去医院做MRI检查时,机器里维持超导磁体运转的“降温剂”是液氦;手机芯片的5纳米制程中,保护晶圆不被氧化的是氦气。这种看不见的气体,早已成了高端制造的“生命线”。
可很少有人知道,中国每年95%的氦气都得靠进口,而美国手握全球40%的储量,垄断核心技术近百年。一旦供应出问题,半导体产线、医疗设备都可能直接“趴窝”,我们该如何打破这层枷锁?
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这口气为啥“缺不得”?
氦气在空气中占比还不到百万分之五,而且特别“轻”,一旦从容器里漏出来,就会飘到大气层外,再也回不来。这种“用一点少一点”的特性,让它成了比石油还金贵的战略资源。
更关键的是它的“超低温天赋”,常压下氦气的沸点是零下268.9摄氏度,接近绝对零度,这是其他任何气体都做不到的。
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在半导体工厂里,12英寸晶圆的光刻环节,必须用氦气包裹晶圆,既防止杂质污染,又能及时带走机器运转产生的热量,单座工厂一年就要用掉超100万立方米。
医疗领域更离不开它,全球所有的高场MRI设备,都得靠液氦给超导磁体降温;航天领域也一样,火箭燃料箱里灌氦气增压,才能让燃料稳定输送,不然发射都成问题。
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随着中国高端制造加速,氦气需求一年比一年多,增速超过11%。
可全球77%的氦气储量都被美国、卡塔尔、俄罗斯这三个国家掌控,过去十年里,氦气价格涨了150%,我们越需要,越容易被别人“拿捏”。
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95%进口
中国的氦气困境,首先是“天生不足”,我国氦气储量只占全球2%,而且大多藏在天然气田里,含量还特别低。
国外富氦气田的氦含量能到1%以上,我们的气田平均只有0.03%到0.05%,相当于在一杯水里找一粒盐,开采难度极大。
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然后是“后天被卡脖子”,提纯氦气需要深低温设备,尤其是能达到20K以下的制冷机,以前全球80%的这类设备都被美国企业垄断,而且还被列入出口管制清单,想买都买不到。
后来我们转而从卡塔尔进口,可卡塔尔的氦气工厂,从设备到技术全是美国提供的,等于换了个“中间商”,还是要看美国脸色。
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最让人揪心的是“外部风险难防”,2022年俄乌冲突爆发后,全球氦气运输受阻,价格一下子涨了30%。
国内有家做医疗设备的企业,本来计划交付30台MRI,结果因为缺氦,机器拆了包装却没法调试,光违约金就赔了好几百万。
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2018年美国还搞过“特殊要求”,从美国进口的氦气,必须标注“不得用于军事和科研领域”,这不是明着掐我们的核心领域吗?
面对困境,中国没等着,而是悄悄启动了“找氦行动”。
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找气!
地质勘探队员们跑遍了大半个中国,从内蒙古的苏里格气田到重庆的涪陵气田,钻深井、取岩芯,一点点排查氦气踪迹。
功夫不负有心人,截至2025年,全国新增的氦气探明储量达到40.7亿立方米,苏里格、涪陵、靖边这六个气田,每个的氦气储量都超过2亿立方米,相当于多了六个“氦气银行”。
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更让人惊喜的是,陕西渭南还发现了“独立氦气藏”,这里的氦气不跟天然气混在一起,纯度更高,开采起来更方便,打破了以前只能从天然气里“捎带”提氦的局限。
除了找新储量,我们还盯上了“废料里的氦气”,天然气开采后会产生一种叫“BOG”的闪蒸汽,以前这些气体要么烧掉要么放空,现在不一样了。
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宁夏盐池建了全国首座商业化氦气工厂,专门从BOG里提氦,一年能产出18万立方米高纯氦气,纯度达到99.999%,够当地半导体企业用了。
进口端也在变,我们跟俄罗斯签了长期合作协议,加上原来的卡塔尔、澳大利亚,形成了“中东+中亚+俄”的进口格局,再也不用把鸡蛋放一个篮子里。
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攻坚!
