Експертний аналіз: чи може неоновий газ використовуватися у військових цілях?
Останні роки надали ланцюгам постачання промислових газів несподіваної геополітичної ваги. Неон, який більшість людей асоціює виключно з яскравими рекламними вивісками, опинився в центрі дискусій про технологічну незалежність і безпеку. Причиною є його критично важлива роль у виробництві напівпровідників, де він є необхідним для ексимерних лазерів у літографічному обладнанні. Коли постачання неону з України — країни, яка контролювала близько 50% світового ринку очищеного неону, — різко скоротилися у 2022 році через повномасштабну війну, напівпровідникова промисловість відчула реальний дефіцит. Постали питання: наскільки критичним є цей газ для оборонних технологій? Чи має неоновий газ будь-яке пряме військове застосування? І чому саме Україна стала таким важливим постачальником?
Неон у сучасних технологіях: від мирного до критично важливого
Неонові установки працюють на багатьох підприємствах у всьому світі, проте рекламна індустрія не формує основний попит. Cryoin Engineering, що спеціалізується на кріогенному обладнанні та системах розділення повітря, надає технологічні рішення для отримання рідкого неону шляхом ректифікації повітря. Такі установки виробляють неон із концентрацією 99,999%, що є критично важливим для високотехнологічних застосувань.
Основні напрями використання неону сьогодні включають мікроелектроніку (ексимерні лазери ArF і KrF для фотолітографії у виробництві мікросхем з технологічними нормами до 7 нм), медицину (МРТ-сканери та деякі види лазерної хірургії), наукові дослідження (кріогенні системи та детектори частинок), а також спеціалізоване освітлення.
Військове значення неону є опосередкованим. Жодна зброя не використовує його безпосередньо як компонент. Проте без неону виробництво сучасних мікрочипів — які встановлюються в системах наведення, радарах, дронах, супутниках і системах зв’язку — стає неможливим. Саме тому використання неонового газу у військовій сфері слід розглядати крізь призму технологічних ланцюгів постачання.
Чому Україна контролювала половину світового ринку
Історія українського неону почалася десятиліття тому. Металургійні комбінати в Маріуполі, Кам’янському та Запоріжжі мали потужні установки розділення повітря (ASU), що виробляли кисень для металургійних процесів. Неон є побічним продуктом такого виробництва — він накопичується у відпрацьованих азотних фракціях під час кріогенної ректифікації.
Українські підприємства — зокрема Ingas (Маріуполь) і Cryoin (Одеса) — налагодили процеси очищення неону до рівня, придатного для напівпровідникової промисловості. Це вимагає складного багатоступеневого очищення від водню, азоту, гелію та інших газових домішок. Готову продукцію постачали таким компаніям, як ASML (Нідерланди), Intel, Samsung, TSMC та іншим гігантам чипової індустрії.
Промислове та військове застосування рідкісних газів: де проходить межа?
Розмови про рідкісні гази завжди балансують між цивільним і оборонним контекстами. Гелій, аргон, криптон, ксенон і неон мають подібні траєкторії використання — спочатку наукові дослідження, потім промисловість, а через неї й опосередкований вплив на оборонний сектор.
Візьмімо для прикладу гелій. Він є критично важливим для охолодження надпровідних магнітів у МРТ-сканерах, але також використовується у військових спостережних аеростатах і системах наведення балістичних ракет. США ще у 1925 році створили Національний резерв гелію, передбачаючи його стратегічне значення.
Аргон застосовується для зварювання титанових і алюмінієвих сплавів в аерокосмічній промисловості. Ті самі технології використовуються як у виробництві цивільних літаків Boeing, так і винищувачів F-35. Ксенон застосовується в іонних двигунах супутників — як комерційних телекомунікаційних, так і військових розвідувальних.
Фахівці з експортного контролю зазвичай не класифікують неон як матеріал подвійного призначення у прямому сенсі. Вассенаарська угода — міжнародна домовленість щодо контролю експорту звичайних озброєнь — не включає неон до переліків контрольованих товарів. Причина проста: сам по собі цей газ не має прямого військового застосування.
Водночас напівпровідникове обладнання, що потребує неону, безумовно належить до технологій подвійного призначення. Літографічні системи ASML серій Twinscan NXT і NXE підпадають під експортні обмеження США та ЄС. Китай протягом багатьох років намагається отримати доступ до найсучасніших моделей, але стикається з жорсткими обмеженнями.
Кризи постачання та геополітичні наслідки
Лютий 2022 року став шоком для світової чипової індустрії. Дві основні українські компанії — Ingas і Cryoin — або повністю зупинили роботу, або різко скоротили обсяги виробництва. Ingas у Маріуполі був повністю знищений під час облоги міста. Cryoin в Одесі зумів зберегти частину потужностей, проте експортна логістика стала надзвичайно складною.
Intel, Samsung і TSMC публічно заявили, що мають стратегічні запаси неону на 3–6 місяців. Паралельно було запущено екстрені програми диверсифікації постачань. Китайські виробники почали нарощувати власне виробництво, однак досягнення напівпровідникової якості виявилося складнішим, ніж очікувалося. Росія теоретично має технічні можливості для виробництва неону на металургійних комбінатах, але санкції обмежують експорт обладнання для очищення газів.
