摘要：大家一听说高科技被卡脖子，第一反应肯定是光刻机、晶圆吧？但今天咱聊个不一样的氦气，这玩意儿被称作“气体芯片”，美国之前还拿它搞禁运呢。

大家一听说高科技被卡脖子，第一反应肯定是光刻机、晶圆吧？但今天咱聊个不一样的氦气，这玩意儿被称作“气体芯片”，美国之前还拿它搞禁运呢。

我见过装氦-3的气瓶，看着平平无奇跟普通小瓶子似的，可里面装的真是能影响芯片、量子科技的关键东西。

之前我也没把氦气当回事，觉得不就是气球里充的气嘛，后来查了资料才知道，这东西比我想的重要多了。

咱先说说氦气到底是啥。

它是稀有气体里的“老大哥”，化学符号He，无色无味还特“懒”，几乎不跟别的物质反应。

最早1868年天文学家在太阳光谱里发现它，名字还跟太阳有关，直到1895年才在铀矿石里分离出来。

宇宙里它含量仅次于氢，可地球上火储量少得可怜。

很多人不明白，氦气怎么就成“气体芯片”了？其实芯片是高科技的核心，氦气就是支撑低温、半导体、航天这些产业的“底层气体”。

它有俩本事特别关键，一是惰性强，二是沸点低，能降到4K以下的低温，而且这本事没别的东西能替代。

芯片生产时，得用极高纯度的硅，还得靠光刻工艺。

氦气在这过程里用处大了去了，等离子刻蚀的时候，它得当载气还得冷却，帮着稳定晶圆温度；光刻机里的镜面和光源系统，也得靠它冷却保护。

我跟搞半导体的朋友聊过，他说“没氦气真造不出芯片”，这话一点不夸张。

不光芯片，科研里要搞4K以下的低温环境，也全靠液氦，没有它，想搞更低温度的实验都没门。

氦气还有个超神奇的特性，液氦冷却到2.17K以下会变成超流体，没黏滞性，能顺着容器壁往上爬，还能一直流动。

第一次听说这现象我都觉得像科幻片，后来看了实验视频才信，这就是宏观量子世界的奇迹啊。

聊完氦气的用处，咱再说说它的两个“同位素兄弟”氦-4和氦-3，这俩差别能差出“天壤之别”。

氦-4是咱们平时接触多的，原子里有两个质子、两个中子和两个电子，化学性质稳得很。

气球里充的就是它，一升才几块钱，冶金工业里当保护气、火箭里置换液氧液氢、真空系统里检漏，都能用它。

可氦-3就不一样了，它比氦-4少一个中子，价格直接飙到2万5一升，是同等重量黄金的千倍以上。

这价格我第一次见的时候，还以为多写了个零。

它为啥这么贵？因为用处太关键了，几乎全用在安全领域，中子吸收能力强，做中子探测器特别合适。

基础物理研究基本粒子、石油勘探，都得靠它；医疗上的核磁共振，吸入氦-3能拍出更清楚的三维肺组织图像，帮医生更准确诊断。

更重要的是，氦-3是低温和量子领域的“基石”。

现在能稳定提供10mK以下环境的稀释制冷机，全靠氦-4和氦-3的相分离现象。

2025年诺贝尔物理学奖的超导量子计算，就得在20mK以下的环境里搞，不然热激发会影响效果。

没氦-3，稀释制冷机没法用，超导量子计算也只能停留在理论上。

我觉得，氦-3的重要性，现在还没被更多人意识到，可它确实是决定前沿科技能不能突破的关键。

知道了氦气这么重要，也清楚了俩同位素的差别，咱就得说说咱中国的情况了之前在氦气这事儿上，咱确实挺被动的。

咱国家是“贫氦国”，可对氦气的需求一点不少。

2023年的时候，咱一年要消耗两千多万立方米氦气，在全球需求里占了不小份额。

之前氦-4的对外依存度长期在98%左右，啥概念？就是几乎所有能用的高纯氦气，都得从国外进口。

全球氦-4资源也集中，美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯这几个国家，占了全球90%的资源，美国一家就占了四成。

