科恩布鲁斯氦咨询公司就美国地质调查局关于氦供应风险的评论请求的回应 美国地质调查局就氦气供应风险征求公众意见问题清单： 氦不符合列入2022 年关键矿物最终清单的标准。然而，美国地质调查局指出，有几个因素使氦气成为值得关注的商品： 2013 年的氦气管理法案指示土地管理局 (BLM) 出售联邦氦气系统。  全球从传统天然气转向缺乏可回收量的氦气的页岩气，有可能减少氦气的供应。 虽然美国拥有强大的国内氦气生产能力，但最近的地缘政治事件可能会影响国外的生产能力。  鉴于上述与氦有关的因素，美国地质调查局正在征求公众意见，以帮助美国地质调查局分析： 供应中断的风险是否增加 这种风险是否源于那些可能不愿意或无法继续向美国供应的国家的供应 这些风险是否很可能增加国家的进口依赖或造成少数国际或国内供应来源的集中和永久或间歇性供应中断的风险 由于外国地缘政治的不确定性、军事冲突、内乱或反竞争行为，氦气供应可能中断 这种供应中断是否会危及对国防、医疗保健、航空航天、消费电子和其他行业至关重要的产品的制造或使用 在出售联邦氦气系统的同时，BLM 将收集数据并向 USGS 报告氦气生产和消耗统计数据的责任归还给美国地质调查局。因此，美国地质调查局也在征求意见，以帮助美国地质调查局： 对氦气供应链进行综合分析 确定国内氦气消费者及其对氦气的主要用途 确定可能与 USGS 合作进行数据收集和调查开发的氦气生产商、供应商和消费者的联系点 确定可能有助于美国地质调查局未来收集氦气数据的其他类型的信息 首先，氦是一种商品，具有极其重要的应用，包括半导体制造、MRI 扫描仪冷却、航空航天、光纤制造、核能发电等。由于氦的独特性质，在大多数应用中没有可行的替代品。 氦气业务（在采购/批发层面）是一个全球市场。氦通常用11000加仑的低温集装箱运往世界各地，这些集装箱的无损失保存时间为 35 - 48 天。在美国生产的氦气被出口到世界各地的市场，氦气也从卡塔尔和阿尔及利亚等国家进口到美国。 全球氦供应容易出现不稳定和短缺，特别是在过去 17 年里，主要原因是由于现有资源（如 BLM 系统）的减少、计划内和计划外的工厂中断，以及无法在需要时及时开发新的来源。自 2006 年起全球氦市场已经经历了四个长期的供应短缺时期。氦短缺1.0从2006-2007年，氦短缺2.0从2011 - 2013年，氦短缺3.0从2018年初持续到2020年初，从2022年1月开始，我们一直处于氦短缺4.0之中。总的来说，在过去的17年里，氦市场经历了大约8年的供应不足。值得注意的是，这些短缺都是一个“全球性”事件。 尽管美国一直是氦的净出口国，但它并没有受到2006年以来发生的四次短缺的影响。理解为什么会这样是很重要的。美国生产的氦并不适合美国的需求，美国对氦的需求也不优先于从美国向海外市场出口氦的合同承诺。这些出口承诺与美国国内供应承诺同等优先。任何认为美国生产首先满足美国需求，然后再过剩出口的想法都是完全不正确的。这不是氦供应链的运作方式，而美国作为净出口国意味着它在某种程度上不受海外供应问题影响的观点是错误的。世界氦市场依赖于美国的供应，而美国市场依赖于外国的供应。 如果接受氦业务在美国和外国的来源和市场之间严重相互依赖的事实，那么就有必要仔细看看氦是在哪里生产的。据估计，北美（主要是美国）约占世界氦气产量的47%，卡塔尔约占34%，阿尔及利亚约占9%。剩下的10%的全球产能被拆分在波兰、俄罗斯和澳大利亚。 虽然卡塔尔是美国的盟友，但它位于中东，来自卡塔尔的氦气运输可能会因为该地区的冲突而中断。事实上，2017 年6月，沙特领导的禁运中断了来自卡塔尔的氦气运输，导致了暂时的氦气短缺。阿尔及利亚由不受欢迎的独裁统治，任何时候都可能受到 “阿拉伯之春”革命的影响。仅考虑到卡塔尔和阿尔及利亚，全球大约43%的氦供应来自那些面临重大政治风险的国家。这应该是一个依赖氦的美国行业所关注的问题。 当展望未来时，下一个生产氦的主要项目是俄罗斯天然气工业股份公司的阿穆尔河项目，该项目因 2022年1月的爆炸而被推迟，但预计将在2023年晚些时候重新启动。根据KHeCs 的预测，到2027年，北美占全球氦供应的份额将继续下降到39%，而俄罗斯的氦供应份额将从目前的2%增加到至少20%。随着俄罗斯预计将成为一个重要的供应国，并考虑到俄罗斯利用大宗商品作为政治杠杆的历史，人们应该更加担心美国工业越来越依赖外国来源。鉴于北美丰富的氦储量，我们应该避免由于短视的政策或自满而对不友好或潜在不稳定的国家产生依赖。 回答《联邦公报》通知中提出的具体问题： 1.氦供应中断的风险是否在增加？ 在过去 17 年中出现了四次短缺，显然世界上的氦供应已经发生过，而且仍在经历一段供应中断风险增加的时期。如果美国的供应份额继续下降，来自俄罗斯和其他受政治风险国家的供应份额增加，美国的氦供应受到地缘政治事件干扰的风险将会更大。 2.这些风险是否很有可能增加国家的进口依赖性，或造成永久性或间歇性供应中断的集中和风险？ 如果我们允许北美在全球供应中的份额继续下降，对进口的依赖和地缘政治因素造成的供应中断的可能性将会增加。 3.氦供应的潜在中断是否会危及对国防、医疗保健、航空航天、消费电子和其他行业至关重要的产品的制造或使用？ 到目前为止，对氦气有迫切需求的行业通常能够以一定的价格确保其对氦气的需求，因为主要的工业气体供应商通常以优先供应最关键应用领域的方式分配供应，而牺牲其他被认为对社会不太重要的应用行业（例如派对气球） 无法保证未来会一直如此，因为在某种程度的供应短缺情况下，即使是关键应用程序也可能无法获得所需的供应。 