有了资源,还得有技术把氦气提纯到能用的级别,以前6N9级(纯度99.99997%)的超纯氦,全靠进口,美国企业还故意抬高价格。
安徽一个研发团队不服气,硬是啃下了这块硬骨头,他们花了三年时间,试了20多种催化剂,终于搞定了“脱氢”这个关键环节。
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用“四阶耦合工艺”,比传统技术成本降了40%,能耗也少了40%。
2025年,这套装置在陕西延安投产,产出的氦气纯度达到99.99997%,氖气杂质还不到0.3ppm,成了国内首套能工业化生产超纯氦的设备,一下子拿下19项专利,所有核心部件都是国产的。
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企业们也跟着发力,华特气体用类似技术建了生产线,高端电子级氦气占比超过70%,专供半导体工厂;
广西柳钢从焦化尾气里提氦,也能稳定产出99.9999%的超纯氦;宁夏新珂源更厉害,把提氦成本压到了进口价的60%,以前1立方米超纯氦要200元,现在国产的只要120元。
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搭体系!
技术和资源的突破,当然离不开背后的支撑,国家早就把氦气纳入战略性矿产管理,还写进了新兴产业中长期规划,明确要构建“政府引导、企业牵头、科研机构参与”的产业体系。
地方政府行动很快,潍坊高新区要建一个高端氦气分装项目,从拿地到投产只用了五个月,政府专门派了专员对接,帮着跑审批、协调水电,效率极高。
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储备和回收也跟上了,各地都在建氦气储运基地,制定存储标准,万一进口断了,储备的氦气能撑一阵子。
医院、半导体工厂也开始装氦气回收系统,某三甲医院的MRI设备装了回收机后,一年的液氦用量从1000升降到了300升,既省钱又减少依赖。
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政策还鼓励企业搞研发,对专精特新“小巨人”企业的氦气项目,研发投入能享受税收优惠;银行也给低息贷款,帮企业扩产能。
现在越来越多民营企业加入进来,有做设备的,有搞回收的,形成了完整的产业链。
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破局见效
一套组合拳下来,变化已经很明显了。
2024年,我国氦气自给率比之前不足3%的水平提高了不少,国际供应商见我们能自己生产了,主动把氦气价格降了20%以上,以前那种“说涨就涨”的日子一去不复返了。
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产能还在扩大,宁夏新珂源的1000吨/年高纯氦液化项目,2025年底就要投产,到时候一年能产600万立方米超纯氦,够半个中国的半导体工厂用。
更让人骄傲的是,我们的提氦设备已经卖到了东南亚,帮当地建氦气工厂,我们从“进口国”变成了“输出国”。
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国产氦气的稳定供应,也给高端制造帮了大忙,某半导体企业以前进口氦气经常断供,现在用国产氦气,产线全年没停过,芯片良率还提高了2%。
光纤制造企业也一样,国产氦气让单公里光纤成本降了12%,产品更有竞争力了。
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氦气作为冷却剂对第四代核反应堆至关重要
现在来看,我们正一步步摆脱美国的技术和资源垄断,未来不管是造量子计算机,还是搞核聚变研究,再也不用怕缺氦气。
这场破局战,靠的不是运气,是科研人员的坚守、企业的敢闯,还有国家的长远布局。
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结语
从95%依赖进口,到能自己生产6N9级超纯氦,中国氦气产业走的每一步都不容易。
美国近百年的垄断壁垒,不是靠喊口号打破的,是勘探队员在深井里一点点找气,是研发工程师在实验室里反复试错,是工厂工人日夜盯着生产线保证产能。
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这件事也证明了一个道理:核心技术买不来,关键资源靠不住,只有自己动手,才能丰衣足食。
未来还会有更多“卡脖子”的领域等着我们去突破,但只要像搞氦气这样,一步一个脚印,中国高端制造就一定能掌握自己的命运,这才是最硬气的底气。
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#秋日生活打卡季#
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