相沉积和原子层沉积工艺中，氦气作为理想的惰性气体，也发挥着载气的角色。

一个令人意想不到的数字是，半导体行业已经是目前最大的氦气单一应用领域，每年消费约四分之一的氦气供应。

随着先进制程逻辑芯片和高端存储芯片的需求增长，这个比例仍将进一步上升。据估计，2纳米High-NA EUV工艺，每片晶圆所需消耗的氦气量预计将是3纳米制程的1.2倍，到2030年，半导体在全球氦气消费中的占比预计将攀升至30%。

（甚至还有初创企业正在研究以中性氦原子束用于未来光刻工艺，号称可以实现0.1纳米的分辨率）

在半导体之外，氦气的触角同样深深嵌入到现代文明的肌体中。

作为现代医学诊断能力的标志，核磁共振（MRI）设备的超导磁体需要约2000升液氦来维持运转，每月还有一定比例液氦因蒸发而流失，必须定期补充。

目前，全球约有五万台MRI投入运行，没有氦气，现代医疗诊断体系将失去最重要的无创影像工具。2022年全球氦气短缺期间，就有相当比例的供应商对客户实施了配给制，哈佛大学因供应受限被迫关停了一半的实验室项目。2026年拉斯拉凡遇袭后，同样已有医疗机构报告MRI运营能力受限。

在科研和检测领域，气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）和核磁共振波谱仪（NMR）等精密仪器，同样依赖氦气。

氦气因其化学惰性和在离子阱中的碰撞阻尼特性，被视为GC-MS的"理想载气"，设备制造商虽然也有氢气的替代技术方案，但其易燃易爆特性使得改装面临严格的安全限制，并非所有系统都能完成切换。NMR波谱仪则与MRI同理，需要液氦冷却超导磁体至接近绝对零度，过往短缺时期，美国多所大学的NMR设备就被迫停机，直接冲击了化学和生物学的基础研究。

从芯片产线到医院诊室，从质检实验室到大学基础研究，氦气是少有的同时横跨高技术制造和基础民生的战略物资。

然而，这种对现代文明至关重要的元素，全球供应源却高度集中在四个国家手中：美国、卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯。

氦气无法通过化学反应合成，主要是从含氦天然气中作为副产品提取，而绝大多数天然气田的含氦量低到不具备经济开采价值，因此其主要供应国与天然气资源大国自然高度重合。

这种供应结构的脆弱性已经反复发出警报。从2006年到2023年，全球已先后经历了多次严重的氦气短缺，每一次都推高价格、扰乱供应链，每一次事后都有专家呼吁重视战略储备，但真正造成持久改变的行动寥寥无几。

拉斯拉凡发生的事件，把这种脆弱性暴露到了极致，这一次，不是因为物流的临时阻碍（无论原因是战争还是制裁），而是氦气的生产能力停摆。

一枚导弹就能让全球三分之一的氦气供应消失，而这还不是半导体供应链上唯一的脆弱环节。

拉斯拉凡暴露的问题并非个例，在电子工业所需的高纯特种气体这个更广阔的领域，供应来源的高度集中是一个结构性特征，而不是偶然的地理巧合。

全球电子特气市场长期由德国林德（Linde）、法国液化空气（Air Liquide）、日本大阳日酸（Taiyo Nippon Sanso）和美国空气化工（Air Products）四家巨头主导，合计掌握着七成以上的市场份额。

从用于CVD腔室清洗的三氟化氮，到用于钨薄膜沉积的六氟化钨，从光刻工艺中不可或缺的氖气混合物，到离子注入所需的砷烷和磷烷，先进半导体制造涉及的上百种特种气体，其高纯度商品的供应能力长期集中在少数几家企业和少数几个国家手中。2020年，我国电子特气的国产化率仅为约14%。