总之，虽然美国还没有过度依赖氦从卡塔尔，俄罗斯或阿尔及利亚的供应，当我们在美国和加拿大仍然拥有丰富的资源可以开发时，美国增加对有风险的外国来源的依赖将是非常短视的。美国政府的政策应该支持发展国内新的氦供应。 《联邦公报》的通知还要求有关美国地质调查局承担收集数据和报告氦生产和消费统计数据的责任。KHeC 认为，关于氦的生产和需求的准确的宏观层面数据将有助于帮助氦的消费者、生产商和分销商了解氦的市场动态。准确的数据有助于市场参与者管理他们的业务，并有助于消除增加成本的低效率现象。 然而，由于氦供应链的复杂性，开发准确和一致的数据将是相当具有挑战性的。我认为，这类信息的主要来源必须是在美国境内经营的主要工业天然气生产商和分销商。这些公司包括空气化工公司、液化空气公司（空气气体公司）、林德公司、马西森天然气公司和梅塞尔公司。 科恩布鲁斯氦咨询公司建议美国地质勘探局与工业天然气行业合作，可能通过压缩气体协会，开发一种全面的方法来解决这个数据收集问题。由于各种原因，包括缺乏一些主要工业气体公司的支持，BLM（国土资源管理部门） 和私人顾问（包括 KHeC）为开发收集此类数据的方法所做的类似努力都没有成功。 科恩布鲁斯氦咨询公司（KHeC）是一家领先的咨询公司，专门关注与全球氦业务相关的商业问题。科恩布鲁斯是 KHeCs的创始人和总裁，为氦业务工作40年。在此期间，科恩布鲁斯负责全球五大氦供应商中的两家——BOC Gases（随后被林德收购）和日本大阳日酸的Matheson子公司。

应用愈加广泛，需求不断增加！同位素13C和氘供不应求，氘和13C的价格走势有何预期？   稳定同位素价格为何暴涨？ 是什么导致了稳定同位素13 C 和氘的当前价格上涨？   当前稳定同位素13C和2H涨价案例 氘代和 13C 标记化学品的新应用正在创造对 13C 和 2H 不断增长的需求 地缘政治变化对稳定同位素 2H 和 13C 的可用性施加了巨大压力。 中期稳定同位素 2H 和 13C 的价格走势有何预期？   以当前稳定同位素13 C和氘涨价为例   13C和氘分别是碳和氢的稳定同位素。这些同位素的性质与其最丰富的天然同位素（12C 和氕）略有不同，在核磁共振光谱和定量质谱等许多科学学科中都很有价值。它们用于研究各种主题，从环境研究到疾病诊断。   过去一年，稳定同位素标记化学品市场的价格大幅上涨超过 200%。这种趋势在13 CO 2和 D 2 O等基础稳定同位素标记化学品的价格中尤为明显，它们在 2022 年上半年开始上涨。此外，稳定同位素标记的生物分子（例如葡萄糖或作为细胞培养基重要组成部分的氨基酸）也出现了显着增长。   但是是什么触发了这种发展？   最近的地缘政治发展和消费者市场行为的变化正在融合并影响经济的基本原则：供求关系。在需求显着增加 (2) 的同时，供应商方面的产能正在崩溃 (1)。这些抵消影响导致价格上涨 (3)。   需求增加和供应减少导致价格上涨   在过去的一年里，究竟是什么对13 CO 2和氘的供需产生了如此重大的影响？氘代和13 C 标记化学品的新应用正在创造对13 C 和氘不断增长的需求   活性药物成分 (API) 的氘化   氘(D, 氘)原子对人体的药物代谢率有抑制作用。它已被证明是治疗药物中的安全成分。鉴于氘和氕的化学性质相似，在某些药物中，氘可以作为氕的替代品。   药物的治疗效果不会因氘的加入而受到显着影响。代谢研究表明，含氘的药物通常保持完整的功效和效力。然而，含氘药物的新陈代谢较慢，通常会导致更持久的疗效、更小或更少的剂量以及减少的副作用。   氘如何对药物代谢产生减速影响？与氕相比，氘能够在药物分子内形成更强的化学键。鉴于药物的代谢经常涉及这种化学键的断裂，更强的化学键意味着更慢的药物代谢。   氧化氘用作生成各种氘标记化合物（包括氘化活性药物成分）的起始材料。   氘化光纤电缆   在光纤制造的最后阶段，光纤电缆要经过氘气处理。某些类型的光纤容易受到其光学性能退化的影响，这是由于与位于电缆内或电缆周围的原子发生化学反应而导致的现象。   为了缓解这个问题，使用氘来取代光纤电缆中存在的一些氕。这种替代降低了反应速率并防止了光传输的退化，最终延长了电缆的使用寿命。   硅半导体和微芯片的氘化   利用氘气 ( 氘 2 ; D 2 ) 进行氘-氕交换的过程用于硅半导体和微芯片的生产，这些硅半导体和微芯片通常用于电路板。氘退火用于用氘替代氕原子，防止芯片电路的化学腐蚀和热载流子效应的有害影响。   通过实施这一工艺，可以显着延长和改进半导体和微芯片的生命周期，从而可以制造更小和更高密度的芯片。   有机发光二极管 (OLED) 的氘化   OLED，有机发光二极管的首字母缩写，是一种由有机半导体材料组成的薄膜器件。与传统的发光二极管 (LED) 相比，OLED 具有较低的电流密度和亮度。虽然 OLED 的生产成本相对于传统 LED 较低，但其亮度和寿命却没有那么高。   为了在 OLED 技术中实现改变游戏规则的改进，已发现用氘替代氕是一种很有前途的方法。这是因为氘加强了 OLED 中使用的有机半导体材料中的化学键，从而带来了几个优势： 化学降解发生的速度较慢，从而延长了设备的使用寿命。   可以生产更薄的显示器。 可以使显示更加灵活。 可以提高OLED的整体性能和质量。   13 C 呼吸测试   13 C呼气测试是用于检测和诊断各种医疗状况的非侵入性诊断测试。这些测试基于这样一个事实：当一个人摄入含有13 C 的物质时，它会被身体代谢，产生的二氧化碳随呼吸呼出。   这些新的和不断增长的应用数量一方面满足了氘 和13 C的可用性越来越成问题的要求。