半导体超高纯气体分析   超高纯度(UHP)气体是半导体行业的命脉。随着前所未有的需求和全球供应链中断推高超高压气体的价格，新的半导体设计和制造实践正在提高所需的污染控制水平。对于半导体制造商而言，能够确保 UHP 气体的纯度比以往任何时候都更加重要。   超高纯度气体在半导体行业的重要性   超高纯度 (UHP) 气体在现代半导体制造中绝对至关重要。   UHP 气体的主要应用之一是惰性化：UHP 气体用于在半导体元件周围提供保护气氛，从而保护它们免受大气中水分、氧气和其他污染物的有害影响。然而，惰性化只是气体在半导体工业中执行的许多不同功能之一。从初级等离子气体到蚀刻和退火中使用的反应性气体，超高压气体用于许多不同的目的，并且在整个半导体供应链中都是必不可少的。   半导体工业中的一些“核心”气体包括氮气（用作通用清洗和惰性气体）、氩气（用作蚀刻和沉积反应中的主要等离子气体）、氦气（用作具有特殊热量的惰性气体-转移特性）和氢（在退火、沉积、外延和等离子清洗中起多种作用）。   随着半导体技术的发展和变化，制造过程中使用的气体也发生了变化。如今，半导体制造厂使用的气体范围很广，从氪和氖等惰性气体到三氟化氮 (NF 3 )、六氟化钨 (WF 6 ) 等活性物质。   对纯度的需求日益增加   自从第一个商用微芯片发明以来，全世界都见证了半导体器件的性能以惊人的接近指数的速度增长。在过去的五年中，实现这种性能改进的最可靠方法之一是通过“尺寸缩放”：减小现有芯片架构的关键尺寸，以便将更多晶体管挤入给定空间。除此之外，新芯片架构的开发和尖端材料的使用已经在设备性能方面产生了飞跃。   今天，尖端半导体的关键尺寸现在非常小，以至于尺寸缩放不再是提高器件性能的可行方法。相反，半导体研究人员正在寻找新型材料和 3D 芯片架构形式的解决方案。   数十年不懈的重新设计意味着今天的半导体设备比旧的微芯片强大得多——但它们也更加脆弱。300 毫米晶圆制造技术的出现提高了半导体制造所需的杂质控制水平。即使是制造过程中最轻微的污染（尤其是稀有或惰性气体）也可能导致灾难性的设备故障——因此，气体纯度现在比以往任何时候都更加重要。   对于典型的半导体制造厂来说，超高纯度气体已经是仅次于硅本身的最大材料费用。随着对半导体的需求飙升至新的高度，预计这些成本只会增加。欧洲的事件对紧张的超高压天然气市场造成了额外的破坏。乌克兰是世界上最大的高纯度霓虹灯出口国之一；俄罗斯的入侵意味着这种稀有气体的供应正在受到限制。这反过来又导致氪和氙等其他惰性气体的短缺和价格上涨。  

Renergen 准备在其弗吉尼亚项目中提高液化天然气和氦气的产量   南非唯一的陆上天然气勘探和生产公司在截至8月底的季度更新中表示，Renergen 的一期工厂正按计划提高液化天然气的产量。在公司到8月底的三个月中，中央能源基金还成功完成了对拟议收购 Renergen 子公司 Tetra4 Proprietary 10% 的尽职调查。   另外两口井：在本季度钻探的 Han 井和 Don Vito 井作为天然气生产井正在完工。   航磁和重力测量已经完成，正在对地震数据进行重新处理，以改进潜在含气结构的成像。该公司表示：“迄今为止，已确定的目标远远多于预期。”首席执行官 Stefano Marani 说：“在这些数据中的任何一个在现场可用之前，还需要进一步的工作，但这是一个令人欢迎的惊喜，从地质角度来看，这对我们来说可能是一个非常积极的结果。”弗吉尼亚天然气项目于2022年9月5日开始生产该国首个商业液化天然气，从9月19日起，该工厂开始 24 小时轮班运行。   生产开始时每天大约1000 GJ（千兆焦耳），然后在一个月内增加到1400 GJ。从那里开始，计划在明年第一季度将其提高到每天2500 GJ（约 50 吨）。氦模块是下一个投入使用的部分，正在对氦液化器中的组件进行测试。该公司表示，现阶段未发现任何机械故障，预计测试将在适当时候完成。   中央能源基金和 Renergen 签署了一份对弗吉尼亚天然气项目投资 10 亿兰特的条款清单，以换取 Tetra4 10% 的股份，该交易预计将于 2023 年完成。 Renergen 在更新中表示，9 月 10 日，获得利益相关者的批准和最终协议的完成进展顺利。   Han井钻到 624 米，每天产出约 80 000 标准立方英尺 (scf) 的天然气。已经停止钻井以测井以描绘井中的含气特征。Don Vito 井于 2021 年 6 月作为垂直导向孔钻探，在本季度进行了检查并开始流动天然气。该井每天的产量约为 75000 scf。在连接到管道之前，该孔正在完成生产。在本季度重新处理地震数据的重力和航磁勘测显示，预期的地下结构越来越普遍，如果含气，将有可能大幅提高天然气生产能力。  

朝鲜工业和贸易部副部长谢尔盖·伊林宣布，作为东欧最大的惰性气体生产设施之一，位于马里乌波尔的Ingaz工厂可以恢复工作。   伊林先生在一档电视节目中说：“现在预计将企业接入电源，在恢复供电的情况下，将确定企业恢复生产活动的条件。 ”据路透社报道，全球超过 50% 的氖气供应由乌克兰企业 Ingaz 和 Krioin（第二家公司在敖德萨运营）提供。氖气对于现代技术设备中使用的集成电路的生产至关重要。   马里乌波尔的激烈敌对行动导致该市的民用和工业基础设施遭到大规模破坏，国际社会仍将其视为乌克兰的一部分。Ingaz 的原材料供应商是 Azovstal 企业和 Ilyich 工厂——这两个生产设施在敌对行动中都遭到严重破坏。

SK 海力士周三表示，它已成功使用当地供应商的氖气来生产其 40% 的芯片。   这家芯片巨头表示，其目标是在 2024 年完全使用来自韩国的氖气来源。SK海力士最近完全依赖进口氖气，氖气用于晶圆制造的光刻工艺。氖气与其他气体混合制成准分子激光气体；准分子激光器是一种用于在激光器上绘制电路图案的短波红外激光器。    但由于近年来全球地缘政治问题，天然气价格飙升，导致这家韩国存储芯片制造商在当地准备材料。它成功地与韩国公司TEMC和浦项制铁开发了氖气作为替代来源，SK海力士表示，这使其能够稳定供应并节省成本。氖气在该地区极为罕见，仅占0.00182%。 SK海力士还表示，计划从明年 6 月开始将用于蚀刻工艺的氪气和氙气供应本地化。

从去年开始的全球氦气短缺今天仍在继续，并可能持续到明年，并以不同的方式扰乱各种依赖氦气的行业，从预测天气到制造半导体和检测船舶中的气体泄漏。自 2006 年以来，这将是世界第四次缺氦。   根据天然气行业的说法，世界目前正在经历“氦气短缺 4.0”，这可归咎于现有来源的产量下降或不可靠，尤其是美国土地管理局，以及俄罗斯阿穆尔工厂等新来源的延迟进入市场。科学家们在起飞前使用液氦来加压和加固火箭的结构。由于它非常不活泼并提供惰性保护气，因此非常适合制造光纤和半导体，也可用于弧焊。   除了用于高速互联网、有线电视、电脑硬盘、显微镜、汽车安全气囊、手机、电脑和平板电脑芯片外，氦气甚至还用作核反应堆的冷却剂。但氦气最常见的用途是用于医院磁共振成像 (MRI) 扫描仪。液态氦可以将产生人体图像的超导磁体冷却到零下269摄氏度。   氦气短缺对工业的影响   由于氦是大多数行业的关键元素，这种有限资源的短缺和不断增长的需求可能会为许多依赖其使用的行业掀起一场完美风暴。首先，氦是地球上最稀有的元素之一，开采难度很大，储存起来也更加困难。任何逸出的氦都不能被重新捕获并直接排放到大气中。除了难以开采之外，目前的氦气短缺源于全球供应有限和需求上升。   