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器中获得的惰性气体，具有许多用于半导体制造的特性。由于氦是一种“惰性”气体，它不会与其他元素发生反应，因此是制造半导体的理想选择。半导体加工中的化学反应通常基于气体或液体，因此在硅周围使用惰性气体可以防止不必要的反应。此外，由于氦的高导热性，它可以有效地传递热量，这有助于在制造过程中控制硅的温度，并使半导体小型化成为可能。

半导体越来越多地应用于几乎所有可能的应用中。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廉价，它们可以占制造成本的一半。在美国，氦（30%）主要用于医疗保健，特别是包括磁共振成像（MRI）、分析和实验室应用（17%）以及技术和科学应用（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业将是不可能的。如果不能从油气作业和天然气加工中回收氦气，芯片厂就无法运转。液化气态氦由于其冷却需求、有限的可用性、从天然气中分离氦的困难过程以及其储存要求而可能昂贵。数百万年来，放射性衰变铀岩一直在向这些室中分配氦气。大多数已知的氦储量都是偶然发现的。

氦的缺乏是因为它不能快速生产。尽管它是宇宙中仅次于氢的第二丰富元素，太阳每秒产生约6亿吨，但地球的供应量有限。一旦使用，光元素就会逃逸到大气中。自1925年以来，美国一直是最大的氦生产国。从历史上看，美国的大部分氦气生产都来自德克萨斯州阿马里洛和堪萨斯州休赫顿之间的地下气田。这些气田具有高浓度的氦气。20世纪60年代建立的联邦氦气储备系统就建在这些油田附近，用于储存粗氦气，以备日后处理。该系统在克利夫赛德气田以石油的形式储存了世界上约三分之一的氦气。

液氦可能很昂贵，各种因素都会影响其价格。一个因素是液化价格高，因为氦气必须冷却到269°C。要做到这一点，需要耗费大量能源。其他因素包括从天然气中分离氦气和储存氦气的成本，这是一个耗时且困难的过程。

除美国外，卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯是其他拥有氦气储量的国家。随着俄罗斯天然气工业股份公司西伯利亚氦工厂的启用，它将成为世界上最大的氦工厂。在本世纪中叶产量完全增加后，预计俄罗斯将生产占世界总氦消费量25%至30%的氦。它有巨大的储量。俄罗斯天然气工业股份公司（Gazprom）可以选择通过向西伯利亚气田注入提取的氦气来进行储备。美国很容易受到外国供应中断和价格操纵的影响，由于氦气进口，美国很可能会受到俄罗斯的影响。未来美国新的氦气供应可能源于西部联邦州的发展。如果拜登禁止在联邦领土上勘探石油和天然气的计划得到实施，美国将依赖对俄罗斯和其他国家的氦气供应。

液氦没有替代品。氦在所有元素中都是独一无二的，因为它可以达到极低的温度。目前，全球氦资源供应相对匮乏，对氦资源的需求将继续快速增长。随着四个氦气提取项目的投产，全球氦气市场开始呈现宽松的供应趋势。中国的氦资源高度依赖外国。随着中国氦气提取项目的持续运行，自产氦气的数量将继续增长，但远远低于需求，对外国的依赖将保持在较高水平。在各种因素的影响下，包括中美贸易摩擦、新型冠状病毒肺炎、俄乌战争等，全球经济危机是迹象，各国贸易壁垒有所增加。总体而言，中国的氦资源短缺是正常的，只是部分缓解。

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