但氘 和13 C 供应商方面究竟发生了什么？ 地缘政治变化对稳定同位素氘 和13 C的可用性施加了巨大压力。   核能的淘汰减少D 2 O的可用性   D2O也是氘化化学品的原料，在CANDU（加拿大氘铀）反应堆中起着重要作用。CANDU反应堆是为数不多的使用重水作为慢化剂的反应堆之一。慢化剂是一种物质，可以降低核裂变中释放的中子的速度，从而增加进一步发生核裂变的可能性。   然而近年来，一些国家已决定关闭其 CANDU 反应堆或限制其运行寿命。由于CANDU反应器是D2的最大消费者之一，因此该决定对D2O生产商具有严重影响。由于取消了CANDU反应器，许多生产商发现自己被迫停止生产。因此，整个市场D 2 O供应量正在减少。   对俄罗斯的经济制裁减少了13CO2的可用性   13CO2是所有13 C标记化学品合成路线的原料。对俄罗斯的经济制裁严重影响13CO2的可用性，因为俄罗斯是世界上最大的13 CO2供应商之一。   制裁导致许多西方公司发现很难与俄罗斯13CO2供应商做生意或继续他们现有的业务关系。这导致13 CO 2的可用性减少，从而导致全球市场上13 C 标记化学品的价格上涨。   逐步淘汰核电的政治决定和对俄罗斯的经济制裁永久性地减少了西方国家D2O和13 CO 2的可用性。现在应该如何应对这种新情况？   中期稳定同位素氘和13C的价格走势有何预期？   从宏观经济角度来看，减少需求或增加供应对于在中期降低氘或13 C标记化学品的价格至关重要。如研究所示，需求减少似乎不太可能。13 C标记和氘化在许多不同的技术领域具有巨大的潜力，这更有可能在中期进一步增加需求。   为了稳定稳定同位素的价格，增加13 CO2和D 2 O产量的供应至关重要，尤其是在西方国家。然而，生产这些稳定同位素是一个复杂的过程，因为13C和氘的自然发生率分别仅为 1.1% 和 0.01% 左右。因此，复杂的高度复杂和成本密集的程序是必要的。规划、建造和调试合适的生产工厂可能需要长达四年的时间。

中国拿下月球竞赛第一步，“氦三”竞赛被列为中美月球计划的主要目标   “一旦你在某个地方种植庄稼，你就正式‘殖民’了它。” 马克·沃特尼 (Mark Watney) 这个角色的这句台词捕捉到了《火星救援》故事中最重要的时刻之一，当时受困的宇航员终于学会了如何长期维持自己的生计——并合法地宣布他对这个星球的所有权。    中国最近在太空人类居住方面达到了类似的里程碑，中国科学院宣布在中国天宫空间站上收获了水稻种子。这一成就代表着中国在月球及更远地区实现人类永久定居的更大计划向前迈出了特别大的一步。   在太空种植食物是中国太空计划向月球基地推进的更大举措的一部分。中国1970年通过发射东方红一号卫星进入太空竞赛，但直到2003年中国才发射了第一次载人航天飞行。不久之后，中国将目光投向了月球，从2007年 11 月到 2009 年 4 月完成了为期一年半的轨道飞行。2011 年，中国启动了空间站计划的第一阶段，即天宫一号。几个月前，该站完成了其连续轨道居住的目标十一月。最终，从永久载人空间站收集到的信息，以及上面种植的农作物，将有助于中美之间新的太空竞赛的下一步：人类在月球上的定居。   目前，中国国家航天局的目标是到 2028 年开始建设月球定居点。该计划要求嫦娥七号机器人探测器于 2026 年登陆月球南极，寻找水和其他资源。本来，后续的嫦娥八号机器人是为了延续嫦娥七号的探索，在2028年在月球南极寻找国际月球研究站的最佳位置，但现在看来时间线被提速了去年，嫦娥八号现在开始该设施的初步建设并论证其可行性。    中国压缩的时间表似乎是对美国宇航局自己的重返月球计划的回应。Artemis III计划于 2025 年底登陆，包括有史以来第一位女性和有色人种宇航员登陆月球。在此之后，美国宇航局和国际合作伙伴的目标是在月球轨道上建立月球门户空间站。这个空间站将用作运送人员到美国宇航局自己的月球基地阿尔忒弥斯大本营的中转站。    中国和美国的月球基地都计划建在月球南极，那里被认为含有冻结的水冰，这是永久居住的重要资源。月球南极有近 200 天面向太阳，其温度也比月球其他部分稳定得多。这种阳光还可以实现稳定的太阳能发电。所有这一切使它成为未来基地的重要战略位置，以及新竞争的潜在领域。   据3 月 22 日报道，稀土开采、新技术测试和新军备竞赛被列为中美月球计划的主要目标。   如文章所述，出于多种原因，在月球上建造永久定居点是可取的。首先，月球含有大量的氦 3，这种元素在地球上很难获得，被认为对未来的核聚变反应堆极为有用。Helium-3 是普通氦的同位素，但具有独特的原子结构。它与不产生放射性废料的核聚变可能性有关。氦 3 起源于太阳，但不会到达地球，而是被其磁场反射。月球没有磁场，因此氦 3 积聚在其表面。   其次是新的太空竞赛。按购买力平价计算，2013 年中国的航天预算估计为108亿美元，位居世界第二。自2011年以来尤其如此，当时美国国会在一系列活动曝光后禁止NASA与中国航天机构合作。从那以后，中国加班加点地寻找国际合作伙伴、签署合作协议并建立自己的项目。     尽管中国一直在积累太空经验，但加快的时间表给中国国家航天局带来了更大的压力，但中国向其长期太空抱负迈出了一大步。 

MEMS（微机电系统）的需求愈发旺盛，二氟化氙预进入市场热门产品“主赛道”   二氟化氙，也称为二氟代氙，外观为无色透明晶体状，室温下易升华，有恶臭气味。二氟化氙遇水易分解，在中性或碱性溶液中也可分解，在酸性溶液中较为稳定，遇易燃物可燃烧，具有强氧化性，并可使多种有机化合物、无机化合物氟化。   二氟化氙制备是以氙、氟为原料，在加热条件下反应制得，主要用作氧化剂、氟化剂。二氟化氙是氟化氙的一种，与四氟化氙、六氟化氙相比，二氟化氙氧化性及氟化性较为温和，安全性较好。在水溶液中，二氟化氙起到氧化剂作用，例如，二氟化氙可以与溴酸钠发生反应生成高溴酸钠。在非水溶液中，二氟化氙起到氟化剂作用，具有选择性好的优点，被广泛应用在有机氟化物、无机氟化物制备方面，并且二氟化氙作为氟化剂使用一般会释放出氙，氙可回收再利用制成二氟化氙，循环经济效应好。   除氧化剂与氟化剂外，二氟化氙还可以应用在核工业中，例如与氧化铀反生反应分离出铀-235。二氟化氙也可以应用在新材料制备方面，例如生产氟氮双掺氧化石墨烯、红外荧光氮掺杂石墨烯、氟掺杂螺旋碳纳米管等。   据研究显示，在化学气相工艺中，二氟化氙也作为氟化剂使用，可对硅表面进行刻蚀，可制备二氟化氙气相刻蚀阻挡层，也可以与无水氟化氢配合使用去除硅表面牺牲层。二氟化氙气相刻蚀是一种非等离子刻蚀技术的微电子刻蚀技术，具有良品率高、成本较低的优点，主要应用在MEMS（微机电系统）蚀刻工艺中。   2016年，MEMS生产商Xactix公司、半导体制造商STS公司宣布推出面向MEMS生产的刻蚀设备，二氟化氙 (XeF2) 可用于各向同性蚀刻Si、Mo和Ge，是蚀刻牺牲层以“释放”MEMS 器件内移动组件的理想解决方案。与湿式和SF 等离子蚀刻选项相比，它提供了许多独特的优势和功能。   由于XeF2是一种干气相蚀刻，因此在通过小孔或狭窄空间进行蚀刻时，不存在与表面张力或气泡相关的问题。XeF2已用于蚀刻直径小至25nm的通孔。同样，XeF2避免了粘附问题，这些问题通常与湿法蚀刻工艺相关，湿法蚀刻工艺会在释放/干燥后导致永久性器件损坏。   随着MEMS变得越来越复杂，它们包含由多种或非标准材料制成的组件。没有其他各向同性蚀刻对这么多材料具有选择性。可以使用二氧化硅、氮化硅、聚合物以及大多数金属和电介质的任意组合来制造设备。由于其选择性和出色的覆盖范围，XeF2可用于制作非常长的底切，而蚀刻停止层、掩模或器件层几乎没有或没有退化。   XeF2对不同材料的高选择性使设计人员能够轻松地加入蚀刻停止或使用现有的掩埋结构作为蚀刻停止以进行底切。由于几乎不会对蚀刻停止或被释放的设备造成影响，因此可以在不损坏的情况下进行过蚀刻。这意味着由于未释放和过度蚀刻的设备而导致的产量损失可以减少到零。   低成本光刻胶可用作扩展蚀刻的经济高效掩模，因为 XeF2在聚合物上的附着力极小。类似地，XeF2不会侵蚀聚合物钝化层，该聚合物钝化层保留在使用深反应离子蚀刻 (DRIE) 创建的孔或沟槽的侧壁上。此特性可用于在硅晶片的垂直沟槽或孔的底部创建管或圆形空腔。 XeF2不会腐蚀大多数通常用于包装或晶圆切割的材料。因此，XeF2可以通过将MEMS器件的发布延迟到切割或封装插入和引线键合之后来提高产量。XeF2已成功用于在切割框架上的切割晶圆和封装内的芯片上释放MEMS器件。除MEMS以外，二氟化氙刻蚀设备还可以应用在材料科学领域，除刻蚀硅材料外，还可以化学气相刻蚀锗、钼等材料。   行业分析人士表示，MEMS下游可应用范围广泛，包括医疗设备、工业设备、汽车电子、消费电子等多个领域。2019年，全球MEMS市场规模约为120亿美元，预计到2025年将增长至180亿美元左右，年均复合增长率为7.0%。中国是全球最大的汽车、消费电子生产国，工业自动化、智能化转型速度加快，对MEMS的需求更为旺盛。由此来看，未来二氟化氙在化学气相刻蚀领域市场前景广阔。

加强北美在氦气供应链中的地位能否为氦气短缺提供关键的转变   Four Corners Helium LLC 总部位于美国科罗拉多州，是一家氦气勘探和运营公司，其团队致力于寻找和生产氦气储层。到目前为止，该团队已累计对落基山脉南部的Paradox盆地进行了超过 25,000工时的分析和解释。其主要目标有两个：找到足够的氦气储量以取代迅速耗尽的 BLM 联邦氦气储备 (FHR)，并找到等于或优于俄罗斯和卡塔尔。Four Corners Helium LLC的首席执行官Tim Rynott详细介绍了该公司最近在氦气前景方面取得的进展，并解释了这对 Helium Shortage 4.0 可能产生的影响。   对当前的氦气短缺 4.0 有何影响？   公司很快将在犹他州东南部钻探第二口井，预计将确认第一口井 (Jesse 1) 的最终成果。第三方资源评估机构 (Sproule, Inc) 向 Jesse 1 井分配了101'含1% 氦气的净气，这是一个相对有力的案例。这可能是几十年来北美最重要的氦气发现之一。附近的 Doe Canyon Field 的气体流量可以超过 47,000,000 立方英尺/天，其氦浓度是杰西的二分之一。这与可用的管道和邻近的氦气加工厂一起，可以为Helium Shortage 4.0提供关键的转变。   此外，Four Corners Helium 已与Ute Mountain Ute美国原住民部落联手开发科罗拉多州西南部丰富的氦气资源。最初的七口井计划已经确定，我们将此项目视为重要的对冲，以防犹他州东南部的氦气项目遇到延误或其他困难。此外，这个尤特斯国家从氦气勘探中获得的最终经济利益可能是历史性的。   最近的社会事件（例如 COVID-19、乌克兰战争）如何影响氦气的供需？   据报道，COVID-19 导致总体需求减少了 25%，但应该指出的是在此期间半导体需求显着增加。在供应方面，去年初俄罗斯天然气工业股份公司位于西伯利亚东部的阿穆尔工厂发生爆炸，给整个行业带来冲击波。