更深层的隐忧在于，这种供应链上的"瓶颈点"地位，不仅是一种市场格局，还随时可能被转化为地缘政治武器。

这方面并不缺少先例。

2019年7月，围绕二战劳工索赔的外交争端升级后，日本政府就悍然宣布对韩国实施氟化聚酰亚胺、光刻胶和高纯氢氟酸这三种关键材料的出口管制。名义理由是"出口合规疑虑"。彼时日本对这三种材料供应，都掌握着绝对的产业话语权，管制令一出，三星和SK海力士这两大韩国半导体巨头的生死，顿时被系于日本官僚的笔墨之间。

韩国的回应是痛定思痛，在WTO申诉和官方交涉之外，政府与产业界通过建立国内产能和拓宽采购来源等方式，以极大力度推进半导体关键原材料的自主可。

例如，韩国的半导体产业此前百分之百依赖进口氖气，而氖气是准分子激光光刻的核心原料，没有高纯氖气，大量光刻机就无法工作。2019年年底，日本管制的冲击余波尚未平息，韩国特种气体制造商TEMC就与钢铁巨头浦项制铁（POSCO）启动了合作，目标是利用浦项光阳钢厂既有的空气分离设施，以低成本方式提取和纯化氖气。钢铁冶炼的空气分离过程本身就会产生含氖的副产品气流，此前这些气体被白白排放，TEMC的技术方案则将其截获、富集、纯化至半导体级。

2022年1月，浦项光阳工厂的大型氖气分离提取装置建成投用，年产能2.2万标准立方米高纯氖气，可满足韩国国内需求的约16%。浦项副总裁柳炳玉在投产仪式上说："与TEMC这样'小而强'的韩国企业合作，实现了稀有气体国产化这个产业气体界的夙愿。"

仅仅一个月后，俄乌冲突爆发。

冲突前，乌克兰两家公司Ingas和Cryoin供应着全球约一半的半导体级氖气，这些原料来自苏联时期遗留的独特钢铁工艺副产品。战争爆发后，这条供应链一夜断裂，全球氖气价格在数周内暴涨600%以上，韩国此前的布局，就及时缓解了冲击。据报道，韩国半导体厂商此后加深了与TEMC和浦项的合作，目标是将国产氖气的使用比例提升至40%，但完全的自给仍是一条漫长的路。

如果说日韩博弈和俄乌战争展示了供应集中度如何被外力转化为武器，那么美国联邦氦储备的命运，则讲述了另一种同样令人唏嘘的故事，那就是瓶颈的掌控者如何因自身的短视，亲手放弃了手中的王牌。

1925年，美国国会通过《氦气法案》，在得克萨斯州阿马里洛建立联邦氦储备，将氦气定性为"关键战备物资"，禁止向非政府用户出售。那是飞艇的黄金时代，氦气因其不可燃的特性被视为比氢气更安全的浮升气体，具有重大军事价值。冷战年代，核对峙、火箭开发和科学研究催生了对氦气的新一轮需求，国会于1960年修法，激励天然气生产商从天然气中提取氦气出售给联邦政府，在阿马里洛地下穹丘储库中大规模扩充战略储备。

一个世纪的战略眼光，却在冷战后被一代人当成了笑话。

1996年，在"精简政府"的时代浪潮中，众议员克拉格（Scott Klug）在国会发言中宣称："国家氦气储备几十年来一直是个笑柄，1996年了，飞艇跟国家安全显然没有任何关系，它们或许能在周一晚上橄榄球赛的中场秀提供一些引人入胜的镜头，但我认为它们在没有联邦政府支持的情况下也能做到这一点。"

美国总统克林顿也顺应潮流，称氦储备为时代错误，与国会共和党人联手推动了《氦气私有化法案》。

此后近三十年里，科学家、医疗界人士、航天专家反复呼吁保留国家储备，发挥全球供应稳定器的作用。这期间，全球先后发生四次严重氦荒，每千立方英尺（Mcf）价格从90年代末的四十多美元飙升至近1000美元，但美国国会始终不为所动，按部就班地推进抛售。

