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電子特氣：第二大半導體材料，國產替代空間廣闊
隨著全球半導體、顯示面板等電子產業(yè)鏈不斷向亞洲、中國大陸地區(qū)轉移，包括電子特氣在內的上游原材料精細化程度持續(xù)提升，且實現國產替代意義重大。#半導體#
電子特種氣體是電子工業(yè)重要的原材料之一，主要應用于冶金、化工和機械制造等傳統(tǒng)行業(yè)，以及集成電路、液晶面板、太陽能電池、光纖光纜、醫(yī)療健康、高端裝備制造等新興行業(yè)。
根據Linx Consulting資料顯示，半導體市場所需電子特氣占比達70%左右，液晶顯示和晶硅太陽能電池需求占比分別為20%和4%。
電子特氣：半導體制造的“糧食”
在半導體材料中，電子氣體是僅次于大硅片的第二大市場需求。
電子特氣在晶圓制造過程中占材料成本的14%左右，幾乎滲透到集成電路生產的每個環(huán)節(jié)，對集成電路的性能、集成度和成品率都有重大影響，被稱為半導體制造的“血液”和“糧食”。
根據中國半導體行業(yè)協(xié)會，我國2020年集成電路產業(yè)銷售規(guī)模達8848億元，同比增長17%，過去5年復合增速達20%，對電子特氣的需求帶來了持續(xù)、強勁的拉動。
隨著全球半導體產業(yè)鏈向國內轉移，國內電子氣體市場提速明顯，遠高于全球增速。
根據中國半導體行業(yè)協(xié)會數據顯示，中國電子特氣2020年市場規(guī)模為150億元，占全球比例約為48%，相較于2011年占比翻了一倍，2011-2020年市場規(guī)模中國CAGR遠高于全球數據，中國半導體行業(yè)協(xié)會預計2024年中國電子特氣市場規(guī)模將達到230億元，占比提高至接近60%。
電子特氣應用于晶圓制造的各個環(huán)節(jié)：
電子特氣的純度直接決定了產品的性能、集成度和成品率。電子特氣純度每提高一個數量級，都能推動半導體器件產生質的飛躍。
在半導體集成電路中，電子氣體主要應用于蝕刻、摻雜、CVD、清洗等。
在晶圓制程中部分工藝涉及氣體刻蝕工藝的應用，主要涉及CF4、NF3、HBr等；摻雜工藝即將雜質摻入特定的半導體區(qū)域中以改變半導體的電學性質，需要用到三階氣體B2H6、BF3以及五階氣體PH3、AsH3等；在硅片表面通過化學氣相沉積成膜（CVD）工藝中，主要涉及SiH4、SiCl4、WF6等。
電子特氣決定了集成電路產品的最終良率和可靠性。
比如，離子注入氣體的氫化物氣體濃度沒有達到要求，那么在離子注入時，硅片的PN結濃度就會和理想值相差較遠，造成電性偏移。而如果光刻氣的配比出現偏差，將直接造成光刻機光源的波長發(fā)生變化，最終導致光刻線寬出現偏移。若CVD氣體含有部分雜質，在薄膜沉積后，在絕緣層上會出現導電離子，造成短路現象。
12英寸、90納米制程的IC制造技術需要電子氣體純度要在99.999%-99.9999%（5N-6N）以上，有害的氣體雜質需要控制在10-9（ppb），對金屬元素雜質以及塵埃粒子做出了嚴格的限制。
在更為先進的28nm及目前國際一線的6nm-10nm制程工藝中，電子特氣的純度要求則很可能更高，甚至達到ppb（10-12）級別。
由于行業(yè)對產品純度的特殊要求，電子特氣的純化、雜質檢測、儲運技術面臨全方位考驗。
從電子特氣產業(yè)鏈來看，氣體原料和化工原料是電子特氣的主要生產原料；氣體設備是電子特氣的重要生產設備。另外，由于氣體產品大多數為危險化學品，因此運輸環(huán)節(jié)鋼瓶需求也必不可少。
目前空氣分離設備，基礎化學原料供求穩(wěn)定，國家對環(huán)境保護的重視及工業(yè)尾氣排放目標的限制也意味著原材料中工業(yè)尾氣的供應將更加充足。
電子特氣市場格局：國際巨頭寡頭壟斷、國產化動力強勁
從市場格局來看，電子特氣行業(yè)高度集中，國際巨頭形成寡頭壟斷。
其行業(yè)技術壁壘在于從生產到分離提純以及運輸供應階段，一直受到歐美發(fā)達國家的技術封鎖。
由于海外特種氣體市場的發(fā)展較早，國際主要工業(yè)氣體巨頭均在特種氣體領域形成了深厚的技術積累和產品布局，特氣已成為海外工業(yè)氣體巨頭收入的重要組成部分，并且這部分產品競爭壁壘、產品附加值較高的特氣業(yè)務通常毛利率水平高于普通工業(yè)氣體。
美國氣體化工、美國普萊克斯、法國液化空氣、日本大陽日酸株式會社和德國林德集團五家公司壟斷全球特種氣體91%的市場份額。
與海外公司相比，國內氣體公司在資金、技術、設備等方面仍有一定差距，大部分本土公司產品較為單一、用氣級別不高，國內相關企業(yè)主要集中在中低端市場。
中國市場的競爭格局也大致相似，幾大跨國巨頭同樣占有接近90%的市場份額。
隨著國內技術趨于成熟，部分電子特氣已經逐漸實現國產化，國產企業(yè)進入者增多，主要分為三類：
