气体“奢侈品”——电子气体发展点评
□ 中昊光明化工研究设计院有限公司 孙福楠
受前几年光伏太阳能市场对电子气体需求的强力牵引，我国电子气体产业化进程大大加快。虽然当前我国的气体生产水平还和国外存在明显差距，绝大多数产品还只能满足低端用户的需求，但IC制造过程所需要的各种主要高纯电子气体及混合气体，我国每年都会有几种被成功攻关，以此速度发展，国产电子气体无论在品种数量还是质量上，不久的将来完全可以赶上发达国家水平，届时中国一定会出现世界级的气体制造公司。下面介绍一下半导体用的几中重要的电子气体。
高纯硅烷 （SiH4）
硅烷是电子气体中用途最广、影响最大的气体品种，由于硅烷易燃、易爆、纯度要求高，技术难度大，所以硅烷气体是一个国家气体技术实力的重要标志，国外许多气体公司在日本、韩国有硅烷生产厂，但一直没有在中国建厂。浙江中宁硅业为我国硅烷产业化发展起到了巨大的作用，目前可年产高纯硅烷4500吨。近日又有一利好消息，上海交通大学肖文德教授以多功能反应技术，克服了UCC工艺中存在的三氯氢硅转化效率低的不足，将其转化率提升到99%以上，在河南平煤神马集团的协力下，建成了年产硅烷1200 吨的工业化示范工程，最近一次性试车成功。UCC工艺所用的三氯氢硅在我国十分容易获得，具有非常好的前景，我国或许将彻底结束高档硅烷依赖进口的局面。
2014年中国乃至全球市场，硅烷价格下跌明显，据了解台湾硅烷在国内市场占有率大增，其价格逼近韩国硅烷原产地的水平。曾几何时韩国硅烷达到了3元/克的天价，而今不足其1/10。据了解，内蒙的神舟硅业仍在开展UCC工艺制取硅烷消化实验。建议国内硅烷“大佬们”彼此联合，发挥各自优势，如中宁硅业的硅烷净化技术、管理经验等，联起手来形成硅烷联盟，吸收充裕的民间资本，在我国不同地区复制分厂，避免恶性竞争，把中国硅烷打造成世界品牌。
高纯笑气（N2O）
半导体（IC）、LED、TFT-LCD、光伏太阳能等制造环节需要高纯N2O，我国目前N2O供应严重不足，大多需要从韩国进口。
在我国己二酸生产过程中副产大量的含N2O尾气，N2O高达38.4%。由于N2O是大气层破坏最为严重的气体之一，其温室效应是CO2的310倍，各厂都在花费很大精力分解N2O。我国已二酸厂家很多，每生产1mol的已二酸可产生0.8～1.0 mol的N2O，每年产生的N2O废气数量惊人！若加以回收利用，无疑经济效益及社会效益深远。所以强烈建议国内同行别再花高额的代价购买国外N2O生产装置。据了解，北京某单位可生产类似国外干法合成N2O的设备，并已经在山西、北京建立了生产线，生产大量的N2O，目前也在致力于高纯N2O的生产。
高纯氯气 （Cl2、HCl）
TFT-LCD、光导纤维、LED、IC等领域都需要纯度很高的高纯氯气。高纯氯气生产比高纯氯化氢要简单一些，但氯气被列为剧毒化学品，各地政府对氯气的管理极其严格，这对于企业高纯氯气生产资质的审批十分不利。目前北京华宇同方的高纯氯气已经投放市场，还有许多企业也计划生产高纯氯气。据了解，衢化公司也已生产出大量的瓶装无水氯化氢投入市场，化工基础良好、资源优势明显的衢化公司加入国内特种气体的队伍中，必将对中国气体的发展变化产生深远影响。
高纯砷烷（AsH3）