这一单一事件是导致 Helium Shortage 4.0 的最大因素。创造了最初的 Helium 1.0 术语的 Kornbluth Consulting 预测，到 2023 年下半年，氦气可能会从阿穆尔流出，到2025年，可能会供应全球氦气供应量的三分之一（约 22.5 亿立方英尺/年） . 但是没有任何保证。   乌克兰战争的影响更为广泛。到目前为止，还没有直接制裁俄罗斯的氦气出口，尽管西方航运公司不允许停靠西伯利亚主要的氦气运输港口符拉迪沃斯托克。除了船舶交通量减少之外，符拉迪沃斯托克 (Vladivostok) 的氦气容器 (ISO) 供应可能不足也引发了极大的恐慌。没有 ISO，没有传输。由于世界上的 ISO 数量固定，供应链极其缓慢。   随着美国联邦氦气储备接近 90% 的枯竭，导致北美在不久的将来成为潜在的氦气净进口国的当前挑战是什么？   独立的氦气勘探仅在八年前才开始，而石油和天然气勘探已经存在了 160 多年。直到最近，绝大多数氦气都是在石油和天然气勘探过程中偶然发现的。大多数情况下，这些成熟油田都处于生产的最后阶段。新的氦气勘探已着眼于寻找非烃类气藏，尽管许多有前景的气藏通常含有大量CO2，偶尔含有 H2S——这两种物质都具有腐蚀性并且对安全和中游加工有问题。   在某些情况下，可以将CO2注入成熟油田以延长其寿命。在没有可用管线的情况下，可以在生产井附近重新注入CO2 ，但这可能会显着增加项目成本。对于美国的项目，最近通过的通货膨胀减少法案允许有利的CO 2封存税收抵免，使项目转向更好的经济效益。其他挑战包括确保足够的风险资本、缺乏地震数据、基础设施不足以及允许延误。   回收和保护方法能否解决当前的氦气供需失衡问题？   2022年8月26日，美国医院协会的一位高级副总裁代表270,000名医生和200万名护士写信给土地管理局局长，表达了他们对充足氦气供应的担忧磁共振成像 (MRI) 机器。考虑到这些问题，制造商向市场推出了不需要氦气的 MRI 机器，尽管价格上涨了 100,000 美元。考虑到标准 MRI 机器的平均价格为 250,000 美元（平均 MRI 机器每年使用 25,000-30,000 美元的氦气），这一点意义重大。换句话说，这种商业理念只有在氦气价格高的情况下才行得通。   精品高科技实验室想出了回收氦气的创新方法，尽管规模很小，但它们让某些私营企业得以继续经营。在半导体界，一直有人声称氦气保存技术成功，但实际上，物理原理是一样的，而且氦气对于晶圆生产来说是不可或缺的。随着《芯片法》的出台以及向半导体行业注入 2800 亿美元的资金，必须对氦气供应保持警惕。   在 2023 年及以后实现什么目标？   美国氦气活动的目标是今年至少拥有三口氦气生产井，并有望在明年将这一数字增加两倍。最终，归根结底是要让新产量跟上联邦氦气储备下降的步伐。其次是让公众意识到从净出口国转变为净进口国的悬而未决的危机，尤其是当你的两个进口选择是俄罗斯和卡塔尔时。

半导体“寒潮”及韩国国产化影响，韩国大幅减少进口中国氖气   去年因乌克兰危机而供不应求的稀有半导体气体氖的价格在一年半内跌至谷底。韩国氖气进口也创下八年来的最低水平。随着半导体行业的恶化，对原材料的需求下降，供需趋于稳定。   据韩国关税厅统计，上月韩国进口氖气每吨价格为5.37万美元（约7000万韩元），较去年6月的290万美元（约37亿韩元）下降99% ，与去年12月（583,900,000,000 美元）继续下降相比，大幅下降至 1/10。氖气的进口量也大幅下降。上个月的进口量为2.4吨，为2014 年10月以来八年来的最低水平。   氖是准分子激光器的主要材料，用于在晶片（半导体光盘）上使用光雕刻精细电路的曝光工艺。它被认为是半导体工艺中必不可少的原材料，但直到2021年，它完全依赖进口。到目前为止，韩国主要从占全球稀有气体产量70%以上的乌克兰和俄罗斯进口氖气，但随着俄罗斯乌克兰战争的延长，供应链被切断。   去年，韩国从中国进口的稀有气体占进口总量的比重上升到80-100%。与此同时，氖气的价格在去年6月达到290万美元（约合 37.75 亿韩元）的最高点，比上年上涨约 55 倍。半导体行业的一位官员表示，“稀有气体通常提前三个月备货，合同以固定价格签订，所以直到去年年中，都没有出现大的冲击。”   由于供需失衡导致稀有气体价格飙升，韩国政府和企业加快了本土技术的开发。去年，POSCO 在光阳工厂的氧气工厂开始生产氖气。POSCO和TEMC是一家专门生产半导体特殊气体的公司，他们合作开发了自己的氖气生产设施，使用大型空气分离器来生产炼钢气体。通过该工序提取的氖气，由TEMC以自己的技术进行提炼，甚至制成成品准分子激光气体。光阳工厂制氧厂生产的高纯度氖气足以满足国内 16% 的需求。以这种方式生产的所有国产氖气都被出售。   半导体厂商也在加大韩国本土稀有气体的比重。SK 海力士去年用韩国国产产品取代了其约 40%的氖气使用量，并计划到明年将这一比例提高到100%。它还决定在今年 6 月之前引入国产氪气和氙气。继引进国产氖之后，三星电子也在与POSCO合作推进氙气国产化。   随着韩国国产化的快速推进，从中国进口的稀有气体份额大幅下降。上个月少量进口的所有氖气都来自俄罗斯。此外，随着半导体行业从去年下半年开始严重恶化，对氖气等稀有气体的需求减少，预计价格将暂时企稳。不过，一个变数是，进口大国俄罗斯将对包括韩国在内的不友好国家的稀有气体出口禁令延长至今年年底，以回应美国对俄罗斯的制裁。KOTRA的一位官员表示，“乌克兰的稀有气体生产工厂仍处于关闭状态，来自俄罗斯的稀有气体供应也不稳定。”。

忙于尘世事务，我们很少关注太空。与此同时，“奔向月球2.0”正在火热进行中。至少三个国家（中国、美国和俄罗斯）正在努力尽快征服地球卫星并充分利用其财富。   月球上有什么贵重物品？   人类对月球的新兴趣首先是出于商业目标。这是和第一次登月竞赛时搞研究搞意识形态的区别。月球上有大量稀土金属矿床。用于电子产品的那些，包括智能手机。在地球上，这些金属的已发现矿床中，90%都在我国的控制之下。   此外，在月球上还发现了地球上没有的矿物月球水杨石。到目前为止，总共已知 6 种此类矿物。最后一块是我国在卫星带回地球的土壤中发现的，被命名为“嫦娥之石”。   同样在月球土壤中，发现了一种地球稀有的同位素氦3，它可用作有前途的热核反应堆的燃料。其成本约为每吨50亿美元。为什么这么贵？因为25吨氦3足以为地球提供一年的电力。并且它没有放射性。月球上的氦3最低储量估计为50万吨，而在地球上的年产量为几十克。   1967年联合国外层空间条约第2条禁止 矿和对太空物体提出其他要求，该条规定外层空间不得被占领或对其确立主权。但警钟已经在1979年敲响，当时没有一个太空大国签署联合国关于“国家在月球上的活动”的协议。该文件计划建立联合国对私人商业空间资源索赔的控制权。   2015 年，美国国会授予美国公民拥有他们在太空开采的任何材料的权利。这为商业太空探索和对月球资源日益增长的兴趣打开了大门。   月球作为深空探索的一种“跳跃机场”也很有趣。在卫星上发现的彗星冰可以用作火箭燃料。而从月球表面发射航天器，理论上比从地球上发射要容易得多，耗能也要少得多：重力要低得多（只有地球的 17%），而且没有大气层。但是，月球资源的吸引力当然远不止深空。   “阿波罗”对抗“月球”：第一次月球竞赛的简要回忆   在继续讨论月球赛跑2.0之前，让我们回顾一下月球的主要里程碑。在太空飞行成为可能之后，人类几乎立即将注意力转向了月球。苏联和美国上演了一场真正的月球竞赛，历时 17 年——从 1959 年到 1976 年。   苏联是第一个：1959 年，三个自动行星际站（实际上是探测器）同时被发送到卫星上，简单地命名为“Luna-1”、“Luna-2”和“Luna-3”。“月神一号”飞过，“月神二号”以每秒3.3公里的速度撞向卫星。而“月球三号”历史上首次拍摄了地球天然卫星的背面照片。   世界上第一辆行星探测器“Lunokhod-1”（如图）。它工作了 11 个月球日（302 个地球日），行驶了10,540米。Lunokhod 有两种速度，0.8和2.0公里/小时，允许它向前和向后移动。重量 - 756 kg，带完全打开太阳能电池板的长度 - 4.42 m，顶部宽度 - 2.15 m，车轮宽度 - 1.60 m，高度 - 1.92 m。 截至1976年，苏联总共向月球发射了 33 次航天器 ，其中 16 次成功，17 次失败。包括“乘客”在内：Lunokhod-1 于 1970 年交付到卫星表面，工作了 10 个月，1973 年 - Lunokhod-2（过热并在 4.5 个月后失效）。1977 年，苏联的登月计划被缩减——甚至搭载 Lunokhod-3 的 Luna-34 任务也被取消。   美国的登月计划是在苏联之后开始的，被称为阿波罗计划，从 1961 年一直存在到 1975 年。它的目标是将人送上月球，美国人在1969年设法实现了这一目标（根据月球阴谋论的支持者的说法，这是不准确的）。从1969年到1972年，总共进行了 6 次登月。然而，在20世纪70年代初期，NASA大幅减少了对该计划的资助，并于1975年完全停止了该计划。一方面，目标实现了，另一方面，飞往月球的费用非常昂贵。按2005年汇率计算，阿波罗计划的最终成本估计约为1360亿美元。   月球车 (LRV)（如图）是阿波罗 15 号探险队运送到月球的第一辆月球车。波音公司是开发商和总承包商，通用汽车公司受托设计车轮。“月球车”的整备重量为 210 千克，月球重力承载能力接近半吨。宣布的最高速度为 13 公里/小时，但宇航员约翰杨和查尔斯杜克能够将 LRV 分散到 18 公里/小时。   1976 年之后，月球几乎被遗忘了。偶尔会对其进行研究探索，但都没有太大的野心。例如，1990 年，日本自动站 Hiten 访问了卫星附近。   中国领先   当苏联（俄罗斯）和美国专注于地球事务时，对月球的兴趣在中国苏醒。中国在60年代和 70 年代由于缺乏空间技术而错过了地球卫星发展的第一阶段，但现在打算大力发展。   早在2004年，中国就开始了名为“嫦娥”的月球计划，并取得了良好的效果——今天它几乎已经重复了半个世纪前苏联和美国的所有成就。除了登月。嫦娥一号空间站于2007年进入月球轨道，2013年嫦娥三号登陆月球，将中国玉兔号月球车送上月球——成为继苏联月球车二号之后的第一辆。2020年，嫦娥五号站向地球运送月壤样本。   中国月球计划的下一阶段是到2030年在月球南极建立一个机器人科学站。这可能是一个国际项目（与俄罗斯一起）。计划在2030年后实现宇航员登月。   美国：阿尔忒弥斯计划 2010年代中期，俄罗斯和美国意识到中国在地球卫星的研制上已经超越了他们。进一步的延迟可能会导致下一次登月。   结果，2017年，美国宣布了一项名为阿尔忒弥斯的新月球项目，价值约350亿美元。尽管这是美国宇航局的项目，但它扩展为国际项目——欧洲、日本和加拿大的航天局成为伙伴，然后还有其他 18 个国家加入，包括卢森堡、波兰、乌克兰和哥伦比亚。   