很少有国家生产这种稀有元素，因此即使这些国家生产水平的微小变化也会对全球氦供应产生重大影响。一个例子是2017 年对主要氦气生产国之一卡塔尔的禁运使供应链中断更加严重。在卡塔尔禁运之后，科学家们担心他们将不得不停止实验或关闭实验室的仪器。这是因为液氦具有独特的沸点，用于冷却实验室光谱仪中的超导磁体。但根据美国地质调查局(USGS) 的数据，实验室仅占氦气市场的 6% 。根据 JR Campbell & Associates 的数据，医院一直是氦气的最大最终用户，在 2021 年占全球市场份额的 32%，其次是用于举升气球的18%。   氦气用于气象气球，通常每天从全球 900 个地点每天释放两次。从气象气球收集的数据有助于揭示重要的大气特征。通过天气模型，这些数据有助于了解大气状况，以便气象学家预测未来几天的天气。今年早些时候，由于氦气持续短缺，位于佛罗里达州的美国国家气象局办公室不得不减少气象气球的发射，将气球的发射从每天两次减少到每天一次。氦气短缺导致关键气象气球发射中断，这对天气预报很重要。   影响供应的原因   目前的氦气短缺也是由于去年以来发生的一系列不可预见的事件，例如德克萨斯州的氦气工厂关闭和乌克兰的战争。氦供应的主要贡献者之一是今年1月中旬德克萨斯州克利夫赛德粗氦浓缩厂发生泄漏。泄漏导致 2022 年计划外关闭，随后该工厂在 2021 年停产四个月。如果俄罗斯阿穆尔的另一家加工厂在其完成后继续运营，这一事件本身不会对氦供应造成太大影响。2022 年 1 月上旬，俄罗斯最大公司俄罗斯天然气工业股份公司 (Gazprom) 运营的俄罗斯阿穆尔工厂在 10 月起火后发生爆炸，导致其无限期关闭。如果投入运营，这两家工厂将生产大量氦气。阿穆尔天然气厂预计年产6000万立方米，有望满足全球市场供应。 但在氦气推出后仅短暂生产几周后，突然关闭迅速将供应水平降至零。乌克兰战争进一步增加了对俄罗斯长期可用氦气的怀疑。目前的氦气供应也在减少，这也推高了这种天然气的价格。自 2009 年以来，氦气需求一直在持续增长，自 2010 年以来，市场以 10.1% 的复合年增长率增长但这是否导致短缺仍不清楚。   最近的一份报告估计，全球氦气市场在 2026 年可能达到 201.7 亿美元，从 2022 年到 2026 年以 13% 的复合年增长率增长。但天然气行业专家认为，需求上升并不是氦气短缺的原因，事实上，在过去10年中，氦气需求没有出现净增长。   有限的氦气生产可能是增长的机会   目前，世界上90%的氦气由卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯和美国等主要天然气生产国提供。这些国家的大规模天然气生产允许以经济的方式提取低总浓度的氦气。但最近美国产量下降和亚洲电子制造商需求增加，促使包括加拿大在内的其他国家对氦气生产产生兴趣。   萨斯喀彻温省是世界上少数几个具有独特能力支持氦气生产作为独立部门的司法管辖区之一。这是由于该省的地质条件支持钻探专用氦井。去年四月，萨斯喀彻温省正式成为加拿大最大的氦气净化设施的所在地。加拿大的氦资源量约为 700 亿立方英尺，居世界第五位。   这导致人们对阿尔伯塔省和萨斯喀彻温省的氦气勘探最感兴趣。自2018年以来，萨斯喀彻温省为勘探这种稀有气体而租用的土地翻了两番。该地区政府现在的目标是到2030 年使氦气的开发能够生产出全球10%的氦气。这将创造 500 多个就业机会，并支持目前面临严重劳动力短缺的建筑和服务行业的数千个工作岗位。据萨斯喀彻温省政府称，这还将为该国创造价值超过5亿美元的出口。

全球芯片短缺是合成器和鼓机市场各种困境的原因，从发布日期延迟到破产。我们确切地找出短缺背后的原因、影响的对象以及它将持续多长时间。   为什么拖延时间长？为什么公司只是为了似乎永远不会发布新产品而取笑新产品？而为什么小型精品服装会停产流行单品，甚至倒闭？所有这些问题的答案都是芯片短缺，这种现象比简单的名字所暗示的要复杂和复杂得多。   芯片，或全称微芯片，本质上是印在硅片上的复杂电路。这就是为什么它们有时被称为集成电路或 IC 芯片的原因。在预制微芯片之前，电子产品是用分立电路或完全原创的设计制成的。IC通过将预先设计的电路放在可以插入PCB或印刷电路板的单个芯片上来简化制造。集成电路是电子仪器制造的福音。它们允许模式召回，简化电路设计，而且价格便宜。由于微芯片（第三方或内部），公司可以发布具有更多功能的更便宜的产品。这是双赢的，制造商和音乐家都从中受益。   如今，芯片无处不在，从合成器和鼓机到汽车和智能手机。多亏了IoT（物联网），电视、微波炉和其他家用电器都在使用它们。你的信用卡上甚至有一个，他们无处不在。   2020 年初，以微芯片为组成部分的半导体行业因 COVID-19 而陷入混乱，爆发和随之而来的全球大流行造成了多方面和深远的问题。这是一个极其复杂的问题，凸显了世界已经变得多么相互关联。2020 年初，世界关闭以遏制这种新疾病的传播。企业和制造工厂关闭，包括制造芯片的工厂。全世界的人都蜷缩在自己的家中，一心想要渡过难关。然后发生了一些事情：人们开始在网上购买东西。人们无事可做，购物。乐器的销售开始腾飞，音乐家和爱好者意识到他们终于有了一些空闲时间来投入他们的热情。这种需求是前所未有的——而且完全出乎意料。   微芯片行业受到严格控制，及时订购确保没有积压库存。使问题更加复杂的是停工。由于工人们被困在家里，没有人在工厂生产线上生产芯片来满足所有突然的需求。这个问题还没有结束。尽管现在是 2022 年末，距离世界首次关闭工厂已有两年半的时间，但封锁仍在影响生产。中国继续实施零新冠病毒政策，得克萨斯州的严冬和日本工厂的火灾只会进一步加剧全球问题。   短缺不仅仅是微芯片制造设施落后于计划。实际制造所需的材料正变得稀缺。氖气是芯片制造过程中的关键成分，它本身就供不应求，因为世界上一半的霓虹灯来自乌克兰，乌克兰目前正忙于战争。称“芯片短缺变得更加严重。全球所有芯片生产所需的氖气产量中有 50% 来自乌克兰工厂，这些工厂现已关闭。   除氖气外，制造过程中的其他关键组件也供不应求，例如用于容纳芯片的引线框架。在东南亚COVID-19 的爆发影响了引线框架的供应以及组装和测试。供应商被迫暂时关闭设施以遏制病毒的传播，进一步削减整体半导体产能和产量。甚至芯片中使用的硅也越来越少，这要归咎于硅生产的放缓。   然而，问题不仅仅是短缺。积压和较长的交货时间是常态，芯片的价格越来越高。为了应对供应限制以及原材料短缺和成本的增加，芯片供应商全面提高了5%至15%的价格。对于较旧的模拟和二极管技术，价格上涨已达到 20% 至 25%。” 现在有些人开始觉得短缺可能会得到控制，甚至完全可以制造。但供应链中的主要瓶颈是在最后的封装和测试阶段，这通常发生在第三方地点。劳动力和材料短缺是美国的一个主要因素。由于绝大多数封装组装和最终测试都在亚洲进行，这并没有真正导致 IC 制造出现很多问题。尽管黑夜漫长，但更明亮的黎明可能即将到来。也许短缺将在 2023 年第三或第四季度开始缓解，到 2024 年当前的需求激增会下降。此外，微芯片行业已经确定了瓶颈，中国台湾计划增加产能，像美国这样的国家在将制造业大量外包后采取措施恢复制造业，英特尔计划在俄亥俄州哥伦布市建立两个巨大的新制造工厂。此外，美国和欧洲的政府正在采取行动来帮助该行业。与此同时，硬件发布延迟和价格上涨可能会继续。但是情况有望很快恢复正常。

