當地時間8月12日,關東電化工業株式會社(Kanto Denka Kogyo Co.,Ltd.)發布公告稱,今年8月7日淩晨 4 時 40 分,其位於日本群馬縣澀川市的三氟化氮(NF?)生產設施發生爆炸及嚴重火災,造成一名工人死亡,另一名工人受傷。火勢於當日上午8時45分被完全撲滅。
關東電化工業株式會社稱,此次三氟化氮製造設備兩個產線中,1係列產線的一部分遭受了部分損壞,已根據當局的指示繼續停止作業,其他生產線及產品類在確認安全性後,將依次恢複生產。
彭博社的報道稱,關東電化工業株式會社的一位代表也表示,該工廠的兩條生產線中的一條遭受了部分損壞,已暫停運營。
關東電化工業株式會社是三氟化氮的主要供應廠商,其製造的三氟化氮占據日本 90%的市場份額 ,主要客戶包括三星電子與鎧俠(Kioxia Holdings)等。
值得一提的是,今年5月26日,日本另一大化工巨頭三井化學宣布,決定退出其全資子公司下關三井化學生產的三氟化氮業務,生產將於2026年3月底停止,銷售將於同年內結束。
三井化學表示,關停的原因由於海外產品價格競爭加劇、原材料及公用工程成本上漲、維修等成本上升,該業務盈利極為困難。雖然公司采取了各種合理化和削減成本的措施,但很難確保繼續經營所需的利潤,因此決定退出該業務。
因此,關東電化工業株式會社三氟化氮工廠的停產,引發了人們對半導體供應鏈可能中斷的擔憂。
一位發言人表示,鎧俠認為不會對產量或 7 月至 9 月的收益產生直接影響,因為它可以開采其他天然氣來源,並且還有剩餘庫存。索尼半導體部門拒絕置評,稱該公司不披露其供應商。
岩井宇宙證券高級分析師 Kazuyoshi Saito 表示,這家總部位於東京的公司的客戶包括索尼和美光科技公司,以及三星和鎧俠。他說,如果該工廠長期關閉,“這可能會加劇以最大利用率運營以滿足人工智能需求的製造商的產能緊張”。
三氟化氮是半導體製造關鍵材料
三氟化氮是一種有毒氣體,在純淨狀態下通常被認為是無色無味氣體。在低溫時呈現為不透明固體,溫度上升到-216.54℃時變為透明,熔點為-206.79℃,沸點為-129.01℃,相對密度1.537(-129℃)。在高溫下表現出良好的穩定性,可耐受高達627℃的溫度。
三氟化氮的生產主要有化學合成和電解合成兩種製備方式。其中,化學合成法約占全球三氟化氮產量的75%。該工藝涉及氟與三氟化氮前體反應生成NF,因其成本效益和效率而被廣泛應用;電解合成法約占三氟化氮市場的25%,主要用於生產更高純度的三氟化氮。
三氟化氮在微電子工業中作為一種優良的等離子蝕刻和清洗材料。在離子蝕刻時裂解為活性氟離子,這些氟離子對矽和鎢化合物,高純三氟化氮具有優異的蝕刻速率和選擇性(對氧化矽和矽),它在蝕刻時,在蝕刻物表麵不留任何殘留物,是非常良好的清洗劑。
目前電子級三氟化氮廣泛用於半導體(約占全球總消耗量的50%)、平板顯示、薄膜太陽能的生產製造領域。
全球三氟化氮市場格局:國產廠商迅速崛起
目前國際上主要的三氟化氮供應商主要有SK Materials(韓國)、Hyosung(曉星,韓國)、關東電化(Kanto Denka)、默克(Merck,德國)、三井化學(Mitsui Chemical,日本)等。
根據Globalgrowth insights的數據顯示,2024年全球三氟化氮市場,SK Materials占據約35%市場份額,Hyosung約為25%。另有數據顯示,關東電化的市場份額約為8%。
