加拿大重水生產↓?? ?半導體OLED需求↑? ? 價格1年翻倍

曉星化學、KC、TEMC本地化、客戶測試中

▲ 韓國每季度進口的氘（單位：千美元，來源：韓國國際貿易協會）

半導體、OLED、光纖等生產工序中使用的氘（D2，Deuterium）的價格因原料重水（D2O）的供需不穩定以及需求增加而急速上漲半導體微型化進程。國內特種氣體企業也有望在本土化進程中成為新的增長點。

據（韓國）國內特氣行業人士了解，近一年來，氘的價格上漲了一倍多。價格上漲是因為電子行業對半導體、OLED、光纖的需求不斷增加，而重水這種原材料是戰略物資，在供需不暢的情況下減少供應。

D2 是一種用于半導體和光纜熱處理工藝的氣體。當在半導體工藝中摻雜雜質時，通過將晶圓加熱至約400℃持續約1小時來執行退火以在離子注入后立即去除對半導體晶圓晶格的損傷。以前使用的是氫，但如果用D2代替，已知同位素運動效應大大降低了半導體晶體管的熱電解效應，壽命增加10到50倍。

▲ 輕氫、重氫、氚（來源：德語維基百科）

特別是，為了解決由于半導體微細化工藝的強化，柵極絕緣膜的厚度變得比極限更薄而導致的漏電流問題，High-K（高介電常數）（HfO2、HfSix、HfAlx )絕緣薄膜和D2應用的熱處理工藝這變得越來越重要。高 K 絕緣膜的缺陷大約是現有絕緣膜 (SiO2) 的 100 倍，因此優化熱處理工藝至關重要。

在OLED（Organic Light-Emitting Diode，有機發光二極管）產業中，在顯示產業取代LCD迅速成長，D2用于生產直接關系OLED有機材料壽命的熒光藍材料。應用與現有氫結合的化合物中D2置換氫的技術，使薄膜成為非晶態，提高耐熱性，從而使OLED器件的壽命較現有器件提高20%，實現高清晰、輕薄拍攝。

在將世界連接到互聯網的光纖行業中，D2 替代了硅光纖，用于提高壽命和效率。此外，作為核聚變的關鍵反應材料、生物技術中的質譜分析、下一代高能激光武器的關鍵材料，作為未來的高級能源備受關注，需求不斷增加。

▲ 使用氘和氚的核聚變原理

為了將D2用于工業用途，重水必須經過凈化、電解、凈化等幾步提純。然而，隨著所需重水供應量的減少，供需趨緊。

重水是水分子中的氫被二氫（一個質子，一個中子）取代的水，它存在于海水中，但由于它非常小，通過電解大量的水從重水中分解出氫，包括重水，并產生氫氣，它是通過濃縮其中的二元素而產生的。此時，用重水（101.4℃）與水（100℃）的沸點之差或雙（-249.7℃）與氫（-252.5℃）的沸點之差，即需燒開大量的水，需要燃料和電力。

重水具有吸收中子的特性，在重水反應堆中用作慢化劑或冷卻劑。加拿大的重水反應堆“CANDU（加拿大氘鈾）”是一個代表性的例子，韓國目前在月城有四個CANDU反應堆。

由于重水是核電站必不可少的材料并且難以生產，因此生產商僅限于加拿大、印度、阿根廷、羅馬尼亞和挪威等少數運營 CANDU 的國家。目前，世界上最大的重水廠是加拿大的布魯斯重水廠，建于1979年，年生產能力700噸。進口到韓國的大部分灰水都是在加拿大生產的。據韓國國際貿易協會稱，2022年韓國進口重水金額為715萬美元，其中加拿大錄得586萬美元，其次是美國（81萬美元）。

由于重水是戰略物資，進口線不易改變，供需告急。1月韓國重水進口額為29萬美元，美國進口額為29萬美元，完全替代加拿大進口。特別是1月份進口量為315公斤，遠低于去年月均進口量（13795公斤）。由于去年能源價格飆升，重水本身價格大幅上漲，而D2由于供應短缺，價格在一年內翻了一番。

韓國特種氣體制造商加速D2國產化

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▲ 曉星化學Neochem特種氣體生產基地玉山工廠全景

韓國大部分D2依賴進口，由于電子行業需求擴大，從2021年起進口數量和數量明顯增加。

去年，韓國D2進口額創下2975萬美元的歷史新高，同比增長82%。重量方面，為18603公斤，比上年增長33%。進口絕對依賴美國（2279萬美元）和中國（565萬美元）。

生產D2的公司是林德、液化空氣、Matheson氣體、大陽日酸、日本昭和、梅塞爾、史密斯化學等全球工業氣體公司。近期，（韓國）國內的曉星化學、KC Industrial、TEMC（TEMC）紛紛本土化挑戰（韓國）國內外市場。

曉星化學（代表理事李健鐘）2022年底建成年產10噸高純度氘（以鋼瓶計約1萬瓶）的設施，（韓國）國內半導體企業正在評估產品質量. 以積累了20年經驗的電化學技術為基礎，從2020年開始進行約兩年的氘生產國產化，其特點是在韓國首次成功開發了氘生產設備。

KC Industrial（CEO Lee Han-gi）配備了每月可生產 1,200 瓶 D2 的設備，并出口到臺灣和其他國家。此外，它計劃在與（韓國）國內客戶進行質量測試的同時擴大業務。

TEMC（CEO Yu Won-yang）基于利用自己的技術生產特殊氣體的經驗，計劃從今年開始將D2作為新產品在韓國生產。