Альтернативні джерела неону
Світова індустрія зріджених газів відреагувала швидко. Air Liquide (Франція), Linde (Німеччина/Велика Британія) та Air Products (США) — три найбільші постачальники промислових газів — розпочали модернізацію наявних установок розділення повітря з метою збільшення виробництва неону. Японська компанія Taiyo Nippon Sanso також інвестувала у розширення виробничих потужностей.
Технічні аспекти застосування неону в літографії
Ексимерні лазери ArF (аргон-фторидні) генерують ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 193 нм. Це досягається шляхом електричного розряду в суміші аргону, фтору та неону під високим тиском. Неон виконує роль буферного газу, який стабілізує розряд і підвищує ефективність лазера.
Cymer (дочірня компанія ASML) і Gigaphoton (Японія) є двома основними виробниками таких лазерів. Кожен лазер споживає приблизно 20–30 літрів неону напівпровідникової якості за годину роботи. Сучасна фабрика з виробництва мікросхем може мати 50–100 таких лазерів, що працюють цілодобово. Простий підрахунок показує, що одне велике підприємство споживає близько 15 000–20 000 кубічних метрів неону на рік.
Неон напівпровідникової якості повинен мати мінімальну чистоту 99,999% (5N). Критичними домішками, які необхідно видаляти, є азот (може поглинати УФ-випромінювання, знижуючи ефективність лазера), кисень і водень (створюють вибухову небезпеку під час електричних розрядів), вуглеводні (забруднюють оптичні елементи лазера) та волога (спричиняє корозію внутрішніх компонентів).
Уроки української кризи для глобальних ланцюгів постачання
Події 2022–2024 років продемонстрували вразливість моделей постачання just-in-time у високотехнологічних галузях. Напівпровідникова індустрія традиційно мінімізувала складські запаси з метою зниження витрат. Неон складно зберігати — він потребує кріогенних резервуарів при температурі −246 °C або балонів високого тиску. Більшість фабрик мали запаси максимум на 60–90 днів.
Компанія McKinsey у своєму звіті “Semiconductor supply-chain lessons from 2021–2023” зазначає неон як класичний приклад «тихої» критичної залежності — коли недорогий компонент (неон коштує менше ніж 0,01% вартості готового чипа) може паралізувати виробництво на мільярди доларів.
Китай зробив стратегічні висновки швидше за інших. Державна рада у 2023 році затвердила п’ятирічну програму створення повністю автономного ланцюга виробництва напівпровідників, включно з внутрішнім виробництвом усіх необхідних газів. Компанія SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation) інвестувала 200 млн доларів у спільне підприємство з Hangzhou Jingong для будівництва заводу з виробництва неону напівпровідникової якості з річною потужністю 10 000 кубічних метрів.
Майбутнє інертних газів у технологічному протистоянні
Дискусія про промислове та військове застосування рідкісних газів набуває нових вимірів у контексті технологічного роз’єднання між США/ЄС і Китаєм. Адміністрація Байдена у 2022–2023 роках запровадила жорсткі обмеження на експорт до Китаю передового обладнання для виробництва мікрочипів. Закон CHIPS and Science Act передбачив виділення 52 млрд доларів на відродження напівпровідникового виробництва у США.
Частиною цієї стратегії є контроль над критично важливими матеріалами. Міністерство торгівлі США внесло до контрольних списків не лише обладнання, а й спеціалізовані матеріали, зокрема гази надвисокої чистоти. Формально неон поки що не підпадає під ці обмеження, однак експерти прогнозують можливі зміни в майбутньому.
Європейський Союз у межах European Chips Act (інвестиції у розмірі 43 млрд євро) також робить акцент на створенні повного ланцюга постачання всередині блоку. Це включає підтримку розширення виробництва промислових газів такими компаніями, як Air Liquide та Linde.
Висновки: стратегічна роль «другорядного» газу
Питання про наявність у неону прямого військового застосування має однозначну відповідь: ні. Водночас його роль у сучасній геополітиці складно переоцінити. Висновки незалежних експертів щодо інертних газів підтверджують: контроль над ланцюгами постачання критичних матеріалів стає важливішим, ніж саме володіння озброєннями.
Українська криза 2022 року стала каталізатором переосмислення стратегій світової напівпровідникової індустрії. Диверсифікація постачань, створення стратегічних резервів, інвестиції у локальне виробництво — всі ці кроки були прискорені дефіцитом неону. Парадоксально, але «мирне» застосування інертного газу перетворило його на інструмент геополітичного впливу.
Найближчі роки покажуть, чи зможе світова промисловість створити стійкі та географічно збалансовані ланцюги постачання критичних матеріалів. Неон залишатиметься важливим випробуванням цієї стійкості — простий у виробництві, але складний в очищенні до необхідного рівня, він і надалі відіграватиме ключову роль у технологічній конкуренції XXI століття.
