在当前国内半导体、先进光学镀膜及高端光伏装备制造产能持续扩张的产业背景下，物理气相沉积（PVD）作为高端精密薄膜制备的核心工艺，其温控环节的精度稳定性直接决定了量产良率与生产能效的核心指标，而氦气在该环节的隐性作用，正逐步成为头部制造企业降本增效、突破工艺瓶颈的关键抓手。
物理气相沉积工艺的核心逻辑是通过真空环境下的靶材气化、离子输运与基底沉积的连续过程，在工件表面形成纳米级精度的功能薄膜，整个过程中基底温度的波动阈值通常需要控制在±0.5℃以内，一旦出现温度场不均或波动幅度过大，就会直接引发薄膜晶向偏差、厚度不均甚至局部脱落等问题，直接拉高量产环节的不良品率。过往行业内多数企业的温控方案多聚焦于加热模块功率校准、真空腔室隔热结构优化等常规路径，却往往忽略了腔室内部热传导介质本身的属性对温控精度的影响，而常规采用的氩气作为载气与保护气时，其热传导系数随温度变化的非线性特征，会在150℃-450℃的常用PVD工作区间内形成难以通过算法校准的热传导波动，这也是不少产线在满负荷运转阶段良率难以突破95%阈值的隐性诱因。
氦气作为目前已知热传导系数最稳定的惰性气体，在-200℃至600℃的宽温区间内热传导系数的线性偏差不足2%，完全匹配主流PVD工艺的全部工作温度区间，将其作为辅助温控介质注入PVD腔室的近基底区域后，能够快速抹平腔室内部不同点位的温度差，让基底全域的温度场始终处于均匀稳态，无需额外升级高精度加热组件即可将温控波动控制在±0.2℃以内。国内半导体设备厂商2025年发布的工艺测试数据显示，在12英寸晶圆的铝金属布线PVD沉积工序中，引入氦气温控辅助方案后，晶圆边缘与中心的薄膜厚度差从原先的8.2%降至1.7%，对应工序良率直接提升3.6个百分点，单批次晶圆的有效产出量得到明显提升。
除了对良率的直接提升作用，氦气在温控环节的增效价值还体现在生产能效的优化层面。传统PVD温控方案为了抵消氩气带来的热传导波动，需要加热模块持续处于高功率动态调整状态，对应单腔室的小时耗电量约为12.7kWh，而引入氦气辅助温控后，加热模块无需频繁调整功率，仅维持基础稳态输出即可，单腔室小时耗电量可降低18%左右，同时腔室达到预设工作温度的预热时间从原先的42分钟缩短至27分钟，单台设备的日有效运行时长可增加1.2小时，对应年产能可提升约8%。对于规划有数十台PVD设备的量产线而言，这一隐性的能效提升能够直接转化为每年数百万元的生产能耗成本节约与产能增量收益。
当前国内氦气市场的供给结构已经逐步从单一海外进口转向国产提储与多元进口并行的格局，稳定的供给能力也让下游制造企业无需再为氦气的持续使用承担供应链断供风险，不少头部气体服务商已经推出了适配PVD工艺的高纯氦气定制化供气方案，能够根据不同企业的腔室参数精准匹配氦气的注入流量与压力区间，避免不必要的气体损耗，进一步放大氦气在温控环节的增效价值。需要注意的是，氦气的应用并非简单的直接替换原有工艺气体，而是需要结合不同PVD设备的腔室结构、靶材类型与沉积工艺参数做针对性的调试匹配，才能最大化发挥其温控层面的优势，避免出现不必要的气体浪费或工艺参数冲突。
随着下游高端制造领域对薄膜制备精度的要求持续提升，PVD工艺的温控标准还将进一步收紧，氦气在该环节的应用场景也将从当前的半导体、高端光学镀膜领域，逐步延伸至光伏TOPCon电池的钝化层沉积、航空航天精密部件的耐磨涂层制备等更多赛道，其作为工业气体领域的高价值品类，正在跳出传统的检漏、焊接等常规应用场景，成为驱动高端制造工艺升级的核心隐性要素。对于工业气体服务商而言，深入挖掘细分工艺环节的气体应用价值，为下游客户提供可量化的增效方案，也将成为未来行业竞争的核心壁垒，而氦气在PVD温控环节的应用实践，正是这种价值挖掘路径的典型样本，为整个工业气体行业的价值延伸提供了可参考的实践方向。
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