半导体化合物砷化镓生产过程需要使用大量的高纯砷烷，我国早在“八·五”甚至更早时期就开展过高纯砷烷的系列研制，并依靠自有技术生产了大批量的高纯砷烷，国内高纯砷烷的技术主要来源于中国人民解放军保定红星化工厂。但由于企业性质的变革，国内高纯砷烷生产中止，目前我国已经没有国产高纯砷烷产品。由于砷烷气体剧毒，被称为气体中的“毒王”，高纯砷烷在制造过程都涉及与“砷”有关的各种形态化合物，砷烷的生产审批及技术难度很大，许多地方政府“谈砷色变”！据悉，美国高纯砷烷的生产是在沙漠地区完成的。
由于砷烷的特殊化学性质，我国从国外进口砷烷难度很大，即使是付出很高的价格也是处处受限，砷烷的紧缺已经对我国的经济发展和国家安全产生影响。相信国产砷烷不会久拖不下，因为我国有许多涉砷单位大量生产与砷有关的产品。砷烷的合成、净化、检测、安全技术和中昊光明化工研究设计院一直开展的磷烷生产极为相似，反应条件几乎相同，磷烷能够生产成功，预计砷烷国产化也指日可待。应考虑国内多家单位发挥各自的特长联合开展高纯砷烷的研究及产业化工作。
高纯锗烷（GeH4）
高纯锗烷是薄膜太阳能制造的重要气体，长期以来我国一直依赖进口，美国Voltaix,.LNC.（为法液空收购）、林德旗下的林德电子等公司在此方面实力雄厚，我国的福建某公司已经能够生产大量的高纯锗烷及含锗烷的混合气体（Y瓶包装）供薄膜太阳能使用，其质量完全满足要求。锗烷的成功国产化对性质相似、用途相似的Si2H6国产化提供了宝贵的经验，目前Si2H6每千克 5万元的价格实在昂贵。
高纯氙气（Xe）
氙气（Xe）是电光源、半导体、航天等领域额重要的气体，2013年国内曾经出现过Xe供不应求的情况，价格猛涨，最高达每立方米15万元。这一突如其来的需求和利润，强烈地刺激了我国Xe技术的进步与发展，2014年以宝钢气体为代表的气体生产企业，采用我国自行设计加工的提氙设备（上海、杭州等地的企业已经能够制造提氙装置），根据我国气体原料特点（空气污染严重，氟碳化合物含量高），吸收国外技术特长，设计了年产Xe 600m3、Kr 6000m3的高纯稀有气体提纯装置，2014年5月一次开车成功，目前运行产量Xe 300m3、Kr 6000m3，经测定产品质量满足国标要求，试用效果良好。
传统钢铁行业所配套的空分企业受钢铁行业的影响，稀有气体的生产后劲不足。随着我国煤化工的发展，Xe提纯仅仅依赖于钢铁行业气体配套的传统模式将会发生根本改变，估计国内还会诞生许多从富Xe液氧中提取Xe的公司。宝钢气体高纯Xe的成功运行，标志我国已经实现Xe提取技术和设备制造的飞跃，俄罗斯深冷公司的设备必将遭遇国内空分厂的挑战，高额的设备费用或许成为历史。
未来展望
1．中国气体尤其是电子气体，在品种数量上已经完成量的转变。未来我国气体将在质的方面发生变化，中国气体同国外发达公司的质量差别将会逐渐缩小。随着行业的发展，国内资金实力雄厚的大企业（集团）或者资本将会青睐气体行业。
2．随着气体行业竞争的加剧，今后企业间的整合会大量出现，国内必将诞生许多气体品种齐全、资本实力雄厚的大型气体公司，众多不同性质、不同区域的中小型气体公司或将成为其中的股东成员，目前这种转变已经在悄然发生。
3.中国气体企业走出国门速度加快，将在亚洲相对落后的国家兴办气体公司。国外气体公司将“解禁”某些不宜在华生产的气体品种。
4．标准气体、电子气体保持稳定价格的周期将大大缩短；标准气体区域生产的比例会大大加大，即使是相对落后的地区也会出现标准气体生产厂。
5．气体领域的技术人员会比以往更为缺乏。气体行业飞速发展，老一代技术人员逐步退出职场，而当前新生代缺乏，加之危化品的诸多不利特点，将导致我国气体行业人才短缺。