被忽视的关键原料危机,正在半导体行业

2026-04-24 | 来源: 半导体产业纵横 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

半导体工厂启动延迟

新建半导体工厂的启动涉及多个阶段：设备交付、安装、验证、工艺调整和良率提升。每个阶段都会消耗大量的特种气体和材料。由于石脑油/PFAS污染导致的氦气供应中断和零部件及材料供应减少将产生以下影响：

设备安装阶段：由于 PFA 管道和 FFKM 密封件的供应延迟，设备启动被推迟。

认证阶段：供货不稳定，蚀刻工艺不符合认证标准。

批量生产启动阶段：产量未达到计划值，导致产能爬坡延迟。

特别是 Rapidus 的千岁半导体工厂、英特尔的俄亥俄州半导体工厂、台积电在中国台湾计划新建 8 个 2nm 半导体工厂，以及台积电位于亚利桑那州和熊本 2 号的工厂（计划新建 5 个 2nm 工厂），所有这些工厂的启动阶段都定于 2025-2027 年，这很可能与石脑油/PFAS/氦气危机的高峰期重合。

尖端首先坍塌，而且坍塌程度最严重

设备制造商和芯片制造商的一个共同特点是不对称性，即“尖端是第一个也是最严重受损的部位”。

每个节点的氦气依赖性、石脑油/PFAS 依赖性及总体影响

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传统制程节点（28nm及以上）对氦气的依赖性相对较低，对供应危机具有一定的抵御能力。而先进制程节点（7nm及以下，尤其是5nm/3nm/2nm/1.4nm），人工智能半导体、高端逻辑芯片、宽带内存（HBM）、先进DRAM和3D NAND等产品集中于此，对氦气、石脑油和PFAS的依赖性极高，因此最容易受到供应危机的影响。

然而，对于“尖端技术与传统技术”这种简单的二分法，有一个重要的例外：汽车半导体。

传统上，汽车半导体主要采用成熟的28nm或更高制程节点，优先考虑可靠性、长期供货和模拟特性。然而，近年来，一些应用，例如自动驾驶SoC，开始采用16nm或更低制程节点，其应用范围也从先进节点扩展到超成熟的350nm节点，甚至包括分立元件。这种结构意味着汽车半导体同时面临着先进节点固有的氦气依赖风险和成熟节点固有的材料依赖风险（例如石脑油衍生材料和PFAS材料）。

此外，汽车半导体需要极高的质量标准（例如AEC-Q100）和长期可靠性，因此在供应危机的情况下，它们极有可能变成“可以制造但无法使用的半导体”。使用不符合可靠性认证的替代材料和组件制造的半导体不能用于汽车应用。这实际上相当于供应完全中断。

如图所示，影响程度随工艺代数的变化而分阶段递减，从“灾难性（3nm/2nm/1.4nm）”到“中等（28nm 及以上）”。然而，汽车半导体并不属于这种层级结构，无论其是否处于工艺前沿，都会受到“相当严重”的影响。

汽车半导体对汽车行业的影响

此次危机将导致汽车半导体供应彻底中断。因此，预计在日本、美国和德国这三个以汽车产业为核心的国家，整车生产将难以为继。

在2020年至2022年新冠疫情期间，“由于半导体短缺而无法生产汽车”的情况反复出现。然而，这次的情况与以往的那些情况有着本质的不同。

首先，除了中东和北非（卡塔尔、阿尔及利亚）这些氦气供应中心外，作为石脑油供应关键枢纽的霍尔木兹海峡也直接处于地缘政治紧张局势之下。鉴于目前中东局势没有缓和迹象，供应限制很可能持续更长时间。

其次，这场危机涉及监管驱动的结构性变化，因此即使地缘政治风险消退，结构性供应限制仍然存在。