烏克蘭局勢牽動芯片危機，只因為這種稀有氣體_風聞

出處 | 果殼（Guokr42）

烏克蘭局勢牽動着全世界人的心，衝突之下，受影響的不僅是平民的生活，還有氖氣的供應。

乍一聽，這似乎沒什麼要緊，日常生活中能接觸到氖氣的地方也不多。但如果從工業的角度出發，這件事還真不是那麼簡單。全世界芯片產業中使用的氖氣，有七成來自於烏克蘭。這種氣體對工業來説究竟多重要？既然它也存在於空氣中，為什麼一定要從烏克蘭買呢？

芯片工業中使用的氖氣 | TAIYU GASES

稀有的氣體

氖是一種惰性氣體元素，在元素週期表上排在第10位，最後一列的第二行。所有惰性氣體元素都位於最後一列，不少人大概都還記得讀書時學過的“氦氖氬氪氙氡”，説的就是它們。

既然是惰性氣體，那麼它們至少滿足兩個特徵：一是因為它們的電子結構已經非常完整，化學性質很“懶惰”，非常難發生反應轉化為其他物質；二是它們常温條件下是氣態。正因為如此，空氣中也含有少量惰性氣體，尤以氬氣最多，在空氣中的比例接近於1%。氖、氪、氙相對少見，氖氣在空氣中僅佔0.02%，而氦和氡在空氣中幾乎找不到。總的來説，這些氣體的含量顯然也不算高，所以惰性氣體也被稱作稀有氣體。

氦氖氬氪氙氡，現在還多了一種人工合成的稀有氣體元素Og | the chemistry guru

賽博朋克的標誌：氖氣

比如在照明領域，氖氣的作用就無可替代。

氖的英文是Neon，它還有個意思是霓虹燈，既是音譯，又飽含中文的魅力，一聽就讓人想到彩色的燈光。霓虹燈的主角正是以氖氣為代表的一系列惰性氣體。

在電磁波的激發之下，惰性氣體會發生電離，處於一種激發態，但由於它們的惰性，此時它們並不會發生化學反應。激發態的惰性氣體並不穩定，還會回到原先的基態，在這個過程中它們必然會釋放出一些能量，而釋放的形式還是電磁波。如果這種電磁波剛好處於可見光的波長範圍內，人眼就能看到它們所發出的光芒。

氖燈比較特別的地方在於，它的光譜不僅處於可見光範圍，而且還是非常明亮的紅色，所以在它被發現不久，就被主要作為填充氣充入霓虹燈管中了。如今我們把這一類發光原理的燈都統稱為霓虹燈，不過其他顏色的燈裏填的是別的元素。

氖燈是明亮的紅色｜Wikipedia

即便是很小的霓虹燈，也能發揮它的特別用途。

電工師傅都會隨身攜帶一根測電筆，用於確認一段電路是否有電。測電筆的結構非常簡單，就是如果所測位置有電，那麼測電筆會有微弱的電流淌過，這時候只要有盞燈就可以證明電流的存在了。由於這個電流通常都很小，用於判斷的燈光又必須足夠明亮，於是小小的氖光燈又派上了用場。

一種氖氣測電筆結構，其中的氖管裏充的就是氖氣｜Quora

氖氣在發光方面的特長被發現之後，它的工業應用也據此發展。1961年，第一種氣體激光器被髮明出來，它使用的就是氦氣和氖氣，故而被稱為氦氖激光器。時至今日，這仍然是最廣泛使用的激光器之一。

在此基礎上，還有一些更先進的激光器被開發出來，以滿足更加細緻的參數要求。例如光刻機中需要用激光來對芯片進行雕刻，而且不能是一般的激光，需要光譜分佈非常窄的深紫外激光才能雕琢出只有幾納米寬的半導體電路。而在這項技術中，氖又成了不可或缺的原料。實際上，作為一種電子領域所使用的特種氣體，高純度的氖氣説是戰略資源都不為過。

一種普通氦氖激光器的結構

空氣中就有的東西，為啥非要從烏克蘭買？

那麼問題來了，怎樣才能獲取高純度的氖氣呢？

氖主要形成於恆星內部的核聚變反應過程。在整個宇宙中，氖其實是一種含量很豐富的元素，丰度排名達到第五位，僅次於氫、氦、氧和碳。但是以目前的技術水平，我們沒有辦法到太陽或者別的恆星上開採氖氣，也沒法通過核聚變大量製造氖氣。

因此，廉價又無處不在的空氣就成了提取氖氣最合適的資源。這也就意味着只要掌握技術，任何國家都不會缺少氖氣。然而，這個從空氣中提取氖氣的技術還真不那麼容易攻破。

簡單來説，空氣中含量最多的兩種氣體是氧氣和氮氣，這首先要去除。而剩餘的氣體中還有二氧化碳、水蒸氣等等，自然也要脱除。一般來説，根據不同氣體沸點不同的原理，採用冷凍壓縮的方式就可以除掉大部分其他氣體。對於殘留的部分還可以採取化學方法，比如氧氣和氮氣都可以藉助於它們和某些金屬的特殊反應實現脱除。這個時候得到的氣體基本就是惰性氣體的混合物了，由於它們的化學性質相近，要想進一步細分還是隻能採用物理方法，比如利用沸點不同反覆精餾。

稀有氣體分離裝置 | mfame.guru

聽起來，這原理也不算多高深，但是實踐起來卻沒那麼容易，以至於全世界居然沒有多少國家掌握成套的分離技術。**蘇聯在特種工業領域投入很大，其中稀有氣體的生產基地就設置在烏克蘭。**有了這樣的沿襲，烏克蘭就成了目前氖氣生產量最大的國家。

位於烏克蘭敖德薩的Iceblick公司，生產了全球65%的氖燈和全球15%的氪和氙燈 | The European Times

不過，儘管如很多媒體所説，烏克蘭的氖氣產量達到了全球的七成，但這並不代表產能。由於我國在工業領域的全面發展，對各類特種氣體的需求量與日俱增，氖氣也不例外。因此，近些年來，**已有多家企業攻克了氖氣的關鍵生產技術，並已建立了生產基地，總產能並不遜色於烏克蘭。**從這個角度來説，我們倒也不必過於擔心氖氣短缺的問題，畢竟它的原料就在那裏，只要技術路線通了，供應也還是可以跟上。

而在戰爭之外，我們還是要記住，工業品還有替代產地，但是為此罹難的居民卻不會復生，和平才是最值得珍惜的寶貝。

參考文獻

[1] https://www.reuters.com/breakingviews/ukraine-war-flashes-neon-warning-lights-chips-2022-02-24/

作者：孫亞飛

編輯：瑪雅藍、翻翻