俄烏開戰氖氣「斷氣」?半導體恐花 10 倍錢「買氣」

作者 | 發布日期 2022 年 03 月 26 日 10:00 | 分類 晶片 , 材料、設備 , 零組件 Telegram share ! follow us in feedly


氖、六氟丁二烯等氣體被譽為半導體機台裡的「血液」、工業用的「刻刀」,在半導體製程上扮演關鍵角色,但鮮少受到關注。俄烏皆是這些特用氣體大國,隨著俄烏戰火延燒、俄國將台灣列為不友善國家,究竟台灣的半導體產業會不會因此「被斷氣」?

生產、銷售半導體特殊氣體的晶呈科技上櫃前記者會上,法人與媒體圍著董事長陳亞理,他們最關心的不是晶呈前一年業績有多好,而是憂心俄烏戰爭延燒,半導體製程中必備的氖氣(Neon)到底會不會因此「被斷氣」,波及台灣的晶圓大廠?

「如果要問烏、俄供應的氖氣會不會斷,我覺得機會不是很大。但你如果問我價錢會不會漲,我會說百分之三百的機率,漲定了!」陳亞理斬釘截鐵地說。

俄國自2月24日出兵烏克蘭後,戰事延長至今已邁入第三週,即使兩國遠在地球的另一端,台商在俄、烏設廠的少,與兩國直接貿易也占比不大,但國內半導體業者卻緊盯戰事發展。

原因之一,便在於不少半導體製程上所需的氣體,來自於兩國。

陳亞理坦言,晶呈供應用於3D NAND Flash蝕刻製程的六氟丁二烯(C4F6)、四氟化矽(SiF4)等氣體來源,目前泰半來自於其與俄羅斯合資的公司。

產氣大城戰事吃緊,廠商已停工

又以氖氣為例,烏克蘭擁有全球七成以上的市占率,烏俄合計更是超過九成。路透社獨家報導揭露,烏克蘭兩家擁有世界半數半導體客戶的氖氣大廠Ingas與Cryoin已在近期停工。

路透社報導,據Ingas公司的發言窗口Nikolay Avdzhy表示,Ingas的氖氣年產量約1,500萬至2,000萬升,有約75%進入到晶片產業,客戶名單中也包含台灣。Ingas所在的城市位於烏克蘭南部鄰近黑海的港都、馬立波(Mariupol)如今已被俄方包圍。

烏克蘭總統府幕僚阿列斯托維奇於3月14日在電視上宣稱,馬立波從戰爭以來,有超過2,500位平民死於戰火。雖然此一數字尚未被核實,但可以肯定的是,在不久前馬立波一座婦幼醫院被轟炸,讓俄軍遭到各國撻伐。如今馬立波連對外的網路、電話都成問題,遑論生產。

敵軍兵臨城下,對烏克蘭公司而言,保住員工的性命,或許遠比供應另一個遠在他國的產業來得重要。

為什麼烏克蘭是氖氣大國?

俄羅斯長期以來金屬工業發達,冶煉金屬時,鋼鐵工廠會將氧氣從空氣中純化出來,分離出來的氮氣、氖氣,成為鋼鐵業的副產品,也因此,地緣之便的烏克蘭,成為世界上最大的氖氣供應國。其他國家不是不做,而是沒有規模龐大的金屬工業,如果單純投資這樣一套空氣分離的設備,根本不划算。

而對正要從晶片荒中復甦的世界而言,這無疑是個噩耗。

氖氣是一種惰性氣體(noble gas),能在大氣中找到,但含量非常低,僅有18.2ppm(百萬分之一)。在濃度高時,氖氣無色、無味,也不容易發生化合反應,但在通電後能發出橘紅色光,是霓虹燈管內最主要的氣體,也用於製冷、醫療等工業場景。

半導體機台的「血液」

但真正讓氖氣地位不凡的,是它在半導體製程中的重要性。

半導體製程中最重要的工序,是晶片製造商透過微影系統,以紫外光線將電路圖刻在晶片上,仰賴的技術是準分子雷射之中的氟化氬雷射(ArF laser)。這種雷射的原材料是氟化氬(ArF),以及做為緩衝氣體的氖氣。

設備運作時,一種混合氟化氬、氖氣的混合物,會充斥在微影設備中。隨著製程持續,氟化氬會耗用、氖氣也會因為暴露在大量的離子中而摻入雜質,純度下降、每一、兩週的時間,半導體廠就必須更換或補充機台裡的氖氣。

「你想想看,晶圓片如果減供三成,那造成的影響就是客戶少了三成的營收,但氣體減供三成,那造成的影響,是全面的、處在完全不同的層次,」陳亞理解釋,這也就是為什麼特用氣體會被譽為半導體的「血液」。

對台灣半導體產業的三大影響

隨著區域衝突,俄烏戰爭凸顯的,是這些稀有氣體產地距離市場遙遠所帶來的長鏈危機,總結來看,對台灣產業可能有三大影響,值得關注。

首先是價格飆漲。

經歷過2014年克里米亞戰爭的陳亞理回憶,當時晶呈已經以代理特用氣體為業,如今俄烏對峙對產業的影響與當時相去不遠。陳亞理認為,在戰爭時期,「重賞之下必有勇夫」的現象特別明顯,只要肯花錢,貨物供給、運輸都不至於完全停止,但必然反映在取得氣體的成本。

至於到底漲了多少?

