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伊朗战争若持续 将严重影响全球半导体供应链

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伊朗战争已经爆发两周,关键通道霍尔木兹海峡同行能力严重下降,中东部分地区的生产和运输都无法正常进行。如果伊朗战争持续下去,全球半导体产业链将因能源和原材料等问题受到严重冲击,我们共同梳理一下中东地区的冲突会如何影响半导体供应链。 

在梳理中,我们仅针对半导体制造的影响进行分析,暂时不去分析战争引发的全球经济动荡,以及全球非能源和原材料之外运输的中断。 

能源影响(至少5%成本增加) 

中东是全球能源中枢,随着俄罗斯能源供应受限,中东能源成为全球大部分国家能源进口的唯一来源,而霍尔木兹海峡影响了中东70%能源运输运力。目前全球燃油天然气价格上涨了约39%左右,如果战争持续下去预计能源价格将上涨超过50%。按照现在日韩以及中国台湾的电力生产结构,全球能源价格上涨30%时,电价成本上涨约5.5%-6%左右,上涨50%时电价成本上涨超过10%,对应到最终晶圆制造的成本,约增加3%-4%左右。这个比例如果放在欧洲,电力成本的影响可能比日韩等地要高1.5%左右,这就意味着能源提价50%的基础上,欧洲晶圆厂的制造成本可能要提升5%左右。 

现在成熟工艺的晶圆制造毛利平均大概为25%左右(不要考虑台积电逆天的60%+毛利率),能源价格的上涨意味着全球晶圆制造的毛利率要下降大概5%左右,到20%。这会直接影响全球半导体制造的基础价格,如果考虑到全球金属材料的价格也在增长,半导体制造的成本价格必然进一步推升。如果考虑到成熟工艺制程的产品主要用于成本敏感型的消费类应用,这部分芯片对制造成本非常敏感。如果这类芯片不进行小幅涨价,可能面临着芯片设计企业亏损的局面。 

能源攀升的另一个问题是运输成本的提升,这部分暂时无法直接评估,但肯定也会影响半导体供应链的成本问题,我们今天暂时不去详细分析这部分的影响。 

氦气等气体(可能导致停产)

半导体制造,并不是仅仅需要电、晶圆和光刻机就能够生产出芯片,这个精密的制造过程需要各种化学制品的辅助,比如高纯度的惰性气体和酸性洗涤制剂等。而对半导体影响最直接的,可能就是惰性气体的影响,这其中氦气对先进工艺的影响非常关键。 

在俄乌战争开始时,半导体惰性气体的供给就曾经给全球半导体生产敲响警钟。而惰性气体特别是氦气,来源最主要是天然气的副产品。全球天然气主要生产大国除了俄罗斯乌克兰之外,就是卡塔尔和伊朗。而俄乌战争之后,全球天然气高度依赖卡塔尔的同时,氦气的供应也同样高度依赖卡塔尔(占全球38%的产能)。 

氦气是半导体制造中不可替代的关键特种气体,核心作用集中在精密温控、真空检漏、工艺载气 / 保护、高端设备冷却四大场景,直接决定良率、精度与设备稳定运行。氦气的不可替代性体现在4个方面。

沸点极低:可实现超低温,适配 EUV 超导与精密冷却。

  导热优异:快速均温,保障纳米级工艺精度。

  化学惰性:不反应、不污染、无残留。

  分子极小:穿透性强,检漏与间隙导热独一无二。

氦气在半导体制造中重点应用节点包括以下几个方面。

1. 晶圆背面冷却(最核心、最刚需)

  • 场景:等离子刻蚀、CVD/ALD 沉积、离子注入等高功率 / 高温工艺。

  • 作用:低压氦气填充晶圆与静电吸盘(ESC)间隙,快速导热、均匀控温,稳定工艺窗口与侧壁形貌。

  • 优势:分子小、导热高、化学惰性、不污染表面;无有效替代品,先进节点温控精度要求 ±1℃,依赖氦气实现。

2. 高精度氦质谱检漏(气密性底线)

  • 场景:工艺腔体、真空管路、气体面板、密封件、EUV / 高真空系统全流程强制检测。

  • 作用:氦分子极小、穿透性强、背景浓度低,配合检漏仪实现ppb 级灵敏度,检出微漏,防止杂质入侵与良率损失。

  • 地位:唯一标准化检漏介质,先进制程泄漏率要求≤10⁻⁷ Pa・m³/s。

3. 工艺载气 / 稀释气 / 保护气

  • 场景:CVD、刻蚀、薄膜沉积等反应流程。

  • 作用:惰性稳定、无副反应,作为载气输送反应气体、稀释配比、吹扫腔体;保护晶圆表面不氧化、不污染。

4. 高端设备超低温冷却(EUV 等尖端)

  • 场景:EUV 光刻机超导磁体、激光腔体、高精度光学系统冷却。

  • 作用:液氦实现4K(-269℃)超低温,维持超导与光学稳定;是 EUV 设备运行的必要条件。

值得注意的是,先进工艺对氦气的需求量非常大,特别是EUV光刻工艺。可以说氦气在半导体中 =温控心脏 + 检漏底线 + 工艺卫士 + 高端设备引擎,先进制程与 EUV 高度依赖,供应与纯度直接决定产能、良率与成本。

不同制程氦气消耗差异(典型)

