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中東沖突引發(fā)氦氣斷供,全球存儲(chǔ)行業(yè)面臨“窒息”危機(jī)?

03-24 06:39

全球存儲(chǔ)產(chǎn)品的漲價(jià)浪潮,正迅速蔓延至世界各地。


日前,全球存儲(chǔ)巨頭希捷(Seagate)首席商務(wù)官Ban Seng Teh關(guān)于氦氣供應(yīng)中斷的言論,進(jìn)一步加劇了市場(chǎng)的恐慌情緒。


Ban Seng Teh指出,若氦氣供應(yīng)中斷持續(xù)超過(guò)數(shù)周,芯片制造商可能會(huì)將更多產(chǎn)能轉(zhuǎn)向人工智能存儲(chǔ)器的生產(chǎn),這將使本已嚴(yán)峻的內(nèi)存短缺問(wèn)題雪上加霜。


氦氣為何會(huì)突然陷入斷供困境?


這場(chǎng)危機(jī)又將給存儲(chǔ)行業(yè)帶來(lái)哪些沖擊?


01 存儲(chǔ)行業(yè)的“剛需”氣體


提到氦氣(He),很多人會(huì)想起化學(xué)課上“氫氦鋰鈹硼”的元素周期表口訣。


由于密度極低,地球引力難以束縛它,再加上其不可再生的特性,盡管氦是宇宙中第二豐富的元素,但在地球上卻十分稀缺。


氦氣的珍貴不僅在于儲(chǔ)量稀少,更源于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。


氦原子的最外層電子軌道處于飽和狀態(tài),因此氦氣化學(xué)性質(zhì)極不活潑,幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),同時(shí)具備不可燃、無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的特點(diǎn)。



氦的核外電子排布


氦氣最顯著的特性之一是極低的沸點(diǎn),低至零下268.93℃,接近絕對(duì)零度(0開(kāi)爾文,即零下273.15℃)。


在這個(gè)溫度下,連氫氣都會(huì)凝固成固體。


更神奇的是,當(dāng)液氦溫度低于2.17開(kāi)爾文時(shí),會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺黧w”狀態(tài),具有零粘度的特性,能夠無(wú)摩擦地通過(guò)極微小的孔隙,甚至能“逆流而上”。


氦氣的這些特殊性質(zhì),使其在前沿尖端制造業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。


尤其是在半導(dǎo)體和存儲(chǔ)器制造領(lǐng)域,氦氣更是不可或缺的關(guān)鍵材料。


芯片制造中,光刻技術(shù)的最高水平是極紫外光刻(EUV)。


光刻過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量熱量,需要用高純度液氦作為冷卻介質(zhì),氣化后的氦氣還可直接用作保護(hù)氣。


低溫環(huán)境不僅能防止光學(xué)元件受損,還能保證工藝的均勻性和精度,消除熱脹冷縮帶來(lái)的誤差,從而提高芯片的良品率。


每片晶圓平均消耗24升氦氣,單臺(tái)光刻機(jī)每年消耗的液氦超過(guò)1萬(wàn)升。



阿斯邁爾的high NA EUV光刻機(jī)


除了出色的低溫維持能力,氦氣的導(dǎo)熱性能也極為優(yōu)異,是銅的800倍,再加上其極高的惰性和低密度(僅為空氣的1/7),使其成為存儲(chǔ)硬盤填充氣的理想選擇。


容量在20TB以上的機(jī)械硬盤內(nèi)部,都需要充入氦氣。


低密度能大幅降低磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)的風(fēng)阻,良好的導(dǎo)熱性則可以快速散熱。


只有這樣,硬盤內(nèi)部才能堆疊更多盤片,實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)容量和更低的功耗。


無(wú)論是依賴光刻機(jī)制造的閃存芯片,還是需要填充氦氣的機(jī)械硬盤,氦氣對(duì)存儲(chǔ)行業(yè)的重要性不言而喻。


02 斷供危機(jī)的爆發(fā)


數(shù)據(jù)顯示,近年來(lái)全球氦氣年需求量接近2億立方米,其中美國(guó)年產(chǎn)量約8000多萬(wàn)立方米,占全球總量的40%。


卡塔爾年產(chǎn)能約7000多萬(wàn)立方米,占比30%。


剩余的20%主要由俄羅斯和阿爾及利亞供應(yīng)。



2025年全球各國(guó)氦氣產(chǎn)量占比


氦氣產(chǎn)能高度集中在少數(shù)國(guó)家,導(dǎo)致其供應(yīng)體系缺乏彈性。


正在進(jìn)行的美伊沖突,成為了氦氣斷供危機(jī)的導(dǎo)火索。


隨著沖突局勢(shì)升級(jí),伊朗無(wú)人機(jī)開(kāi)始襲擊中東多個(gè)國(guó)家的目標(biāo),加上霍爾木茲海峽被封鎖,卡塔爾的氦氣工廠于3月2日被迫停產(chǎn)。


卡塔爾是全球第二大氦氣生產(chǎn)國(guó),2025年氦氣產(chǎn)量約6300萬(wàn)立方米,占全球總產(chǎn)量的三分之一。


位于拉斯拉凡工業(yè)城的氦氣工廠停產(chǎn),直接導(dǎo)致氦氣產(chǎn)量歸零,全球氦氣市場(chǎng)瞬間出現(xiàn)巨大缺口。



卡塔爾拉斯拉凡工業(yè)城


美國(guó)銀行近期估計(jì),根據(jù)市場(chǎng)情況不同,氦氣現(xiàn)貨價(jià)格最高已上漲約40%。


此次氦氣工廠停產(chǎn),很可能只是多米諾骨牌倒下的第一張。


由于氦氣極難液化儲(chǔ)存,通常是即產(chǎn)即用,或通過(guò)管道、特種罐運(yùn)輸。


全球氦氣庫(kù)存非常少,幾乎沒(méi)有緩沖空間,不少?gòu)S商的庫(kù)存僅夠維持?jǐn)?shù)周,一旦上游供應(yīng)中斷,下游生產(chǎn)線就會(huì)立即停工。


在全球存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位的韓國(guó),其芯片工廠所需的高純氦氣有近65%依賴從卡塔爾進(jìn)口,目前三星和SK海力士等韓國(guó)芯片巨頭正面臨嚴(yán)峻的供應(yīng)壓力。


三星和SK海力士表示擁有約六個(gè)月的氦氣儲(chǔ)備,但市場(chǎng)顧問(wèn)和分析師對(duì)此并不樂(lè)觀。


氦氣供應(yīng)鏈一旦中斷超過(guò)兩周,要完全恢復(fù)可能需要數(shù)月時(shí)間。


霍爾木茲海峽受阻后,專用液化天然氣船的租金已暴漲數(shù)倍。


截至目前,卡塔爾的氦氣工廠仍未復(fù)產(chǎn),即使復(fù)產(chǎn),產(chǎn)品能否順利通過(guò)霍爾木茲海峽也存在不確定性。


在氦氣短缺期間,芯片制造商會(huì)被迫將有限的氦氣資源優(yōu)先分配給利潤(rùn)最高、需求最迫切的AI服務(wù)器芯片生產(chǎn)。


這將導(dǎo)致用于數(shù)據(jù)中心、個(gè)人電腦和普通服務(wù)器的硬盤產(chǎn)能大幅削減,傳統(tǒng)大容量硬盤的供應(yīng)鏈將直接面臨崩潰。


因此,市場(chǎng)恐慌并非源于存儲(chǔ)企業(yè)因“充不上氣”導(dǎo)致的成本上漲,而是整個(gè)生產(chǎn)線面臨癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。


對(duì)普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō),這意味著心儀的手機(jī)或筆記本電腦可能漲價(jià),免費(fèi)云存儲(chǔ)可能需要付費(fèi)會(huì)員,醫(yī)院核磁共振(MRI)檢查的價(jià)格也可能上漲……


在全球一體化的背景下,遠(yuǎn)方的戰(zhàn)爭(zhēng)也會(huì)影響到每個(gè)人的日常生活。


03 中國(guó)的提前布局


再來(lái)看看中國(guó)的氦氣情況。


在我國(guó)所有被“卡脖子”的礦產(chǎn)資源中,氦氣供應(yīng)問(wèn)題可能是最嚴(yán)峻的。


中國(guó)是全球第二大氦氣消費(fèi)國(guó),年消費(fèi)量近3000萬(wàn)立方米,占全球消費(fèi)總量的11%。


但中國(guó)的氦氣資源量非常有限。


據(jù)估計(jì),我國(guó)氦氣資源總量約為11億立方米,占全球總量的2%,排名第六。



全球氦氣資源分布


這個(gè)比例看似不算太差,主要是因?yàn)槲覈?guó)勘探技術(shù)先進(jìn),能納入統(tǒng)計(jì)的氦氣資源較多。


但實(shí)際上,氦氣通常伴生于天然氣田,而我國(guó)天然氣中的氦氣濃度極低,多數(shù)在ppm(百萬(wàn)分之一)級(jí)別,提取成本高、技術(shù)難度大,可直接采收的總量?jī)H為0.5億立方米。


這個(gè)比例還不到全球可開(kāi)采量的0.1%。


由于氦氣資源稟賦差,我國(guó)幾乎沒(méi)有自主生產(chǎn)能力,長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,多年來(lái)一直是全球最大的氦氣進(jìn)口國(guó),進(jìn)口占比長(zhǎng)期高達(dá)95%以上。


2012年時(shí),我國(guó)氦氣自給率不足1%,供應(yīng)安全面臨極大風(fēng)險(xiǎn)。


為避免被“卡脖子”,中國(guó)很早就開(kāi)始了相關(guān)布局。


氦氣與天然氣伴生,首先要尋找富氦天然氣田。


鄂爾多斯盆地的東勝氣田是我國(guó)首個(gè)特大致密砂巖型富氦氣田,部分氣井的氦氣含量達(dá)到0.133%,探明儲(chǔ)量約2億立方米。


塔里木盆地的和田河氣田是我國(guó)首個(gè)特大型富氦氣田,也是目前唯一氦氣含量超0.1%的氣田,平均含量高達(dá)0.32%,探明儲(chǔ)量約2億立方米。



根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局公布的數(shù)據(jù),截至2025年4月,全國(guó)新增氦氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量40.7億立方米,蘇里格、涪陵、靖邊、安岳、東勝和瀘州等6個(gè)氣田的氦氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量均超過(guò)2億立方米。


在利用好氣田資源的同時(shí),中國(guó)又將目光投向了煤田。


2020年,寧夏回族自治區(qū)鹽池縣建成了中國(guó)首座大型氦氣廠。


這座氦氣廠并非從天然氣中提取氦氣,而是從煤層氣中采用“膜分離+PSA吸附”技術(shù),在常溫下提取高純氦氣。


這是該技術(shù)在我國(guó)的首套科研示范裝置,成功攻克了氦氣提純領(lǐng)域的技術(shù)難題。



寧夏鹽池縣氦氣廠


寧夏氦氣廠建成后,“膜分離+PSA吸附”技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。


2023年底,全球首套日產(chǎn)能3.6萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米的含氦煤層氣提氦工業(yè)裝置在甘肅窯街煤電建成投產(chǎn),穩(wěn)定產(chǎn)出5N級(jí)(99.999%純度)的高純氦氣。


去年3月,山西永和縣在原有技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合合金脫氫和低溫純化工藝,成功產(chǎn)出6N級(jí)的超高純氦氣。


除了開(kāi)源,節(jié)流也同樣重要。


2003年,我國(guó)研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)大型氦氣回收裝置。2012年,又在此基礎(chǔ)上推出了工業(yè)氦氣循環(huán)利用設(shè)備。


目前,國(guó)內(nèi)大型半導(dǎo)體工廠和科研機(jī)構(gòu)被要求強(qiáng)制升級(jí)氦氣回收系統(tǒng)。通過(guò)低溫冷凝和膜分離技術(shù),將使用后的氦氣純度恢復(fù)至99.999%以上并循環(huán)使用。


這套系統(tǒng)能將單次氦氣消耗量降低40%至60%。



氦氣回收裝置的壓縮機(jī)部分,另有管道部分根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置


通過(guò)開(kāi)源節(jié)流多管齊下,我國(guó)氦氣自給率已從2018年的不足5%提升至2025年的近20%。


在提升自主保障能力的同時(shí),我國(guó)還同步布局多元化的氦氣進(jìn)口通道,不斷增強(qiáng)供應(yīng)鏈的韌性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。


過(guò)去,我國(guó)氦氣進(jìn)口高度依賴美國(guó)。


2018年5月,美國(guó)曾以氦氣為手段對(duì)我國(guó)實(shí)施限制,甚至連帶超低溫制冷機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備也一并管控,試圖以此“卡脖子”。


面對(duì)外部封鎖,我國(guó)及時(shí)調(diào)整進(jìn)口結(jié)構(gòu),先后拓展了卡塔爾、澳大利亞等進(jìn)口渠道,近年來(lái)又深化了與俄羅斯的氦氣貿(mào)易合作。



2025年中國(guó)氦氣進(jìn)口來(lái)源占比


2025年,我國(guó)氦氣進(jìn)口來(lái)源中,卡塔爾占比54%,俄羅斯占比41%,美國(guó)占比已降至5%以內(nèi)。


尤其在2025年的部分月份,我國(guó)自俄羅斯進(jìn)口的氦氣規(guī)模一度超過(guò)卡塔爾,供應(yīng)格局發(fā)生了重要轉(zhuǎn)變。


當(dāng)前全球氦氣供應(yīng)高度集中,卡塔爾相關(guān)裝置停產(chǎn)造成的供應(yīng)缺口巨大,短期內(nèi)沒(méi)有任何國(guó)家能夠單獨(dú)填補(bǔ)。


在此背景下,我國(guó)與俄羅斯簽署的長(zhǎng)期供氣協(xié)議,成為應(yīng)對(duì)本輪“斷氣”風(fēng)波的關(guān)鍵保障,有助于穩(wěn)定國(guó)內(nèi)氦氣供應(yīng)的基本盤。


未來(lái),我國(guó)還將積極開(kāi)拓阿爾及利亞、東南亞等新興進(jìn)口來(lái)源,進(jìn)一步提升國(guó)產(chǎn)化率和回收技術(shù),降低供應(yīng)鏈集中度風(fēng)險(xiǎn)。


此次存儲(chǔ)行業(yè)的“斷氣”危機(jī),再次為我國(guó)能源資源安全敲響了警鐘。


氦氣作為“工業(yè)黃金”,關(guān)系到半導(dǎo)體、航空航天、核磁共振等核心產(chǎn)業(yè)的發(fā)展命脈。


戰(zhàn)略資源,必須實(shí)現(xiàn)自主可控。


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