「跟去年比起來我只能說市面上兜售的牌價,大概已經漲了十幾倍跑不掉,十幾倍買得到也算是滿厲害的,」陳亞理瞇起眼睛直說問題敏感,但進價飆漲已是不爭的事實。

戰爭帶來不確定性,也顯現在氣體供應商對客戶改變計價模式。

陳亞理坦言,不只晶呈,許多特用雷射氣體的業者,都已將報價的模式從過去的逐季改為逐月,或依照每一批到貨的價格跟客戶反應。

「至於成本能不能轉嫁出去,我不能說每個客戶都完完全全欣然接受,但是在他們整體考量下,客戶都會做出最明智的抉擇,」陳亞理說。

不過陳亞理也解釋,從價錢的角度看工業用氣體,對產業實際的影響,或許外界不必太擔心。特用氣體的價格雖然飆漲,但對半導體客戶而言,並不至於造成太大的負擔,原因在於氣體雖然關鍵,只要供需穩定,實際上的用量並不大。

陳亞理分析,以一座月產4萬片、300mm的晶圓廠為例,所用的氟化氬等氣體相加,每月用量大約15至20瓶,就算漲到2014、2015年歷史高點的一瓶148萬元,對於一個日夜趕工的晶圓廠而言,成本也不到3,000萬元,但若因「斷氣」而停產,一天損失的都遠不只這個數字。

▲ 供應半導體製程氣體的晶呈科技將在近期掛牌上櫃,圖左至右為晶呈科技董事長兼總經理陳亞理、行政支援處處長張永宏、研發處處長馮祥銨。

其次是推升在地廠商「調和」技術升級。

當氖氣從原料國運送達台灣,為了讓稀有氣體符合工業用的標準,還需要經過「純化」與「混合」兩道工序,廠商須將氖氣與氬、氪混合後,才能輸氣到機台,過去台灣沒有類似的後段製程,如今晶呈都已具備。

陳亞理認為,晶呈專攻特用氣體,與供應如氧、氮氣等大氣為主的氣體大廠不同,雖然特用氣體用量少,但晶呈發展出一套獨特的純化、檢測技術,面對不同國家的氣源,有能力均值化生產,讓台灣能有更多的氣體來源。

以氖氣為例,陳亞理分析,俄烏以外的氣源尚有南韓跟中國,至於六氟丁二烯則有比利時與中國,從最根本的原料來源,降低斷料風險。

國內氣體市場的霸主,亞東工業氣體(Air Liquide Far Eastern)也有著分散供應鏈的思惟,亞東工業氣體企業溝通暨行政管理處協理林采煖解釋,亞東在半導體化合物、氣體市場有專責的子公司,便於大宗採購與集中製程。

「從台灣供應鏈的角度來看,短期還沒有真正太大的影響。過去兩年新冠疫情,讓集團在策略上,早已增加氣體庫存的水準,以此刻來說,或許航運塞港,對我們的影響還比俄烏戰爭來得大些,」林采煖在接受《遠見》電訪時說。

林采煖也分析,氣體廠多半會提先向半導體廠調查需求,以便提前向總公司調貨。亞東不少用於台灣半導體廠的氣體,便是從美國運送到台灣來,意味著台灣不會直接向烏克蘭採購氣源。

氣體運到台灣後,還得進行混合與填裝,供應鏈長,也意味著氣源一時震盪,危機並不會立刻展現。

最後,「氣體回收」議題浮上台面。

除了各半導體大廠多半已建立一季到半年的氣體安全庫存,晶呈透露,氣體廠也多半會為客戶預留一些氣體,以達成先前談好的交貨量。

更長遠來看,自從克里米亞戰爭以來,半導體廠意識到氣體產地的局勢不穩,ASML等大廠多年前也已陸續提出減用氖氣的計畫,透過演算法,在不影響設備效能的前提下,延長補充氣體的時間。

至於從設備中回收氖氣,目前技術上已經可行,但半導體廠間尚未普及。

在2016年氖氣危機時,ASML曾表示,在當時超過2,500座生產基地中,僅有16%採用回收氖氣的系統。原因在於回收系統需停機改造,對半導體廠而言機會成本太高,且過去氣體多半已經是規格化的產品,投資成本改造設備,不太實際。

特殊氣體市場走過兩回戰爭洗禮,從價格調整、在地生產到工廠節約使用,毫無疑問地供應鏈已變得更有韌性,戰火也迫使產業思考並落實,「氣體回收」這件過去無足輕重的「小事」變成關鍵大事。

(本文由 遠見雜誌 授權轉載;首圖來源:shutterstock)

延伸閱讀: