Khí heli, thứ này, rất kỳ lạ.
Nó là nguyên tố nhiều thứ hai trong vũ trụ, một phần tư mặt trời là nó. Nhưng trên trái đất, nó cực kỳ khan hiếm, không thể tổng hợp nhân tạo, chỉ có thể chiết xuất từ từ trong khí tự nhiên, và hầu hết hàm lượng heli trong khí tự nhiên chỉ khoảng vài phần vạn. Thậm chí kỳ quặc hơn, một khi bạn thả nó ra, nó sẽ bay lên, xuyên qua tầng khí quyển, thoát ra ngoài không gian, lực hấp dẫn của Trái đất không giữ nổi nó, dùng hết là hết, không quay trở lại.
Chính là một loại khí như vậy, buông tay là bay đi, lại là nguyên liệu thô không thể thay thế trong quy trình sản xuất chip tiên tiến nhất toàn cầu ngày nay. Yêu cầu độ tinh khiết sáu số 9, 99.9999%, thiếu một số 9 cũng không được. Không có nó, khắc phá ở nhà máy wafer dừng, kiểm tra rò rỉ dừng, nhiệt độ bệ tải của máy quang khắc không kiểm soát được, không có vật liệu thay thế.
Nhưng có lẽ nó là thứ có độ hiện diện thấp nhất trong toàn bộ chuỗi cung ứng bán dẫn, thấp đến mức đa số mọi người không biết sản xuất chip cần nó, thấp đến mức giá của nó tăng gấp đôi cũng chưa từng lên đầu trang tin tức một lần.
Ngày 10 tháng 7, Trung Quốc đột nhiên cấm xuất khẩu nó.
Thông tin này trên sân chơi dư luận hầu như không có gợn sóng.
Nhưng nếu bạn nhìn vào phía sau thứ khí không đáng chú ý này, những gì đã xảy ra trong nửa năm qua, kịch liệt hơn hầu hết các tiêu đề bán dẫn: Trung tâm sản xuất heli lớn nhất thế giới đã bị tên lửa đánh bom cách đây ba tháng, sửa chữa mất ba đến năm năm; các nhà máy khí đặc chủng trong nước làm việc hai ca liên tục vẫn không đủ cung; chiến tranh, đứt gãy chuỗi cung ứng, đột phá ngành công nghiệp, cạnh tranh giữa các cường quốc, tất cả đều dồn lên trên chút khí này.
01: Tại sao nhà máy chip không thể thiếu thứ khí này
Heli là một nguyên tố rất khó tính. Xét về trữ lượng, nó là thứ nhiều thứ hai trong vũ trụ, một phần tư khối lượng mặt trời là nó; nhưng trên Trái đất, nó khan hiếm đến mức đáng sợ. Con đường tổng hợp nhân tạo nó về cơ bản không đi được, trong phản ứng hạt nhân đúng là có thể sinh ra một chút, nhưng chi phí đó không gọi là sản xuất, mà gọi là nghệ thuật trình diễn.
Heli trên Trái đất chỉ có thể được chiết xuất kèm theo từ khí tự nhiên, và một khi cho vào không khí, rất khó thu hồi lại, giống như hồi nhỏ ở cửa hàng, chỉ cần bạn buông tay, bóng heli sẽ bay lên trời không quay đầu lại. Nó quá nhẹ, sẽ bay lên mãi, cuối cùng thoát khỏi tầng khí quyển. Dùng một chút, ít đi một chút.
Ấn tượng của nhiều người về heli chỉ là bóng bay tiệc tùng và hít vào một hơi để biến giọng, ấn tượng này so với giá trị thực của nó, cách xa cả vạn dặm. Chính là một thứ không giữ nổi này, lại được dùng ở khắp nơi trong nhà máy wafer.
Một tấm wafer sau khi vào nhà máy, phải di chuyển qua lại giữa hàng chục thiết bị lớn.
Một trong những khâu quan trọng là khắc bằng plasma. Hiểu đơn giản, là dùng một đám hạt mang điện chuyển động tốc độ cao, khắc các mạch điện cỡ nanomet trên bề mặt wafer.
Vấn đề là, khắc khắc, wafer sẽ nóng lên.
Tấm sắt thông thường nóng không đều, tối đa là miếng thịt ba chỉ ở giữa cháy hơn một chút, nấm kim châm bên cạnh sống hơn một chút. Nhưng đường mạch trên wafer chỉ rộng vài nanomet, nhiệt độ chỉ cần không đều một chút, cấu trúc khắc ra có thể bị lệch, tỷ lệ tốt của cả tấm wafer đều phải theo đó mà chịu thiệt.
Vì vậy kỹ sư sẽ bơm khí heli vào giữa mặt sau wafer và bệ kẹp.
Lớp khí heli này hơi giống keo tản nhiệt giữa CPU máy tính và bộ tản nhiệt, chỉ là nó ở dạng khí. Nó chịu trách nhiệm truyền nhiệt nhanh, đều ra ngoài, đừng để wafer vừa phẫu thuật nanomet, vừa sốt cục bộ.
Khả năng dẫn nhiệt của khí hydro thực ra mạnh hơn, nhưng khí hydro... phải không, dùng khí hydro thì kỹ sư không dám đi làm đâu.
Rõ ràng nhà máy wafer không muốn để làm mát mà tăng thêm cho máy khắc một trứng phục sinh nổ tung. Khí heli vừa dẫn nhiệt, lại không cháy, ít phản ứng hóa học, vì vậy trong nhiều quy trình đã được kiểm chứng, rất khó thay thế đơn giản.
Khí heli còn có một công việc nữa: kiểm tra rò rỉ.
Trong nhà máy wafer có rất nhiều buồng chân không và đường ống dẫn khí. Khi kiểm tra các thiết bị này, kỹ sư sẽ xịt khí heli bên ngoài đường ống, máy dò bên trong một khi "ngửi thấy" heli, nghĩa là có chỗ nào đó bị rò rỉ.
Nguyên tử heli đủ nhỏ, hàm lượng nền trong không khí lại thấp, hiệu quả giống như trang bị cho toàn bộ hệ thống chân không một chú chó nghiệp vụ chỉ nhận một mùi.
Ngoài ra, xả sạch, bảo vệ và quản lý nhiệt của một số thiết bị chính xác cũng dùng đến heli.
Khoảng hai phần trăm khí heli toàn cầu bị ngành bán dẫn tiêu thụ, đây là số liệu trong báo cáo nghiên cứu của Deutsche Bank.
Khí heli cấp điện tử dùng cho công nghệ tiên tiến, yêu cầu độ tinh khiết cao đến mức biến thái, cao nhất đến cấp 6N, 99.9999%, tạp chất kiểm soát ở mức phần triệu. Đối với mạch điện cỡ nanomet, mỗi chút tạp chất lẫn vào đều là sát thủ tỷ lệ tốt. Giá của loại heli này, gấp mấy chục lần heli công nghiệp thông thường.
Vậy có thể không dùng heli không?
Nói chính xác, một số khâu cụ thể thực sự tồn tại đường thay thế. Vấn đề là, nhà máy wafer không phải nhà bếp ở nhà, hôm nay không có nước tương, đổi chai nước tương khác tạm dùng. Một loại khí quy trình nào đó một khi thay đổi, tham số thiết bị, đường cong nhiệt độ, kiểm soát ô nhiễm và tỷ lệ tốt cuối cùng đều có thể thay đổi, dây chuyền sản xuất thường cần xác minh lại. Thời gian và tiền bạc tiêu tốn đều là con số thiên văn, không ai đổi nổi. Một số nhà máy hàng đầu lắp đặt hệ thống thu hồi khí heli, Samsung có một dây chuyền một năm có thể tiết kiệm 4.7 tấn, nhưng thu hồi chỉ có thể tiết kiệm chi, không thể biến ra khí mới.
Vì vậy quan hệ giữa ngành chip và khí heli vẫn luôn yên tĩnh. Tỷ trọng của nó trong chi phí chip không lớn lắm, độ hiện diện cũng xa không bằng máy quang khắc, nhưng nó không thể thiếu.
Bình thường không ai nhắc đến nó, vì nó luôn mua được, cho đến năm nay, kệ hàng trống rỗng.
02: Khí heli toàn cầu làm sao đột nhiên không đủ dùng
Khí heli không phải muốn sản xuất là sản xuất được, nó phải đi theo mỏ khí tự nhiên, và ông trời chỉ phát cho mấy nhà những mỏ khí giàu heli.
Vì vậy khí heli toàn cầu, tám phần rưỡi nằm trong tay ba nước: Mỹ, Qatar, Nga.
Trong đó Qatar một nhà chiếm một phần ba, chủ lực là Thành phố Công nghiệp Ras Laffan, trung tâm sản xuất heli lớn nhất thế giới, heli là sản phẩm phụ của dây chuyền sản xuất LNG ở đó.
Đầu tháng 3 năm nay, lửa chiến tranh Trung Đông tràn ra Vịnh. Máy bay không người lái tấn công cộng với eo biển Hormuz trên thực tế đóng cửa đối với vận tải thương mại, Qatar Energy thẳng tay dừng toàn bộ sản xuất ở Ras Laffan, tuyên bố bất khả kháng ra bên ngoài. Khí heli theo LNG cùng dừng hết, một phần ba nguồn cung toàn cầu, trong ngắn hạn trực tiếp biến mất khỏi thị trường.
Trung và hạ tuần tháng 3, tên lửa đạn đạo lại đến hai đợt, lần này gây thiệt hại lâu dài thực sự: theo thông báo công khai, năng lực xuất khẩu heli của Qatar bị mất ít nhất 14%, chiếm khoảng 5% nguồn cung toàn cầu, phần cơ sở bị hư hại này sửa mất ba đến năm năm.
Cảnh tượng vô lý nhất ở cảng.
Heli lỏng phải đựng trong bồn container nhiệt độ thấp chuyên dụng, loại bồn container này một cái trị giá khoảng 1 triệu USD, thời gian bảo lạnh hiệu quả thường chỉ 35 đến 48 ngày. Vượt quá thời gian này, heli lỏng sẽ dần hóa hơi, để tránh áp suất quá cao, chỉ có thể xả ra qua van an toàn.
Sau khi chiến tranh bùng nổ, khoảng 200 bồn container bị kẹt ở Trung Đông, bị tắc.
Giống như đạo cụ giới hạn thời gian trong game, không mau thông quan, nó tự biến mất.
Cho dù một ngày nào đó vận tải hàng hải phục hồi, điều phối lại lô bồn container đắt tiền này đến nguồn khí khác, còn phải mất thêm vài tháng nữa.
Giá cả mất kiểm soát đầu tiên. Giá giao ngay toàn cầu ứng tiếng tăng gấp đôi, một số công ty khí khổng lồ bắt đầu thu thêm phụ phí; heli cao tinh khiết dạng ống trong nước, trong bảy tuần từ 76 nhân dân tệ một mét khối tăng vọt lên 251 nhân dân tệ.
Dây thần kinh ngành chip cũng căng theo: TSMC trong cuộc họp thành tích tháng 4 đã thả lỏng lời nói, nói giá khí và hóa chất có thể tăng, sẽ ảnh hưởng đến lợi nhuận, công ty đã chuẩn bị sẵn kho an toàn; cảnh báo của cơ quan tư vấn chuỗi cung ứng càng trực tiếp hơn, thiếu hụt kéo dài sẽ buộc doanh nghiệp giảm sản xuất, từ điện tử lan tỏa đến ô tô.
Thứ tự phân phối khi thiếu hụt cũng rất thực tế: bệnh viện ưu tiên nhất, một máy cộng hưởng từ hạt nhân cần đổ khoảng 1500 lít heli lỏng, ba phần trăm heli toàn cầu vốn dĩ là y tế đang dùng; hợp đồng phòng thí nghiệm nhỏ, mức độ ưu tiên thấp, thường bị cắt đầu tiên. Nhà máy chip kẹp ở giữa - nếu thiếu hụt thực sự buộc phải giảm sản xuất, dự kiến trong ngành chip AI lợi nhuận cao và HBM sẽ được ưu tiên bảo đảm cung ứng, sản phẩm cấp tiêu dùng thông thường dễ bị cắt hơn.
Trong ngành đã biên soạn số phiên bản cho mấy lần thiếu hụt khí heli toàn cầu: khoảng trước sau 2011 đến 2013 là 2.0, khoảng trước sau 2018 đến 2020 là 3.0, 2022 lại vào 4.0. Bây giờ, ngành đã bắt đầu thảo luận, đợt này rốt cuộc chỉ là xung kích tạm thời, hay là "Thiếu hụt heli 5.0".
Hai người chơi lớn khác cũng có tình trạng riêng. Mỹ là nước sản xuất lớn nhất toàn cầu, mỏ khí của ExxonMobil ở Wyoming là một trong những nguồn heli đơn lẻ lớn nhất toàn cầu. Nhưng Mỹ năm 2024 làm một việc nhìn lại rất tinh tế: bán toàn bộ kho dự trữ heli liên bang tích góp gần trăm năm, cả kho chứa khí lẫn 423 dặm đường ống dẫn heli, cho một công ty khí tư nhân, kho dự trữ chính phủ về 0. Nước sản xuất lớn nhất toàn cầu, biến hiện một phát tay sau chiến lược của mình.
Ảnh: Nhà máy xử lý khí tự nhiên
Bên Nga, từ tháng 4/2026 xuất khẩu heli ra ngoài Liên minh Kinh tế Á Âu đổi thành chế độ giấy phép đặc biệt của chính phủ, kế hoạch kéo dài đến cuối năm 2027.
Rắc rối nằm ở chỗ, ngành khí heli không có một tổ chức như OPEC, bình thường nuôi một lượng lớn công suất nhàn rỗi, ai mất mạng, những người khác lập tức bổ sung.
Thị trường toàn cầu của nó không lớn lắm, tính đàn hồi lại nhỏ đến mức không thể tưởng tượng nổi. Bình thường như một đường ống nước không đáng chú ý, sau khi xảy ra sự cố mới phát hiện, đằng sau nó nối với máy cộng hưởng từ và nhà máy wafer.
03: Không có mỏ, vẫn có thể đánh lá bài này
Trung Quốc chính đứng ở vị trí kỳ quặc nhất trong đợt thiếu hụt này.
Năm 2025, tổng nguồn cung khí heli Trung Quốc khoảng 5818 tấn, trong đó nhập khẩu 4913 tấn, sản xuất trong nước khoảng 905 tấn, tỷ lệ phụ thuộc nước ngoài 84.4%. Nguồn nhập khẩu lại tập trung cao độ: Qatar chiếm khoảng 54%, Nga chiếm khoảng 44%, hai nước cộng lại gần 98%.
Một bên bị ảnh hưởng bởi Qatar ngừng sản xuất và gián đoạn vận chuyển, một bên khác lại gặp phải Nga siết chặt xuất khẩu, bằng như hai ống nước trong nhà, một ống bị đập vỡ, ống kia đột nhiên lắp khóa mật mã.
Tình hình căng thẳng trong nước là có thể thấy rõ. Dây chuyền sản xuất của một doanh nghiệp khí đặc chủng Thượng Hải làm việc hai ca liên tục, sản lượng hàng ngày so với đầu năm tăng gấp đôi, vẫn không đủ bán, người phụ trách sản xuất trong nhà máy nói nguyên văn là "một ngày một giá". Phía nhu cầu, mở rộng sản xuất nhà máy wafer là nhân tố quan trọng, ai cũng đang tranh giành khí.
Nhưng cũng chính trong năm 2025, Trung Quốc còn xuất khẩu khoảng 445 tấn khí heli, tăng trưởng 96%. Tuy lượng xuất khẩu chỉ tương đương 7.6% nguồn cung trong nước, nhưng trong lúc trong nước ngày càng thiếu khí, cái lỗ hổng này lại càng trở nên chói mắt.
Logic phía sau không phức tạp.
Trước xung đột, giá heli Trung Quốc dài hạn thấp hơn thị trường Nhật Hàn và Âu Mỹ. Giá nước ngoài cao hơn, khí heli đóng chai, heli lỏng trong bồn đương nhiên chảy về nơi lợi nhuận cao hơn. Hũ gạo trong nhà vốn dựa vào giao hàng bên ngoài bổ sung, dưới lầu còn có người bày sạp bán gạo, phản ứng đầu tiên đương nhiên là trước tiên thu sạp.
Lệnh cấm ngày 10/7 chém một nhát, trực tiếp chặn phần rò rỉ ra ngoài này. Giải thích của Bộ Thương mại thẳng thắn không giống lời nói: Trung Quốc là nước nhập khẩu heli chính, làm vậy là để bảo đảm nguồn cung trong nước. Phía sau còn bổ sung một câu, sẽ căn cứ thay đổi cung cầu trong và ngoài nước rồi điều chỉnh tiếp. Dịch lại: Cửa không hàn chết.
Cách giải thích bên ngoài càng kịch tính hơn. Ba năm qua, kiểm soát xuất khẩu gali, germani, đất hiếm nâng cấp một đường, lệnh cấm heli rất dễ bị xếp vào cùng một trình tự, đọc thành chương mới nhất của phản công.
Nhưng lần này có chút khác nhau: công cụ pháp luật dùng là lệnh cấm tạm thời dưới Luật Ngoại thương, không phải Luật Kiểm soát Xuất khẩu; nhìn lại đối tượng bị "phản công", TSMC nói dự kiến không có ảnh hưởng đáng kể, SK Hyeonix nói cung ứng đã đa dạng hóa rồi, ngay cả phân tích AP trích dẫn cũng cho rằng, điều này giống một động tác bảo đảm cung ứng hơn, không giống một vũ khí.
Nhưng chính vì toàn cầu đều đang thiếu khí, bất kỳ lỗ hổng nào siết chặt, cũng sẽ bị cả thế giới phóng đại soi xét. Lệnh cấm của một nước nhập khẩu có thể kinh động cả ngành chip, việc này bản thân nó, đã nói lên mức độ sâu của đợt thiếu hụt này.
Vì vậy điểm đáng xem của lá bài này, có lẽ căn bản không nằm ở đánh ai.
Điều thực sự đáng nhìn thêm một chút là: Một nước nghèo heli tám phần rưỡi dựa vào nhập khẩu, lại tích lũy được thứ đáng dùng lệnh cấm để quản lý.
Trung Quốc là nước nghèo heli tiêu chuẩn. Một số mỏ khí giàu heli nước ngoài hàm lượng heli có thể đến phần mấy phần trăm thậm chí cao hơn, nguồn khí Trung Quốc phổ biến chỉ có vài phần vạn ba đến vài phần vạn năm, chênh nhau một hai bậc số lượng, theo công nghệ truyền thống mà chiết xuất, thuần túy lỗ vốn kiếm tiếng.
Phương pháp tìm được trong nước, là đến cửa sau nhà máy LNG nhặt "nguyên liệu thừa".
Khí tự nhiên khi được làm lạnh thành LNG, hầu hết thành phần đều hóa lỏng, heli vì điểm sôi cực thấp, không chịu hóa lỏng, cuối cùng tập trung trong một dòng khí thoát ra nhỏ, tức là BOG.
Điều này giống như tiếng chuông báo vào lớp vang lên, toàn bộ bạn học đều ngồi xuống, chỉ có heli vẫn đứng ở cửa. Vốn dĩ lẫn trong mấy vạn người không tìm thấy nó, bây giờ điểm danh dễ hơn nhiều.
Tháng 7 năm 2020, Diên Trì, Ninh Hạ, bộ thiết bị sản xuất trong nước đầu tiên từ khí thải LNG chiết xuất ra heli lỏng, từ hộp lạnh đến máy giãn nở đến máy hóa lỏng, thiết bị toàn là sản xuất trong nước;
Đến năm 2025, thiết bị ở Diên An, Thiểm Tây làm ra heli siêu tinh khiết 99.99997%, tức cấp 6N9, thông qua nghiệm thu công trình.
Từ phá vỡ độc quyền thiết bị đến thiết bị heli siêu tinh khiết thông qua nghiệm thu, con đường này đi năm năm, ngay từ trước khi tiếng súng nổ.
Đến nay, lượng sản xuất trong nước vẫn không lớn, tỷ lệ tự cung tự cấp chưa đến hai phần mười, lỗ hổng vẫn dựa vào nhập khẩu lấp đầy. Lệnh cấm chỉ đóng cửa xuất khẩu, ống nhập khẩu mảnh vẫn mảnh. Có thực sự tự cung tự cấp được không, phải xem thiết bị như Diên Trì, Diên An có thể nhân bản nhanh đến mức nào.
Mà bên phía toàn cầu ngày càng khó khăn: Cơ sở bị hư hại của Qatar sửa mất mấy năm, kho dự trữ chiến lược Mỹ đã vào sổ tư nhân, chế độ giấy phép Nga không có dấu hiệu nới lỏng, công suất mới của Mỹ phải đến năm 2028 mới lên được. Đợt thiếu hụt này, không ngắn.
Heli này, từ ngày đầu tiên được con người sử dụng đã làm cùng một việc: từng phút từng giây, bay lên trời, bay ra ngoài tầng khí quyển, không bao giờ quay lại. Trong một trăm năm, con người buông thả nó bay đi vô số, dùng nó bơm bóng bay, làm thí nghiệm, chế tạo chip, rất ít người coi nó là một việc quan trọng.
Bây giờ, người trên mặt đất cuối cùng đã bắt đầu coi nó như thứ cần phải nhìn chặt.
Bài viết này đến từ WeChat Official Account "Phòng thí nghiệm chơi ngầu", tác giả: Phòng thí nghiệm chơi ngầu
