第三代半导体产线对气体的要求和传统硅基产线有本质区别。GaN的MOCVD外延需要大流量的氮气和氢气作为载气，同时通入氨气作为氮源。SiC的高温氧化和退火工艺则对氧气和氮气的纯度提出了更苛刻的要求。一条6英寸GaN/SiC产线的气体系统投资往往占到洁净厂房总投资的15%到20%，方案设计的合理性直接影响良率和运维成本。
大宗气体系统是整个供气架构的基础。氮氧氩氢氦这五种气体覆盖了产线90%以上的用量。主流方案采用现场制气加纯化加储罐备份加管道输送的四层架构。现场制气通常选用深冷空分装置或变压吸附设备，产出的粗气体经过纯化器处理后纯度达到5N以上，也就是99.999%。其中氮气和氧气的用量最大，一般要求纯度5N到6N，露点低于负70℃。氩气主要用于溅射和退火保护，纯度5N以上。氢气用于MOCVD载气和还原气氛，纯度要求6N，含氧量低于1ppb。氦气用于检漏和特殊冷却场景，用量虽少但不可或缺。管道输送压力控制在0.5到0.8MPa之间，末端设置二次稳压箱确保工艺端压力波动不超过正负0.02MPa。储罐备份的容量一般按3到5天峰值用量设计，在制气设备检修或故障时自动切换。
特气系统的复杂程度远高于大宗气体。GaN和SiC工艺用到的特种气体包括硅烷和氨气，还有笑气、磷化氢、乙硼烷以及三甲基镓等十余种。这些气体要么剧毒要么易燃，对输送和控制的要求极为严格。标准方案采用特气柜加VMB或VMP加316L EP管路的三级架构。特气柜采用双柜冗余设计，一用一备，钢瓶切换时压力波动控制在1%以内。VMB即阀门箱，负责将特气分配到各台工艺设备，每路气体独立设置过滤器和压力传感器。管路全部采用316L不锈钢电解抛光管，内表面粗糙度Ra小于0.25微米，连接方式为轨道焊接，禁止使用螺纹连接。管路施工完成后需要经过吹扫、颗粒检测和氦质谱检漏三道工序，泄漏率要求达到10的负9次方Pa立方米每秒以下。
从具体工艺看，GaN的MOCVD外延是用气大户。每台MOCVD设备的氮气消耗量在数十标方每小时量级，氢气用量约为氮气的三分之一到二分之一，氨气作为氮源按工艺recipe精确控制流量。MOCVD反应腔的温度通常在1000℃到1100℃之间，载气的纯度直接影响外延层的缺陷密度。SiC产线的用气特点是高温工艺多，热氧化需要高纯氧气在1200℃以上与硅表面反应，退火工艺则在高纯氮气氛围中进行，温度可达1600℃到1800℃。这些高温工艺对气体中的水分和氧含量极其敏感，露点要求低于负70℃，微量杂质就会在高温下与SiC表面反应形成缺陷。
安全和可靠性是方案设计中不能妥协的部分。氢气系统必须设置泄漏检测探头，检测精度达到ppm级，联动通风系统和紧急切断阀。氢气管道间需要保持每小时12次以上的换气次数，电气设备全部采用防爆型。剧毒特气如磷化氢和乙硼烷的尾气必须经过专门的焚烧或吸附处理装置，达标后才能排放。供气可靠性方面，大宗气体采用双路供气加储罐备份加应急切换的三重保障，特气柜双柜冗余，关键管路设置旁路。与硅基产线相比，第三代半导体产线的氢气用量更大，特气种类更多，高温工艺对纯度更敏感，方案设计时需要在这些方面做针对性加强，不能直接照搬硅基产线的成熟方案。
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