2024年，联邦土地管理局（BLM）对氦储备进行最后一次公开拍卖，标的除了剩余的粗氦，还包括整套储运基础设施。

最终，德国特种气体巨头Messer以4.23亿美元出价拿下了资产包，比Messer最初3.53亿美元的出价高出7000万美元，此外还为资产包中包含的2800万立方米联邦政府所有的氦气额外支付了2100万美元。据gasworld报道，财政部获得的收益总额约为4.6亿美元。

2024年6月，交割完成，一个世纪里建成的美国联邦氦储备基础设施，包括得天独厚的地下多孔岩层储库、六百余公里管道等资产，从政府移交给了一家私人企业。

讽刺的是，2025年，美国众议院又有议员对这笔交易翻起了旧账，指出买家在中国也有大量业务，要求了解是否评估过国家安全风险，但这种疾言厉色的表演，并不能凭空变出已经消失的战略储备。

又过了整整一年，2026年3月，在拉斯拉凡落下的导弹，令全球三分之一的氦气供应暂时下线，而曾经手握巨量战略储备的美国政府，此时已无余地可以腾挪。

从1925年建储到2024年售罄，从"关键战备物资"到"政府浪费的典范"，这条弧线，是一个大国治理能力下滑的浓缩标本。

在这个关键原材料供应链千疮百孔的世界里，中国的处境，正在发生不那么引人注目却意义深远的变化。

拿氦气来说，中国是一个典型的"贫氦国"，大多数天然气田的含氦量仅有0.03%到0.05%，远低于美国富氦气田动辄0.3%以上的品位。从如此稀薄的原料中提取高纯氦气，在经济上长期不可行。这是一个地质禀赋的硬约束，不是努力就能消除的。

但中国的工程师们找到了一条绕过硬约束的路径。

在液化天然气（LNG）的加工过程中，天然气被冷却到-162°C发生液化，而沸点远低于甲烷的氦气不会跟随液化，而是富集在闪蒸气（BOG）中。从这股闪蒸气出发提取氦气，原料中的氦浓度已经被天然的物理过程"预浓缩"了数十倍，经济性大为改观。

2020年是中国提氦技术的分水岭。这一年，依托中科院理化技术研究所的大型低温制冷技术，中科富海公司在宁夏盐池建成了国内首套LNG-BOG低温提氦装置，首次实现了BOG制取液氦的产业示范。同年12月，四川空分设备集团的子公司在内蒙古鄂尔多斯杭锦旗投产了国内首个年产能超百万立方米的提氦项目，产出氦气纯度达到99.999%以上。此后，内蒙古森泰能源、甘肃瑞华能源等项目接踵而至，技术路线也从低温法扩展到了常温膜分离法。

与此同时，中石油、中石化等能源企业系统性地将膜分离、深冷精馏、变压吸附等多种技术优化集成，针对中国天然气"含氦低但体量大"的特点，开发出了适用于贫氦天然气的系列化提氦技术。

在资源勘查端，新一轮找矿突破战略行动成果显著：截至2025年，全国新增氦气探明地质储量40.7亿立方米，苏里格、涪陵、靖边、安岳、东胜、泸州六大气田的氦气储量均超过2亿立方米。

短短五年时间，中国的氦气对外依存度从接近100%下降至约83%。这个数字距离安全仍然很远，但趋势的方向已不可逆转，中国正在从全球氦气供应版图中的"others"，跻身主要玩家之列。

来自俄罗斯的利好也正在同步显现，俄罗斯天然气工业股份公司（Gazprom）的阿穆尔气体处理厂是全球规划产能最大的氦气生产设施，设计年产能6000万立方米，目前已有两条生产线投入运行，也推动俄罗斯超越阿尔及利亚，成为全球第三大氦生产国。尽管西方制裁构成了间接障碍，但俄罗斯氦气正加速流向亚太市场，对中国的供应保障形成了有力补充。