氦气在半导体制造中发挥着重要作用   氦是一种从天然气收集中提取的惰性气体，具有在半导体制造过程中利用的多种特性。因为氦是一种“惰性”气体，它不会与其他元素发生反应，这使其成为制造半导体的理想选择。在半导体加工过程中发生的化学反应通常是基于气体或液体的，因此在硅周围使用惰性气体可以防止发生不必要的反应。此外，由于氦具有高导热性，它可以有效地将热量传导出去，这有助于在制造过程中控制硅的温度，并使半导体的小型化成为可能。   半导体越来越多地出现在几乎所有可以想象的应用中。例如，基于半导体的电动汽车零部件占汽车制造成本的 35%，到 2030 年，随着其他零部件变得更加实惠，它们可能占制造成本的一半。在美国，氦气的最大用途（30%）用于医疗保健，主要是磁共振成像（MRI）、分析和实验室应用（17%）以及工程和科学应用（6%）。   如果没有石油和天然气生产，而氦的生产是次要产品，那么今天的现代半导体制造将是不可能的。如果没有从石油和天然气运营以及天然气加工中回收的氦气，芯片的工厂将无法运营。由于液化气态氦所需的冷却、其有限的可用性、从天然气中分离氦的困难过程以及其存储要求，它可能很昂贵。数百万年来，放射性衰变导铀岩将氦分散到这些腔室中。大多数已知的氦储量是偶然发现的。   氦气的短缺已经发生，因为它不能快速制造。虽然它是宇宙中第二丰富的元素（仅次于氢），太阳每秒产生约 6 亿公吨，但地球的供应是有限的。一旦使用，轻质元素就会逃逸到大气中。自1925年以来，美国一直是最大的氦气生产国。从历史上看，美国大部分的氦气生产来自德克萨斯州阿马里洛和堪萨斯州休戈顿之间地区的地下气田，这些气田具有高浓度的氦气。1960 年代创建的联邦氦储备系统在这些油田附近建立，用于储存粗氦供以后加工。该系统在Cliffside气田中以原油形式储存了世界上大约三分之一的氦气。   液氦可能很昂贵，并且不同的因素会影响其价格。其中一个因素是其液化的高价格，因为氦必须冷却到-269°C。实现这一点的大量能量是昂贵的。其他因素包括从天然气中分离氦气和储存氦气的成本，这些都是耗时且困难的过程。   除美国外，其他拥有氦气储量的国家包括卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯。当俄罗斯天然气工业股份公司的西伯利亚氦气设施开放时，它将成为世界上最大的氦工厂。在本世纪中期全面增产后，俄罗斯预计将生产全球消耗的所有氦气的25% 至 30%。它的储量很大。俄罗斯天然气工业股份公司有能力通过将提取的氦气注入西伯利亚的天然气田来储备它。美国容易受到外国供应中断和外国价格操纵的影响，并且很可能会因进口氦而受制于俄罗斯。美国未来新的氦供应很可能来自西部联邦土地的开发，如果拜登禁止在联邦土地上开采石油和天然气的计划得以实施，美国将变得依赖俄罗斯和其他一些国家的氦供应。     液氦没有替代品。氦在所有元素中是独一无二的，因为它能够达到超低温。目前，全球氦气资源供应相对紧张，氦资源需求量仍将保持快速增长。伴随四大提氦工程的陆续投产，全球氦气市场开始呈供应宽松态势。中国氦气资源对外依存度非常高，随着中国提氦工程的陆续投产，自产氦气量将不断增长，但远低于需求量，对外依存度仍将处于较高水平。在多方因素的影响之下，包括中美之间贸易摩擦，新冠疫情、俄乌战争，全球已有经济危机迹象，各国加大贸易壁垒。我国总体对氦气资源紧缺是常态，只是做到一定程度的缓解。