氦-3的情况更严峻，全球一年总产量才15万升，2021年还缺了5万多升。

咱国内用的氦-3，全靠从俄罗斯进口。

本来想看看有没有别的渠道，后来发现，现在能稳定出氦-3的，也就美国和俄罗斯，美国还不怎么对外出口，咱只能靠俄罗斯。

不过好在，咱没一直被动下去，这几年在氦气供应上，走了好几步“好棋”。

第一步就是搞技术突破，提高自己的产量。

2020年之前，咱从天然气里分离氦气的技术还不成熟，纯度也上不去，6N（99.9999%）以上的高纯氦全靠进口。

但这几年不一样了，相关技术慢慢成熟，产线也建起来了。

2025年8月，国内首套从天然气里提取超纯氦气的装置通过验收，纯度能到99.99997%，也就是6N9级。

这纯度已经赶上国际顶尖水平了，算是在高纯氦领域实现了“国产化突破”。

现在国内氦气产量也上来了，据搞这行的人估算，目前已经能覆盖两成的需求了。

虽然还没到能完全自给的程度，但从98%依赖进口到能自己供两成，这进步已经很明显了。

我觉得，再给点时间，技术再优化优化，产量肯定还能涨。

第二步是调整进口结构。

之前咱进口氦气，不少是从美国来的，后来考虑到供应安全，慢慢就不怎么从美国买了，改成从俄罗斯和卡塔尔进口。

2025年9月的数据显示，咱从卡塔尔进口的氦气占了64%，俄罗斯占了36%，美国只占了0.01%，基本等于不买了。

这样一来，进口来源不单一了，供应也更稳定，不用怕被一家“卡脖子”。

我觉得这步调整特别明智，鸡蛋不能放一个篮子里，资源进口更是这样。

第三步更有远见，就是找新的氦气资源。

之前大家都觉得咱是贫氦国，可后来有研究发现，咱说不定不缺氦气。

氦气是天然气开采的副产品，但现在没证据说天然气和氦气的形成有直接关系。

有专家认为，地幔和地核里的重元素裂变会产生氦气，这才是地球上氦气的主要来源。

而且氦气有个特点，“往高处走”，地壳是早期岩浆海冷却形成的，氦气会沿着大型山脉往上流动。

这么看来，青藏高原说不定藏着不少氦气资源。

现在已经有团队在青藏高原探测了，希望能有好消息。

氦-3这边，咱也没闲着，还把目光投向了月球。

地球上氦-3少，可月球上多啊！2007年嫦娥一号遥感估算，月壤里的氦-3储量能有66万吨，这量要是能用上，简直是“取之不尽用之不竭”。

2024年，嫦娥六号成功从月球背面带回了近2公斤月壤样品，这可不是随便带点土回来看看，而是证明了把月球上的东西带回地球是可行的，也为以后从月球提取氦-3打下了基础。

我觉得，从月球取氦-3这步棋，下得特别“远”。

现在虽然还只是探测和取样阶段，但只要技术能跟上，未来真有可能实现“月球提氦”。

到那时候，咱不仅不用依赖进口氦-3，说不定还能在这领域掌握主动权。

说到底，氦气这东西，看着是“气体”，实则是支撑航天、国防、医疗、芯片、量子科技的“战略资源”，跟国家科技发展、甚至每个人的生活都息息相关。

我认识个搞科研的朋友，他说“没氦气，我们整个组都得原地倒闭”，这话听着有点夸张，但确实反映了氦气对科研的重要性。

现在咱在氦-4上有了技术突破，供应也更稳定；氦-3虽然还靠进口，但已经找到了月球这个“大仓库”，未来可期。

我相信，随着咱在氦气领域的持续投入，不管是技术还是资源勘探，都会越来越好，慢慢就能摆脱“卡脖子”的局面。

咱科研人员有底气，咱国家有布局，这“气体芯片”的自主可控，肯定能实现。

来源：一年花朝