被忽视的关键原料危机,正在半导体行业

氦气与石脑油/PFAS供应危机正从材料端冲击半导体全链条：不仅压缩设备厂售后高利润业务，也拖累ASML、应用材料公司等新设备交付。

先进制程因高度依赖特种气体与含氟材料首当其冲，良率下滑与产能延迟成为“隐形杀伤”。汽车芯片因认证严苛或出现“能造不能用”。若持续6个月，全球产能或结构性下滑，冲击AI、汽车与电子产业。

石脑油俗称轻油、白电油或去渍油，是一种原油精炼的烃类液体的中间物。它由不同的碳氢化合物混合组成，它的主要成分是含5到11个碳原子的链烷、环烷或芳烃。通常都是脱硫然后催化重整，进而重新排列或重新结构石脑油中的烃分子以及断裂成较小的分子用来产生高辛烷值汽油组分（或汽油）。

那么氦气和石脑油等材料和气体的供应危机将如何影响半导体产业结构，又将对哪些企业造成影响？

并非“销售完毕，一切就此结束”的商业模式

现代半导体设备制造商的运营主要依赖于两大支柱：设备销售和维护、零部件及服务（即所谓的售后市场）。根据各公司2023财年的年度报告，主要公司的售后市场占比通常处于以下水平：

售后市场的毛利率高于设备销售，是各公司的主要收入来源。该业务依靠FFKM密封件、PFA管道组件、PFPE润滑剂、特种气体、耗材以及派遣现场工程师等技术人员来维持运营。设备制造商并不生产自己的原材料。他们组装、认证并从科慕、大金、森科和杜邦等公司采购零部件，然后供应给客户。如果原材料供应链中断，下游环节的设备制造商业务将会萎缩。

主要设备制造商售后市场业务的销售额、利润率及氦气/石脑油依赖度。

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新设备生产也停止

石脑油/PFAS危机不仅会对现有设备的维护和维修服务产生直接影响，还会影响新设备的制造。ASML、应用材料公司、Lam Research、东京电子、ASM、国际电气和KLA等公司在单台设备中都会使用成千上万个含氟密封件、数百米长的PFA管材以及数十种工程塑料部件。

特别是，由于真空系统的复杂性，ASML的EUV系统需要比传统DUV系统多得多的密封件和管道组件。如果在EUV量产爬坡阶段石脑油/PFAS供应减少，设备交付的延迟将直接导致先进制造工艺启动的延迟。

台积电、三星电子、英特尔、美光科技、SK海力士和Rapidus等公司建设先进制造中心的计划，都基于设备能够顺利交付的前提。如果设备未能到位，这些制造中心最终可能只剩下空荡荡的建筑物。这种情况在某些地方已经开始出现。

良率下降带来的“隐形损害”

芯片制造商首先受到的影响表现为良率下降。由于干法刻蚀工艺高度依赖氦气，其质量裕度降低，而这种影响在尖端节点处更为显著。

关键在于，良率下降的问题很难在政府统计数据中体现出来。如果一家半导体工厂倒闭，就会被报道，政府也可能采取行动。然而，即使良率下降5%或10%，半导体工厂仍会继续运转，出货量也会继续。但工业产能却会悄无声息地持续流失。

此外，台积电3nm/2nm生产线良率下降几个百分点，将直接影响人工智能半导体（如英伟达的GPU和博通的AI ASIC）以及英特尔和AMD的CPU和GPU，还有移动 SoC（系统芯片，如苹果 iPhone 的应用处理器 (AP)）的供应。

三星的情况也类似。此外，英特尔的18A节点和Rapidus的2nm试验线在初期阶段都面临危机，因此即使它们成功构建了能够大规模生产2nm逻辑芯片的工艺流程，预计也会出现“良率根本不会提高”的情况。