乌克兰引发的另一场危机   半导体通常被描述为现代电子产品的大脑。例如，在现代汽车中，可能有超过 3,000 个芯片支持远程信息处理、信息娱乐和其他功能。同样，家用电器，如冰箱、微波炉和洗衣机，也越来越多地依赖芯片来为其“智能”功能提供动力。   在全球芯片短缺的情况下，许多行业因缺乏所需的芯片供应而受到影响，与半导体供应链相关的问题已成为首要问题。芯片短缺的原因有很多。主要提到的原因是 COVID-19 大流行，这导致对笔记本电脑和其他设备的需求突然增加，以促进向在家工作的转变。然而，即使在大流行之前，物联网就已经出现了趋势，并且电动汽车的采用率越来越高，从而推高了对半导体的需求。与此同时，随着需求的持续上升，供应链问题，如德克萨斯州的冬季风暴导致电网瘫痪，以及日本一家芯片工厂的火灾已经中断了供应。   乌克兰的战争使供应问题进一步复杂化，虽然乌克兰以农业国和能源中转枢纽而闻名，但它作为主要制造中心的作用却没有受到人们的重视。回到 1970 年代和 1980 年代的前冷战经济体，前苏联的大部分制造能力和高科技开发都位于乌克兰。今天，乌克兰在成品和中间制造方面在全球制造业供应链中发挥着重要作用，为德国汽车制造商和西欧其他关键行业提供零部件。   俄罗斯与乌克兰的战争给世界上已经遭受重创的供应链带来了新的麻烦。这场战斗已经关闭了依赖乌克兰制造零部件的德国汽车工厂，并打击了远至日本的钢铁行业的供应。它切断了自大流行开始影响海上贸易以来变得至关重要的空中航线和陆地航线。   经济学家和商界领袖担心，这将打击依赖俄罗斯零部件和鲜为人知的商品的供应链，例如氖气和钯，这是制造半导体的重要原料。在大流行封锁和持续的生产瓶颈放松后，汽车制造等行业已经因需求激增而中断。   全球供应链的强大取决于其最薄弱的环节。尤其适用于半导体供应链，大多数高度先进的半导体来自中国台湾、韩国或美国。半导体供应链的任何中断都会对世界上的每条供应链产生不利影响。   美国威胁要切断对俄罗斯的半导体和精密机械出口。这种轻率的禁运忽略了供应链的其余部分。半导体实际上是如何制造的？关键工艺之一涉及在硅晶片上蚀刻微小电路。这个蚀刻过程是用精密激光完成的。激光器由经过处理的氖气供电。世界上 90% 的氖气出口来自俄罗斯和乌克兰。超过 65% 的氖气由位于乌克兰敖德萨的一家公司加工。简而言之，如果美国和欧盟禁止向俄罗斯出口半导体，俄罗斯将禁止从敖德萨运送加工过的氖气。一旦现有库存用完，这种天然气禁运可能会削弱半导体生产，这将使耐用消费品、汽车、电子产品和许多其他产品的生产陷入停顿。如果美国切断对俄罗斯的半导体，一旦俄罗斯通过关闭氖气供应进行报复，全球经济的大部分可能会关闭   为了缩短这些交货时间，需要更多的供应。然而，建造一个新的半导体制造设施（或晶圆厂）需要花费数十亿美元。多年来的趋势是将制造转移到劳动力成本较低的地点，主要是在亚洲。这导致了一个公司高度专业化的行业——所谓的“无晶圆厂”公司专门从事芯片设计，并将其制造承包给专门从事技术复杂制造工艺的第三方代工厂，而其他公司则专门从事芯片设计。组装和测试步骤。这一切都导致了一个复杂的全球生态系统，其中包含许多故障点。   中国台湾占全球芯片制造能力的近三分之二，台积电占据了全球半导体制造市场 54% 的份额韩国三星以18%的市场份额位居第二。由于美国国会最近通过了 CHIPS 法案，为建设制造设施提供了520亿美元的激励措施和25%的税收抵免，这些新设施的建设和开始运营仍需要时间。此外，尽管一些迹象表明全球芯片短缺开始缓解，但全球供应链仍存在许多问题，包括持续的通货膨胀、集装箱港口长期积压，以及由于新冠病毒政策导致的货物中断。归根结底，芯片供应链对于全球经济的运转至关重要。采用良好的供应链风险管理实践有助于减少中断的影响并增强消费者的安全。