制程节点

单晶圆消耗

主要用途

3nm

>150 L

背面冷却、EUV、检漏、载气

7nm

~120 L

背面冷却、检漏、工艺气

14–28 nm

40–60 L

冷却、检漏、载气

90 nm 及以上

~24 L

基础冷却、检漏

 目前氦气的供应,除了卡塔尔之外,欧洲主要是向阿尔及利亚采购代替,日本和韩国以及中国台湾只能去选择采购美国更高价格的氦气作为代替。 

韩国是全球第一个官方进行半导体原材料预警的国家,该国拥有全球三分之二的存储芯片产能,以及5%的全球其他芯片产能。据韩国工业部的数据显示,韩国约 65% 的氦气进口依赖卡塔尔,是受影响冲击最大的国家。韩国工业部还指出,韩国除了氦气之外,还有至少13种半导体材料依赖于中东供给。除了氦气之外,包括其他惰性气体也高度依赖中东等地的供应。不过,韩国工业部也给出定心丸,已经储备了约5-6个月的氦气供应。不过资本市场并不买账,受气体供应前景担忧情绪影响,韩国半导体巨头 Samsung Electronics 和 SK Hynix 的股价在 3 月初出现了两位数的跌幅,如果伊朗战争持续3-4个月,韩国可能半导体遇到停产危机。 

中东核心供应半导体制造原材料列表

材料

中东供应占比

半导体用途

风险与影响

氦气

卡塔尔≈30% 全球供应

光刻机冷却、晶圆控温、SiC/GaN 外延、检漏

断供 3–4 个月,先进制程降载 / 停线;现货价周涨 35%–50%,库存仅 1–3 个月

高纯氖气

伊朗≈17%–18% 电子级

DUV 光刻激发、缓冲气体

无成熟替代,断供导致光刻停摆;库存耗尽后 8 英寸成熟制程降载

三氟化氮 / 六氟化钨

中东炼化 / 空分配套

晶圆清洗、金属刻蚀

运输受阻,交期从 2–4 周拉长至 8–12 周,全流程效率下降 30%

其他材料短缺(影响相对不大,约3%成本增加) 

其实中东除了是全球最大的石油输出基地之外,也是全球重要的石化加工基地,石油化工是半导体制造的原料根基,其副产品与衍生物经深度提纯后,覆盖电子特气、湿电子化学品、光刻胶溶剂、封装材料、高纯溶剂五大核心品类,缺一不可。 

电子特气(制程核心,无替代)是为石油化工副产品,经多级纯化达5N–7N电子级,直接用于刻蚀、沉积、清洗、掺杂。除了氦气依赖于天然气加工外,石油炼化过程中产生的很多气体也是半导体制造不可或缺的原材料。比如氨气(NH₃)用于 CVD 沉积氮化硅 / 氮化镓、离子注入;功率与化合物半导体必需。三氟化氮(NF₃)是等离子体刻蚀、反应腔原位清洗以及存储 / 先进制程核心耗材。六氟化钨(WF₆):用于CVD 沉积钨 plug、金属互连和先进制程金属化关键应用。氯化硼(BCl₃)是铝金属刻蚀、P 型掺杂;逻辑 / 存储刻蚀的必需品。

湿电子化学品由石化基础溶剂深度精制,是清洗与刻蚀不可或缺的化学制剂,包括PGMEA/PGME(丙二醇甲醚醋酸酯 / 醚),异丙醇(IPA),丙酮 / 环己酮:石化芳烃 / 酮类以及氢氟酸(HF)/ 氨水(NH₄OH)等。 

光刻胶主体树脂与单体均来自石化裂解衍生物,配方纯度决定分辨率与良率。酚醛树脂、聚羟基苯乙烯(PHS),丙烯酸酯单体和光引发剂 / 添加剂都是光刻过程中非常重要的化学制剂。

封装与结构材料也离不开石化副产品,石化聚烯烃与聚合物用于支撑封装、物流与良率保护。 

当石油运输受限之后,这些石化副产品的供应也将相应成为紧俏货,最起码石油价格飙涨时,这些原材料价格也会同步上涨30%-50%,直接影响半导体制造的成本。 

霍尔木兹海峡之外的影响(供应链调整即可解决)

除了霍尔木兹海峡影响之外,中东战争对运输的影响还覆盖了红海—苏伊士运河这个全球运输黄金水道。虽然这部分可以绕行南非避开战火影响,但这一绕的成本大概会增加约12%-15%的运输成本。 

这条黄金水道同行不畅最直接对半导体供应链的影响是非洲的原材料运输成本明显提升。随着全球金属价格不断提升,非洲的矿产资源成为平衡半导体金属原材料成本的最新选择,但此次中东战争对非洲矿产供应亚洲和欧洲产生不利的影响。

尖端半导体制造离不开各类复杂的上游矿产原料支撑,非洲在核心矿产资源上拥有显著的全球话语权:

·       钴:是电池技术及其他先进电子器件的核心原料,刚果(金)的钴产量约占全球 70%;

·       铂族金属:对高性能电子器件和催化工艺不可或缺,南非的铂储量约占全球 70%,同时拥有大量钯矿资源;

·       锂:是电池和储能系统的关键材料,津巴布韦、纳米比亚等非洲国家正成为全球锂资源的重要供应地;

·       石墨与稀土元素:广泛应用于半导体制造的多个环节,包括热管理和高精度磁体生产,非洲的相关矿藏已成为工业加工企业的重点勘探目标。

这些矿产并非半导体产业链的边缘原料,更是电动汽车、数据中心基础设施、移动设备和储能系统的必要投入 —— 而这些产业的核心均依赖半导体技术。 

不过相比于前面直接从中东输出的原材料来说,非洲金属材料的影响相对来说并不严重,一方面这部分金属材料可以从多个区域获取替代供应,另一方面,红海区域受影响不大,即使绕行成本也增加不算大,甚至这部分成本影响可能还不如金银铜涨价对半导体制造的影响严重。 

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