EUV光刻机的超导磁体需要在接近绝对零度的环境下工作，维持这个环境靠的是液氦。一台EUV设备开机后，液氦冷却系统持续运转，一旦中断，磁体失超，整条产线被迫停机。恢复冷却和重新校准需要数天时间，期间产能损失以百万美元计。这只是氦气在芯片制造里的一个切面。
离子注入和PVD工艺中，晶圆背面温度急剧升高，氦气被用作背面冷却介质。氦气在极低温下的导热率约为铜的800倍，能把晶圆背面的热量迅速带走，把温度波动控制在极小范围内。温度不稳，注入深度和薄膜均匀性都会出问题，良率直接受影响。先进制程的离子注入能量精度要求达到千分之一，背面冷却的稳定性直接决定了这个精度能不能守住。
等离子刻蚀环节，氦气充当稀释气和载气。刻蚀气体在腔体里形成等离子体，氦气的化学惰性保证它不参与反应，只负责调节等离子体密度和能量分布。先进制程的刻蚀精度要求达到纳米级，载气纯度差一个数量级，刻蚀形貌就可能偏离设计值。3nm工艺的鳍式场效应晶体管刻蚀，线宽控制在几个纳米，氦气里哪怕多出十亿分之一的杂质，都可能在刻蚀表面形成微缺陷。
薄膜沉积工序里，氦气参与温控和腔体吹扫。CVD和ALD腔体在沉积前后需要用高纯气体吹扫，残留的水汽和氧分会导致薄膜缺陷。氦气分子小且扩散快，能把腔体角落的杂质带出来，同时在沉积过程中辅助维持温度均匀性。高介电常数薄膜和金属栅极沉积对腔体洁净度要求极高，吹扫不彻底会造成薄膜针孔和界面态升高，器件可靠性随之下降。
芯片封装完成后要做气密性检测，氦质谱检漏是目前唯一可靠的手段。氦原子体积小，能穿透微米级的漏孔，检漏仪捕捉到氦气信号就能判定封装是否密封。这项检测直接关系到芯片在潮湿和腐蚀环境下的使用寿命，汽车电子和工业控制芯片尤其依赖。车规级芯片要求工作温度范围宽且寿命长达十五年，封装气密性不达标，水汽渗入后键合线腐蚀，芯片在使用中期就会失效。
单晶硅生长过程中，氦气作为保护气氛防止硅液氧化，同时在晶体拉制后提供快速均匀冷却。光纤拉丝也用氦气做保护，氦气的高导热率让光纤冷却速度均匀，减少内应力。这些环节对氦气的依赖程度虽不如EUV和刻蚀核心，但断供同样会造成产线停摆。大尺寸硅片的拉制周期长达数十小时，保护气氛中断意味着整根晶体报废，损失数十万元。
氦气能承担这些角色，根源在它的物理特性。化学惰性意味着它几乎不与任何物质反应，极高导热率让它成为冷却首选，小分子穿透性适合检漏，液化温度低至4.2K使其能维持超导环境。这四个特性叠加，目前没有任何单一气体能全面替代。氢气导热率也高但易燃易爆，氩气惰性好但导热率不足，氮气液化温度不够低，各自只能在局部场景替代，全流程替代做不到。
半导体产业对氦气纯度的要求在5N以上，先进制程达到6N及以上。EUV光刻、晶圆温控、质谱检漏全流程都依赖氦气，这让芯片厂把氦气列为战略物资级别的关键耗材。全球氦气资源高度集中，供应弹性极低，一旦主产国出现地缘冲突或装置故障，断供风险会迅速传导到芯片产线。采购方需要把氦气供应安全放在与设备采购同等重要的位置来规划，提前布局多源供应和安全库存，才能在供应紧张时保住产线运转。
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