在过去的五年里，韩国对中国半导体主要原材料的依赖性飙升。   根据贸易、工业和能源部9月发布的数据。2018年至2022年7月，韩国从中国进口的硅片、氟化氢、氖、氪和氙气激增。韩国五种半导体原材料的进口总额在2018年为18.1075亿美元，2019年为18.85亿美元，2020年为16.91.91亿美元，2021年为19.4479亿美元，2022年1月至7月为15.5117亿美元。   同期，韩国从中国进口的五件商品从2018年的1.3981亿美元增加到2019年的1.6739亿美元和2021年的1.8579亿美元。今年，他们在1月至7月期间为3.797亿美元，比2018年的总额增长了170%。2018年，中国在韩国这五项进口中的份额为7.7%，2019年为8.9%，2020年为8.3%，2021年为9.5%，从2022年1月和7月为24.4%。这一比例在五年内几乎增加了两倍。   就硅片而言，中国的份额从2018年的3%上升到2019年的6%，然后是2020年的5%和去年的6%，但从今年1月到7月飙升至10%。在日本限制向韩国出口氟化氢后，中国在韩国氟化氢进口总额中的份额从2018年的52%和2019年的51%上升到2020年的75%。2021年上升到70%，今年1月至7月上升到78%。   韩国越来越依赖中国稀有气体，如氖、氪和氙气。2018年，韩国从中国进口的氖气仅为147万美元，但在2022年1月至7月的五年内飙升了约100倍，达到1.4248亿美元。2018年，从中国进口的氖气仅占18%，但2022年占84%。   氪从中国的进口在五年内飙升约300倍，从2018年的6万美元飙升至2022年1月至7月期间的2039万美元。中国在韩国氪进口总额中的比例也从13%增加到31%。韩国从中国进口的氙气也增长了约30倍，从180万美元增加到513万美元，中国的份额从5%攀升至37%。   氖气市场走向   从地域上看，由于其用于制造半导体和消费电子产品，氖气行业正在经历快速增长，尤其是在亚太地区。在北美和欧洲，其在汽车、运输、航空航天和飞机行业的应用正在推动其消费。日本市场对制造半导体的需求正在急剧上升。然而，随着航天机构在这一领域的探索活动的增长，预计氖气的需求将会增加。在亚太地区，多个大型制氧项目已投入运营，预计将持续发展，尤其是在中国。此外，全球一半以上的氖原油供应集中在俄罗斯和乌克兰。由于增强的冷却能力，半导体，用于超灵敏红外成像和检测设备、医疗保健行业等的冷却剂，氖气已广泛用于各种应用，例如低温冷却剂。氖被用作低温制冷剂，因为氖在非常冷的温度下冷凝成液体。氖通常是可以接受的，因为它是非反应性的并且不与其他材料混合。在氖气行业，技术发布、收购和研发活动是参与者采取的主要策略。氖通常是可以接受的，因为它是非反应性的并且不与其他材料混合。在氖气行业，技术发布、收购和研发活动是参与者采取的主要策略。氖通常是可以接受的，因为它是非反应性的并且不与其他材料混合。在氖气行业，技术发布、收购和研发活动是参与者采取的主要策略。

美国能源部SLAC国家加速器实验室的超导粒子加速器只需一个半小时就能制造出比外太空更冷的温度。SLAC 低温团队主任 Eric Fauve 表示： “现在你点击一个按钮，机器就会从 4.5 开尔文降至 2 开尔文。”   虽然这个过程现在是完全自动化的，但是让这个称为LCLS-II的加速器达到 2 开尔文或负 456 华氏度，需要六年的时间来设计、建造、安装和启动一个复杂的系统。   最初的 LCLS 或直线加速器相干光源加速电子，最终产生用于原子和分子探测实验的 X 射线。LCLS-II 将与 LCLS 同时工作。然而，与在室温下使用铜部件加速电子的 LCLS 不同，LCLS-II 升级版采用了超导低温模块。这些低温模块更有效地为电子提供能量，这将有助于产生更强大的 X 射线脉冲，从而扩大跨领域的实验可能性。   虽然LCLS 可以在室温下运行，但LCLS-II 必须冷却到 2 开尔文，仅比绝对零高 4 华氏度，才能成为超导。 这意味着 SLAC 需要一个团队来专注于冷的东西。   在 LCLS-II 冷却之前，SLAC没有专门从事低温研究的小组。LCLS-II 低温团队现在由 20 名操作员和工程师组成，于 2016 年在 SLAC 成立，旨在建造冷却加速器的设施：低温工厂。 