作为该项目的一部分，计划进行10次飞往月球的飞行（第一次已经进行），以及建立一个载人国际近月站 Lunar Gateway，该站将来可以成为一个中转站供宇航员在深空飞行期间使用。按照计划，近月站最早将于2024年开始运行，2025年实现宇航员登月，2027年“落户”月球门户。   2028 年，NASA 将在月球南极附近建立月球表面资产 ——第一个有人居住的月球基地，研究用微型机器人和 VIPER 重型月球车将在那里帮助人们。   作为2033年名为 Artemis-10 的最新任务的一部分，计划让宇航员长期停留在月球上。也就是说，事实上，月球前哨基地的创建将在 10 年后进行！这样的速度，他们希望美国在卫星殖民问题上赶超中国和俄罗斯。   俄罗斯：与中国一起 2018 年 11 月 28 日，在RAS太空委员会和Roscosmos在莫斯科举行的会议之后，俄罗斯宣布了探索和探索月球的概念。它涉及3个阶段，将持续到2040年。近年来，俄罗斯在探月方面一直依赖与中国的合作。   第一阶段—— “莎莉” ——涉及到 2030 年向月球发射五艘无人航天器。他们没有重新开始行星际站的编号，所以它们都冠以“Luna”的名字，索引从25到29。计划Luna-29任务将在2029年向卫星发射月球车。   第二阶段称为“Forpost”，将于 2028 年开始。在其框架内，俄罗斯将开始建设月球基地。这将是一个与中国的联合项目——关于建立国际科学月球站的政府间协议于 2022 年 5 月签署。俄罗斯宇航员首次登月计划定于 2031 年。   第三阶段称为“基地”，将从 2036 年开始。计划到那时已经建成一个永久居住的月球基地，其中包含天文台的元素。   因此，在苏联和美国的月球计划失败近 50 年后，地球卫星再次成为理想的目标。那就是谁将获得这个“奖品”——一个悬而未决的问题。

North American Helium 成功地将最新的氦气设施投入生产   NAH通过在萨斯喀彻温省增加两个新设施，继续增加非碳氢化合物来源的氦气产量   North American Helium宣布，它已于2022年底和2023年1月成功将另外两个氦气净化设施投入生产。一个设施位于萨斯喀彻温省 Consul 东南约 20 公里处，第二个设施位于萨斯喀彻温省伊斯特德西南约 15 公里处。   总裁兼首席运营官Marlon McDougall在评论这一运营成就时表示：“2022 年初，我们计划在2022年将氦气产量翻一番。随着这些最新的氦气生产设施的投产，我们已经做到了这一点。NAH现在有五个氦气生产设施在运行，这使公司在2023年再次显着增加产量。包括这些最新的氦气生产设施的产量，我们目前的产量超过 1.1亿立方英尺。随着我们继续执行公司的增长战略，公司计划在整个2023年销售约6000万立方英尺的额外氦气量。”   NAH 历来通过与天然气分销商签订的长期合同承包了其几乎所有的氦气生产。然而，为了在最近的氦气短缺期间帮助最终用户使用氦气，NAH 计划将其供应的一部分保留在现货市场上出售。从2023年初开始，客户可以选择购买现货的高纯度氦气或液体以满足他们的关键业务需求。   2022年，当美国地质调查局(USGS)将氦气从美国关键矿物清单中删除时，氦气行业参与者感到惊讶，尽管当时全球缺乏这种重要元素。在谈到美国地质调查局最近宣布它正在就氦气供应风险征求公众意见时，Marlon McDougall表示：此举是将氦气重新加入美国关键矿物清单的前奏。氦气对于发射卫星、制造半导体和其他对美国核心战略利益至关重要的应用至关重要。   由于乌克兰战争加剧的海外来源的地缘政治风险，氦气行业目前正经历过去 20 年来的第四次全球 短缺。现在越来越多的人认为，这种氦气短缺将持续到俄罗斯成为主要的氦气出口国为止。面对长期短缺或依赖俄罗斯之间的选择，我们认为美国应该与加拿大一道认识到这是一种重要的矿物，需要新的北美资源。   关于北美氦气公司   NAH 成立于 2013 年，是萨斯喀彻温省最活跃的氦气钻探公司，迄今为止已钻探了 50 多口井。公司计划实施一项持续的资本投资计划，其中包括获取额外的第三方和专有地震数据、每年钻探多达 30 口井，以及随着新油田的开发同时建设额外的氦气处理设施。   在过去的几年里，NAH 发现了八个新的氦气田，并获得了在大约 900 万英亩连续土地上勘探和生产氦气的权利，这些土地主要位于加拿大萨斯喀彻温省以及犹他州、亚利桑那州和蒙大拿州，美国。公司目前以长期合同的形式向几家最大的工业气体公司销售氦气。NAH 拥有并经营多个氦气净化设施，包括加拿大最大的设施 (Battle Creek)，为这种稀缺资源提供可靠、长期的北美供应，以满足不断增长的需求。

Helium Shortage4.0最糟糕的时期应该已经过去，但前提是全球关键神经中枢的稳定运行、重启和提升如期实现。短期内现货价格也将保持高位。   一年的供应限制、运输压力和价格上涨再加上战争和事故、医疗系统挑战和飙升的半导体需求为氦气的运营商们创造了一场完美风暴。在阿布扎比MENA工业气体2022会议开幕当天，全球氦气和中东和北非地区在供应链中的作用发出的明确信息是，可能有一些乐观的理由——无论是通过新产品还是回收能力和市场发展。   氦气市场经历了前所未有的压力，主要是由于俄罗斯天然气工业股份公司的主要新阿穆尔工厂的天然气爆炸。如果今年（2023年）它恢复，它有可能对供应做出重大贡献并帮助缓和价格。   事实上，根据Phil Kornbluth的说法，Gazprom-Amur天然气加工项目将是未来四年影响氦气市场的最大单一因素。