半导体级氩气市场规模预计2031年达115百万美元
在半导体器件精密制造的每一个关键环节,一种无色无味的惰性气体正默默守护着芯片的“诞生”,它就是半导体级氩气。由于半导体器件对氧化和水蒸气极为敏感,半导体级氩气凭借优异的惰性和纯净度,在硅晶片加工中构建干燥、稳定的环境,同时其等离子体形态还可用于沉积、蚀刻等核心工艺,成为芯片制造不可或缺的“惰性守护使者”。
从市场发展态势来看,半导体级氩气行业展现出稳健增长动力。据Global Info Research(GIR)调研数据显示,按收入计,2024年全球半导体级氩气收入大约达到73.4百万美元,预计到2031年将增长至115百万美元,在2025至2031期间,年复合增长率(CAGR)为6.6%。这一增长得益于全球半导体产业的扩张、芯片制程的持续升级以及显示面板等关联领域的需求提升。
产品分类与核心特性:纯度决定的“芯片保障线”
半导体级氩气根据纯度差异主要分为4N(纯度≥99.99%)、5N(纯度≥99.999%)及其他类型。4N级半导体氩气杂质含量控制在100ppm以内,适用于半导体制造的部分辅助工艺和显示面板生产,能满足中低端场景对气体纯度的基本要求。5N级半导体氩气纯度更高,杂质含量低于10ppm,其中对半导体性能影响较大的氧、水、碳氢化合物等杂质含量更是控制在ppb级别,是集成电路制造核心工艺(如光刻、蚀刻、离子注入)的首选气体,确保芯片在加工过程中不受杂质干扰。
半导体级氩气的核心优势在于“极致惰性”与“超高纯净度”的双重保障。作为惰性气体,它不与任何半导体材料发生化学反应,能有效隔绝空气和水蒸气,防止硅晶片及器件在加工过程中被氧化或污染;超高纯净度则避免了杂质原子进入芯片晶格,从而保障芯片的电学性能和可靠性。此外,氩气的原子量较大,在等离子体工艺中能提供稳定的能量传递,助力实现精密的材料沉积和图形蚀刻。
应用领域深耕:半导体制造的“全流程伙伴”
在集成电路领域,半导体级氩气是贯穿芯片制造全流程的关键气体。在晶圆清洗环节,氩气氛围能防止清洗后的晶圆再次被氧化;光刻工艺中,深紫外光刻激光器需使用高纯度氩气作为工作介质,确保激光的稳定输出和光刻精度;蚀刻工艺中,氩等离子体凭借其优异的物理轰击作用,可实现对晶圆表面材料的精准刻蚀,构建复杂的电路图形;薄膜沉积环节,氩气作为载气或反应气体,参与化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)过程,保障薄膜的均匀性和致密性。随着集成电路向7nm及以下先进制程突破,对5N及以上纯度半导体级氩气的需求持续攀升。
显示面板领域,半导体级氩气主要用于薄膜晶体管(TFT)的制造过程。在TFT-LCD或OLED面板的电极沉积、绝缘层制备等工艺中,氩气提供惰性环境并参与等离子体反应,确保面板的显示性能和使用寿命。随着超高清、柔性显示技术的发展,显示面板制造对气体纯度的要求不断提高,进一步拉动半导体级氩气的需求。此外,在半导体封装测试等其他领域,半导体级氩气也用于提供保护氛围,保障封装过程的可靠性。
全球市场格局:中外企业的“气体竞技”
当前全球半导体级氩气市场呈现出国际气体巨头主导、中国本土企业逐步崛起的竞争格局。国际企业凭借完善的气体供应体系、先进的提纯技术和全球化服务网络,在高端市场占据主导地位;中国企业则通过技术突破和产能扩张,在中高端市场快速突破,加速国产替代进程。
德国Linde Gas(林德气体)是全球工业气体领域的领军企业,其半导体级氩气产品以超高纯度和稳定供应著称,通过现场制气、管道输送等模式,为全球顶尖晶圆厂提供定制化气体解决方案,在集成电路高端制程领域拥有极高的市场份额。法国Air Liquide(液化空气)在半导体气体领域技术积累深厚,其5N级半导体氩气产品通过严格的质量管控,满足半导体制造的严苛要求,服务于全球半导体产业链核心企业。美国Air Products(空气产品公司)凭借先进的气体分离技术,在半导体级氩气的提纯和供应效率上具有优势,为半导体和显示面板企业提供高效的气体服务。
国内企业中,杭氧股份是中国工业气体行业的龙头企业,通过自主研发掌握了半导体级氩气的提纯技术,产品纯度可达5N级别,已进入国内主流晶圆厂供应链,实现部分高端气体的国产替代。华特气体、北方特气等专业电子特气企业,则专注于半导体级气体的研发与生产,其半导体级氩气产品在纯度和稳定性上不断提升,逐步打破国际企业的技术垄断,为国内半导体产业的自主可控提供了重要支撑。
行业发展趋势:高纯化与本地化的“双向推进”
半导体级氩气行业的发展正受到半导体技术升级和供应链安全的双重驱动。一方面,芯片制程向更小节点迈进,对气体纯度的要求不断提高,推动半导体级氩气向5N+甚至6N级别发展,同时对气体中杂质的种类和含量控制更加严苛,促使企业持续升级提纯技术和检测手段。另一方面,全球半导体产业链呈现区域化布局趋势,半导体制造企业更倾向于与本地气体供应商合作,以降低供应链风险并提高供应效率,这为区域内半导体级氩气生产企业提供了发展机遇。
对于企业而言,加强核心提纯技术研发、构建贴近客户的供应网络、完善气体质量追溯体系是实现增长的关键。例如,亚太地区由于半导体制造产能集中和显示面板产业发达,成为半导体级氩气最大消费市场;北美和欧洲地区则在先进制程芯片制造领域需求旺盛,对超高纯度半导体级氩气的需求持续增长。
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数据来源:环洋市场咨询(Global Info Research)出版的《2025年全球市场半导体级氩气总体规模、主要生产商、主要地区、产品和应用细分研究报告》