LCLS-II 的首席低温工艺工程师 Viswanath Ravindranath 表示：“这是一个很复杂的系统，有许多协同工作的子系统。”   SLAC与美国能源部费米国家加速器实验室和杰斐逊国家加速器设施的工程师以及领先的低温公司密切合作，为低温装置设计和采购材料。这种合作使 LCLS-II 项目能够从 DOE 实验室和其他地方的最佳低温资源中受益。   低温装置充满氦气，氦气冷却后泵入LCLS-II。当所有其他元素冻结在 4 开尔文以下时，氦可以保持流体状态，而在2开尔文时，氦变成超流体，这意味着它在没有粘性的情况下流动。这一事实，以及超流氦比任何其他已知物质都具有更好的导热能力，使其成为冷却超导加速器的完美制冷剂。   在冷却开始之前，堆满储罐的拖车将环境温度（约 300 开尔文）的气态氦输送到低温装置的室外储罐。低温装置总共需要四吨的氦气。   但这种氦到达时并不纯。任何杂质最终都会冻结并堵塞系统，因此首先净化器必须捕获任何水分或不需要的气体，例如氮气，以达到 99.999% 的氦气。   净化后，压缩机提高氦气的压力。气体的压力和温度是耦合的：随着压力降低，温度也会降低。因此，虽然稍后会有所帮助，但这会顺便将氦的温度提高到 370 开尔文。压缩后，五个装有冷却水的大型塔用于将氦的温度降低到300开尔文。然后气体进入低温装置的4K冷箱，这是一个巨大的、超级复杂的氦制冷机。   在冷箱中，运行77开尔文的液氮在热交换器中将氦气从300开尔文降至80开尔文。在该装置中，温度较高的氦气和较冷的液氮沿相反的方向传播，同时被薄金属板隔开，通过金属板将热量从氦气传递到氮气。 然后氦气通过一组四个涡轮膨胀机。现在，最初的气体压缩步骤得到了回报：涡轮膨胀机将高压气体膨胀，将其压力降低到足以将氦气带到5.5开尔文。   然而，氦在离开冷箱之前还有更多的膨胀要做。它穿过另一侧压力较低的阀门。这种较低的压力会导致气体膨胀，从而降低其压力并将其温度降至 4.5 开尔文（因此称为 4K 冷箱），在那里它变成了液体。 然后，这种液氦通过管道输送到加速器的低温模块，在那里它将机器冷却到 4.5 开尔文。 4K冷箱启动并运行后，Cryogenic 团队花了一周时间将 LCLS-II 从室温冷却到 2022 年 3 月 28 日首次达到4.5开尔文。   但这还不够冷   为了达到2开尔文，4.5开尔文的氦气通过加速器低温模块中的阀门再次（最终）膨胀。同样，阀门另一侧的较低压力会导致氦气的压力下降。这会将氦气冷却到2开尔文的目标温度。 “当它通过那个阀门时会发生奇迹，但这只是因为我们有一系列冷压缩机，可以将低温模块中的压力保持在非常低的压力，”Fauve 说。这组5台压缩机位于阀门之后，在阀门的任一侧产生关键压差。   在开启和配置这个冷却系统几个月后，LCLS-II 终于在4月15日达到了2开尔文。当电子束开启并被低温模块加速时，2 开尔文氦将从加速器吸收热量，沸腾，然后变成气体。该气体被注入回 4K 冷箱中，以帮助冷却较热的氦气。   “我们不想浪费冷却能力，所以我们尝试尽可能多地回收它，”Ravindranath 说。该系统回收了昂贵的氦气，但对长期运行至关重要。   Cryogenic 团队实际上建造了两台低温装置，它们共用一座建筑物，但 LCLS-II 只使用了一台。第二个低温装置将支持对 LCLS-II 的计划升级。当两台低温装置都启动时，它们将使用大约 10 兆瓦的电力。   美国只有其他四个低温装置将这么多的氦冷却到 2 开尔文。托马斯杰斐逊国家加速器设施和费米国家加速器实验室都拥有类似规模的低温装置，支持 SLAC 的设备设计和采购。SLAC 还与橡树岭国家实验室、布鲁克海文国家实验室和 CERN 合作。