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。