Kornbluth表示导致 Helium 4.0 短缺的其他因素是BLM 的粗氦浓缩装置停运、卡塔尔的计划维护、来自阿尔及利亚的天然气部分从液化天然气生产中转移、由于乌克兰冲突导致通往欧洲的海底管道，以及最近澳大利亚达尔文工厂的原料气耗尽以及 Haven KS天然气加工厂发生火灾。在新晶圆厂建设的推动下，需求适度增长约 2-4%，而电子产品超过MRI成为领先的应用——适度需求增长只会持续下去。   从1月中旬到6月中旬美国土地管理局（BLM）粗氦浓缩装置（CHEU）的中断,粗氦浓缩量有所下降，减少了四家关键氦液化工厂的原料气，导致全球约10%的供应退出市场。如果BLM能够保持稳定运营，那么Helium Shortage 4.0最糟糕的时期应该已经过去，2023年可能是向充足供应过渡的一年，但这一切都取决于Amur的生产时间和规模。”   阿穆尔从2023年年中开始可能会有一些氦气生产，但这些日期仍然存在很多不确定性。 当然，重启的时间因乌克兰战争而推迟，而且由于制裁，往返阿穆尔河的产品或运输集装箱的物流将更具难度。”   Kornbluth表示，在卡塔尔和埃克森美孚的成本冲击的推动下，合同价格将继续大幅上涨，现货价格可能会继续走高。前景在未来几年再次非常模糊，并且非常依赖于更稳定的 2023 年。重点再次放在阿穆尔工厂最终重新开工的时间上。 当阿穆尔供应进入市场时价格应该会缓和，供应应该会在2024年充足，但鉴于乌克兰和俄罗斯制裁的不确定性，这远非确定的事情，   在展望方面，Kornbluth提供了更多可能影响2023年全球氦气业务并最终结束氦气短缺 4.0 的潜在项目更新和市场因素的详细信息。   伊尔库茨克石油公司正在启动他们新的Yaraktinsky工厂。它是一个每年2.5亿立方英尺的工厂。当它达到满负荷时，这不足以结束短缺，但会提供一些缓解。“就2023年第一季度的前景而言，俄罗斯天然气工业股份公司最近一直在告诉人们，他们预计他们的第一列火车在四月前，第二列火车只晚了几个月。 但仅仅因为 Gazprom说它会在四月份启动，这并不意味着它会发生。在那之前，氦市场仍将过度销售。五大氦气巨头中有四家正在分配供应，尽管在某些情况下，自BLM重启其CHEU以来，分配百分比有所增加。”   “总的来说，最糟糕的短缺期可能已经过去了。但这主要取决于阿穆尔的生产时间和规模。如果Amur不启动，我们将在2023年剩下的时间里出现短缺。如果Amur确实在4月启动并且第二列火车在两个月后出现，并且运行相当可靠，那么我们应该会看到缓解短缺   最后，经常被提及到的问题——氦气短缺 4.0 何时结束？对此的回答是乐观的，从现在开始的9到12个月。我们必须再次关注2023/24年的阿穆尔。就乌克兰战争而言，到目前为止，液氦出口不受制裁。截至一月份，俄罗斯的氦气出口没有受到制裁。当然，这种情况随时可能发生变化，如果制裁是为了阻止Gazprom的合同合作伙伴履行合同，它可能会减少和延迟阿穆尔供应对全球市场的影响，并将Helium Shortage 4.0延长至2024年。”

用于释放 MEMS 的二氟化氙   二氟化氙 (XeF 2 ) 可用于各向同性蚀刻Si、Mo和Ge，是蚀刻牺牲层以“释放”MEMS（MEMS是Micro-Electro-MechanicalSystem的缩写，中文名称是微机电系统。MEMS芯片简而言之，就是用半导体技术在硅片上制造电子机械系统，再形象一点说就是做一个微米纳米级的机械系统，这个机械系统可以把外界的物理、化学信号转换成电信号。）器件内移动组件的理想解决方案。与湿式和SF 等离子蚀刻选项相比，它提供了许多独特的优势和功能。   由于 XeF2是一种干气相蚀刻，因此在通过小孔或狭窄空间进行蚀刻时，不存在与表面张力或气泡相关的问题。XeF2已用于蚀刻直径小至25nm的通孔。同样，XeF2避免了粘附问题，这些问题通常与湿法蚀刻工艺相关，湿法蚀刻工艺会在释放/干燥后导致永久性器件损坏。   随着MEMS变得越来越复杂，它们包含由多种或非标准材料制成的组件。没有其他各向同性蚀刻对这么多材料具有选择性。可以使用二氧化硅、氮化硅、聚合物以及大多数金属和电介质的任意组合来制造设备。   由于其选择性和出色的覆盖范围，XeF2可用于制作非常长的底切，而蚀刻停止层、掩模或器件层几乎没有或没有退化。例如，二氧化硅是一种非常流行的掩模材料，其Si:oxide选择性 >1,000:1。二氧化硅掩模已用于实现非常长的底切（远超过 100µm，见图 1）并保护极小或极薄的设备（尺寸小于 30nm）。 图 1 使用非常薄的 XeF2氧化物掩模层在硅微镜下形成非常长的底切    XeF2对不同材料的高选择性使设计人员能够轻松地加入蚀刻停止或使用现有的掩埋结构作为蚀刻停止以进行底切。由于几乎不会对蚀刻停止或被释放的设备造成影响，因此可以在不损坏的情况下进行过蚀刻。这意味着由于未释放和过度蚀刻的设备而导致的产量损失可以减少到零。   低成本光刻胶可用作扩展蚀刻的经济高效掩模，因为 XeF2在聚合物上的附着力极小。类似地，XeF2不会侵蚀聚合物钝化层，该聚合物钝化层保留在使用深反应离子蚀刻 (DRIE) 创建的孔或沟槽的侧壁上。此特性可用于在硅晶片的垂直沟槽或孔的底部创建管或圆形空腔（见图 2）。 图 2 C 4 F 8钝化层用于掩蔽 DRIE 的侧面   XeF2不会腐蚀大多数通常用于包装或晶圆切割的材料。因此，XeF2可以通过将MEMS器件的发布延迟到切割或封装插入和引线键合之后来提高产量。XeF2已成功用于在切割框架上的切割晶圆和封装内的芯片上释放MEMS器件。