第一是以華特氣體、金宏氣體為代表的氣體公司，主營業(yè)務以工業(yè)氣體為主，該類公司產品種類較多，純度較高。其中，華特氣體已經有近20種氣體實現了進口替代；金宏氣體的超純氨純度達7N，在國內市場份額已達50%以上。
第二是以雅克科技、南大光電為代表的半導體材料平臺型公司，多維布局，兩家公司電子特氣板塊占比分別為16%、72%。雅克科技為國內含氟氣體龍頭企業(yè)，通過收購華飛電子、成都科美特、江蘇先科切入硅微粉、含氟電子特氣、前驅體等半導體材料領域；南大光電涵蓋含氟、含氫兩類，該類公司專注于少量電子特氣品類，銷售渠道廣泛。
第三是以昊華科技、中船重工718所為代表的綜合型公司，涵蓋多個領域，綜合實力較強。其中中船重工718所是國內最大的三氟化氮生產企業(yè)；昊華科技依托國內重點科研院所，生產含氟材料PTFE、特種氣體三氟化氮和六氟化硫。
電子特氣行業(yè)壁壘較高
電子特氣壁壘較高，一方面是企業(yè)客戶的資質認證較難，且時間很長。
根據華特氣體招股說明書披露，客戶對氣體供應商的選擇均需經過審廠、產品認證2 輪嚴格的審核認證，其中光伏能源、光纖光纜領域的審核認證周期通常為0.5-1 年，顯示面板通常為1-2年，集成電路領域的審核認證周期長達2-3 年。
另一方面，電子特氣在下游制造過程中的成本占比相對較低，但對電子產品性能影響較大，一旦質量出現問題，下游客戶將會產生較大損失為了保持氣體供應穩(wěn)定，客戶在與氣體供應商建立合作關系后不會輕易更換氣體供應商。
由于電子特氣價格昂貴且運輸不便，電子特氣國產化的動力相當強勁。
國內電子特氣生產企業(yè)和產品：
資料來源：天風證券
產品種類上看，在半導體工業(yè)中應用的有110余種單元特種氣體，其中常用的有超過30種。據中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，目前集成電路生產用的電子特氣我國僅能生產約20%品種。
部分電子特氣產品，如三氟化氮、四氟化碳、六氟化硫、六氟化鎢、氧化亞氮、氨氣等國產化程度較高，部分產品的國產化率超過50%。但是如準分子氣體（氟基混配氣體，主要應用在激光領域）等國產化率目前還比較低。
由于本土電子特氣廠商擴產速度快、人工及原材料成本低，一旦相關技術實現突破，產品競爭力遠勝于海外企業(yè)。長遠來看，我國高端電子特氣國產替代勢在必行、增長空間廣闊。
三氟化氮
三氟化氮（NF3）是目前應用最廣的電子特氣，占全球電子氣體產量約50%。
三氟化氮在蝕刻時，蝕刻物表面不留任何殘留物，是良好的蝕刻、清洗劑。大量應用于半導體、液晶和薄膜太陽能電池生產工藝中。
隨著半導體、顯示面板行業(yè)生產及消費重心逐漸向中國大陸轉移，加上生產三氟化氮的主要原料均由國內供給，兩頭在內的供應鏈格局決定了三氟化氮生產應用向國內轉移是大勢所趨，預計2021年國內三氟化氮需求將達到近1.6萬噸，占全球約40%，2018-2021年CAGR約28.7%。
長期以來，三氟化氮的生產和銷售廠家集中在美國的空氣產品和化學品公司、韓國SKM、日本的關東電化公司和三井化學公司等國外幾家氣體公司。
國內的三氟化氮產能主要集中在718所和黎明院。其中，黎明院是以化學推進劑及原材料研制為主業(yè)發(fā)展起來的綜合性高新技術企業(yè)，在化學推進劑及原材料、聚氨酯新材料、含氟氣體材料、過氧化氫及配套原材料四個專業(yè)領域具備顯著的科研優(yōu)勢。
六氟化鎢
六氟化鎢產業(yè)集中度較高，主要生產商包括CSIC，林德等國際氣體公司。
隨著半導體行業(yè)向大陸轉移、配套材料國產化推動，電子級六氟化鎢生產工藝逐步被國內廠商突破。國內現有產能主要集中在中船重工718所，另有昊華黎明院、南通厚成、博瑞中硝、歐中電子等公司有在建項目。
四氟化碳
根據CNKI相關文獻預測，如果OLED新工藝得到突破，四氟化碳的需求將會顯著增加，2021年大陸四氟化碳需求量將超過3000噸，2025年有望超過8000噸。
目前我國半導體工廠的四氟化碳50%來自于日本，國內華特氣體、南大光電、昊華科技、雅克科技、中船重工718所等企業(yè)均在積極布局氟碳類氣體，預計所有項目完工后能滿足中國市場大部分需求。
特種氣體國產替代勢在必行
經濟新常態(tài)下更加強調經濟結構的優(yōu)化升級，集成電路、顯示面板、光伏能源、光纖光纜、新能源汽車、航空航天、環(huán)保、醫(yī)療等產業(yè)對中國經濟增長的貢獻率將愈加突出。
特種氣體作為上述產業(yè)發(fā)展不可或缺的關鍵性材料，其市場規(guī)模將繼續(xù)保持高速發(fā)展。
近年來國家相繼發(fā)布《“十三五”國家戰(zhàn)略新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《新材料產業(yè)指南》等指導性文件，旨在推動包括特種氣體在內的關鍵材料國產化。在下游市場需求高速擴張，國家政策進行支持等多重因素的影響下，我國特種氣體行業(yè)有望在未來加快國產替代步伐，實現高速發(fā)展。
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