從三氟化氮產能來看,SK Materials目前的年產能約為13500噸,Hyosung年產能約11500噸(計劃今年擴產2000噸),關東電化年產能約3700噸,德國默克年產能約2600噸,三井化學年產能約1700噸。
目前,中國的三氟化氮供應商主要有:中船特氣、南大光電(山東飛源)、昊華科技、凱美特氣等頭部企業,此外綠菱氣體、廣鋼氣體、和遠氣體、裕隆氣體、福建德爾等的廠商也紛紛入局,國內的三氟化氮產能也在持續擴張。
中船特氣:國內最大三氟化氮生產商,2024年產能達11000噸。其呼和浩特高純電子氣體項目(一期)正逐步釋放產能,將新增7500噸三氟化氮等產品產能。建成後,中船特氣總產能將達18500噸,有望成為全球最大的三氟化氮生產商。客戶覆蓋:台積電、美光、海力士、中芯國際等國內外頭部半導體企業。
南大光電:截至2024年底,三氟化氮年產能為8300噸(包括旗下子公司山東飛源氣體),位列全國前二。公司在烏蘭察布基地三氟化氮產品目前年產能4500噸,今年三、四期項目建成投產後,年產能將達到7200噸。8400噸高純三氟化氮首期項目正在建設,投產後三氟化氮總產能將擴充至15000噸以上。客戶包括長江存儲、華虹集團等國內主流半導體企業。
昊華科技:現有三氟化氮年產能為5000噸,位列全國前三,自貢沿灘新建6000噸/年裝置將於今年投產,現有及規劃產能將達11000噸。主要供應京東方、華星光電等顯示麵板企業。
凱美特氣:通過子公司嶽陽凱美特電子特種稀有氣體有限公司布局三氟化氮業務,目前產能為6.8萬Nm³/年(約合300噸/年,按標準狀況下氣體密度換算),主要麵向半導體清洗、刻蝕工藝需求。客戶包括中芯國際、長江存儲、華潤微、SK海力士、台積電、京東方等頭部廠商。
需要指出的是,在2024年,凱美特氣光刻氣產品(含三氟化氮混合氣)通過ASML子公司Cymer認證,成為國內唯二獲得國際光刻機巨頭認證的企業,產品純度達6N級(99.9999%),覆蓋ArF/KrF等高端光刻工藝。
綠菱氣體:擬投資100億元在烏蘭察布投建高純電子特氣項目,達產後新增年產10000噸三氟化氮。受市場需求和資金限製,該項目將分兩期實施,其中一期總投資3.6億元年產4500噸三氟化氮項目已動工。
廣鋼氣體:2024年3月宣布擬投資超5億元建設3000噸/年項目,計劃2026年達產。
和遠氣體:宜昌基地500噸/年三氟化氮項目已於2024年6月試生產,計劃2025年Q3啟動驗證導入。
裕隆氣體:在蘭州投建年產6000噸三氟化氮項目,一期(3000噸/年)計劃2025年3月開工,投資4.26億元,計劃2025年11月投產。
福建德爾:正推進上交所主板IPO,擬募資投建年產10000噸三氟化氮項目。
小結:
對於半導體製造來說,製程工藝越先進,對於三氟化氮的純度的要求也就越高。總體來看,雖然國產三氟化氮供應商較多、現有產能及規劃產能規模也很大,但在產品的純度上多數都還是在4N(99.99%)級別。南大光電、昊華科技則是在4N5級別,僅中船特氣和凱美特氣可以提供5N級(99.999%)純度的三氟化氮。不過,南大光電烏蘭察布基地 4500 噸產能已完成 5N 級工藝驗證,預計2025年四季度投產。
隨著此次關東電化的三氟化氮工廠火災事件的影響,其產能短期內難以恢複,疊加三井化學即將退出三氟化氮的生產,預計未來高純度三氟化氮的全球供應可能將會存在一定的缺口,這對於國產電子特氣廠商的發展來說將是一大機遇。