如果说氦气等惰性气体的突破主要依靠资源端和提取技术的双重攻坚，那么在工艺气体领域，中国产业的进步则呈现出另一种独特的机制：规模催生能力。

三氟化氮（NF₃）是全球用量最大的电子特种气体，在半导体制造中用于CVD腔室清洗。每一轮薄膜沉积之后，都需要用三氟化氮产生的活性氟原子来清除腔壁上残留的硅和金属沉积物。但三氟化氮的应用场景远不止半导体。在显示面板生产中，CVD沉积二氧化硅薄膜后同样需要三氟化氮清洗腔室；在光伏电池制造中，薄膜沉积和设备清洗环节也大量使用这种气相清洁剂。

从全球来看，半导体占电子特气需求的71%，显示面板占18%。但在中国，这个结构显著不同：集成电路占42%，显示面板占37%，光伏占13%。面板和光伏两项合计，占据了中国电子特气需求的半壁江山。

这个需求结构的独特性，恰恰成为了中国电子特气产业升级的绝佳踏板。

中国在显示面板和光伏两个领域已经建立起全球统治地位，这意味着即便不考虑半导体，仅仅面板和光伏制造所产生的天量需求，就已经为中船特气、南大光电等国内企业提供了规模化生产的经济基础。

尽管同一种工艺气体在不同应用场景中的纯度要求是分级的，比如光伏用的三氟化氮纯度通常在4N（99.99%）级别，半导体用则要求5N（99.999%）乃至更高的6N，但纯度的攀升往往主要依靠底层的合成工艺交替组合，并不需要推倒重来。

换句话说，在光伏和面板的巨大需求推动下建立起4N量产体系的企业，向半导体级5N、6N的升级，是在已有基础上的渐进式优化，而非从零开始的技术长征。这是一种不需要刻意规划就自然发生的知识溢出，充分体现了超大规模工业化体系的协同效应。

源自中船重工第718研究所特气工程部的中船特气，是这一路径的典型代表。这家军转民企业从上世纪90年代开始研发三氟化氮和六氟化钨，目前两大产品年产量、市占率均稳居国内第一，国内市场覆盖率超过95%，国际市场覆盖率达50%，其产能规模已经超过了部分日韩竞争对手。

从面板到光伏到半导体，中国工业体系的纵深，正在将一个又一个特种气体品种，沿着纯度阶梯向上推进。

石平湘的华特气体并不孤独。

南大光电在国家02专项的支持下，成功解决了困扰国内三十年的高纯砷烷和磷烷产业化难题，这两种剧毒的掺杂气体此前完全依赖进口，其制备对纯化工艺和安全管控的要求极为严苛。

金宏气体，则率先打破了高纯氨的技术垄断，在国内市场占有率超过50%，并建成万吨级超纯氨产能。至于前文已经提过的国内含氟特气领域龙头中船特气，其呼和浩特新建三氟化氮项目还在继续扩大产能优势。

沿着"先在光伏、面板等较低纯度应用中站稳规模，再向半导体级纯度攀升"的路径，中国电子特气企业正在集体崛起，目前，国内已经有超过60个在建和规划中的电子气体项目，三氟化氮、六氟化钨、硅烷、超纯氨等品种的产能正在快速释放。

毋庸讳言，在这一领域尚未完成的课题依然很多。

高端气体品种仍有空白待填补，高纯度氟碳类气体的批次稳定性，即不同批次产品之间的质量一致性，仍是从小批量导入到大规模放量之间最难跨越的门槛。在大宗气体现场制气（on-site）模式中，林德、液化空气等外资巨头积累了数十年的工程设计和运维能力，中国企业在这个领域的追赶尚需时日。

但势头已不可逆转，一个从光伏到面板到半导体的需求梯度，正在将中国电子特气产业沿着纯度阶梯稳步向上托举。这种进步不靠某个英雄项目或某次集中突破，而靠整个工业体系的厚度。

隆起的产业厚度所支撑的不是捷径，而是一条允许大量参与者同时尝试、同时犯错、同时学习的宽阔道路。

中国气体人，不是吃素的。