服务热线： 电子特气行业研究：电子特气乘风起高端突破正当时
来源：行业动态 发布时间：2024-07-24 17:14:01 浏览量：1电子特气是特种气体的一类，被誉为电子工业的“粮食”。特种气体是指运用在特 定领域中，对产品品种类型、纯度、配方、性质等有特别的条件的气体（纯度一般大于 5N）， 根据纯度和应用领域的不同，特种气体又可大致分为电子特气、医疗气体、标准气体等。 电子特气作为电子气体的重要分支，大范围的应用于半导体、平板显示及其它电子科技类产品的 生产的全部过程，是电子工业生产中不可或缺的关键性原材料，被誉为电子工业的“粮食”。
电子特气品类丰富，是微电子行业核心原材料。电子特气细分种类多样，用途 广泛，不一样的种类和纯度的电子特气适用于电子工业生产不同环节。按照功能划分， 电子特气可以划分为稀释气体、CVD气体、蚀刻气体、掺杂气体、外延气体、离子 注入气体等。按照下游需求划分，电子特气可以划分为平板显示用气体、半导体用 气体、光伏用气体和 LED用气体，终端产品涉及家电、电脑、芯片、太阳能等不同 领域。
电子特气的第一核心技术指标是高纯。电子特气作为电子加工行业核心原材料， 其第一核心要素为超高洁净度和超低杂质含量，因而它对原料、纯化方法、配方工 艺、容器、生产设备、环境控制、测试和运输设备等都有极为严格的要求，控制电 子特气中各种杂质的浓度成为考量电子特气性能一项很重要的指标。根据飞潮新 材公布的数据，大规模集成电路对气体纯度的要求高达 6N 及以上，同时，气体的 杂质含量也要低于 1×10-7，技术壁垒极高。
电子特气的第二核心技术指标是配方。为满足晶圆加工不同步骤的需求，许 多时候需要多种电子特气混配来来加工，因此复配工艺成为了电子特气的又一核 心要素。混合电子特气一般是建立在单一特气超净高纯的基础上，通过各类不同的 复配工艺来达到如蚀刻、掺杂等不同的效果，因此不同的原料和配方是混合气体的 核心要素，其更高的技术壁垒也赋予其更高的单位价值和毛利率。
电子特气市场规模持续增长，未来发展空间广阔。根据 TECHCET 发布的数据， 2022 年全球电子特气市场规模为 50.01 亿美元，同比增长 10.20%，创下历史上最新的记录。 预计到 2025 年，全球电子特气市场规模将达到 60.23 亿美元，2022-2025 年均增 速为 6.39%，行业规模持续增长，未来空间广阔。从国内电子特气市场来看，根据 中国半导体工业协会的数据，2022 年我国电子特气市场规模为 231 亿元，同比增 长 6.94%。未来随着全球半导体产业链不断向国内转移，将显著拉动我国电子特气 需求，也将进一步加速电子特气国产化进程。
电子特气下游应用广泛，集成电路、面板、LED和光伏是主要需求来源。根据 亿渡数据，2021 年中国电子特气下游大多分布在在集成电路、面板、LED 和光伏四 大领域，其应用占比分别为 43%、21%、13%和 6%，集成电路和面板行业市场规 模远超光伏，体现出集成电路和面板用电子特气更大的市场空间和更高的产品价值。
电子特气是晶圆制造中第二大耗材，占原材料成本的 15%。晶圆制作的步骤复杂， 步骤多样，要使用到多种材料，包括硅片、电子特气、光刻胶、靶材等，其中电子 特气作为晶圆制造的核心材料，被大范围的应用于清洗、蚀刻、成膜、掺杂等过程。根 据亿渡数据，电子特气是晶圆制作的完整过程中第二大耗材，其成本占比达到 15%，仅次 于硅片和硅基材料。
全球及中国集成电路处于加快速度进行发展期，将大幅带动电子特气需求。根据 IC Insights 发布的数据，2022 年全球集成电路销售额创下历史新高达 5651 亿美元， 同比增长 11%，2017-2022 年均增速为 8.68%。从我国集成电路的销售情况去看， 根据国家统计局公布的数据，2021 年我国集成电路行业产量为 3594.35 亿块，首 次突破三千亿块大关，2016-2021 年年均复合增速高达 22.22%，2021 年同比增速 更是高达37.49%。从销售额来看，2021年我国集成电路销售额为10458.30亿元， 同比增长 18.20%，2016-2021 年年均复合增速达 19.26%。随世界半导体产业链 逐渐向中国转移，预计未来我国集成电路产销量有望保持快速增长。
从投资周期角度来看，2024 年全球半导体设备投资回暖，有望带动相关材料 需求。根据 SEMI 发布的《世界晶圆厂预测报告》（World Fab Forecast）中的数据， 预计 2023 年全球晶圆厂设备支出将同比下降 22%，从 2022 年的 980 亿美元的历 史新高降至 760 亿美元，此次设备投资额降低主要源于芯片需求减弱以及消费和移 动设备库存的增加。但是，至 2024 年，全球半导体设备投资将快速回暖至 920 亿 美元，同比增长 21%。随着全球半导体设备的投资额回升，有望带动包括电子特气 在内的相关材料需求。
我国集成电路行业规模不断增长，但国产化率有待提升。根据 IC Insights 的统 计数据，2021 年我国集成电路市场规模约 1870 亿美元，折合成人民币超万亿规模， 市场空间广阔。但是这一数据包含了外国及中国台湾公司在中国大陆投资的制造厂 贡献的产值，如果将这一部分剔除，2021 年中国大陆公司芯片制造产值仅 312 亿 美元，自给率只有 16.68%。同时，从历年集成电路进出口数据来看，我国集成电 路行业仍然以进口为主，供给和需求之间的差距较大。据海关总署的数据，2021 年我国集成电路进口金额达到 4325.54 亿美元，但出口仅为 1537.90 亿美元，贸易逆差达 2787.64 亿美元，2022 年贸易逆差小幅缩小，但金额仍然达 2616.61 亿美 元，我国集成电路行业提高国产化率势在必行。
政策多方位扶植集成电路，行业国产化进程加速。为了提升我国集成电路的自 主研发能力，降低对外依赖性，我国自 2014 年开始陆续发布了一系列政策来扶植 我国集成电路行业。如 2014 年国务院发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》 明确提出，到 2020 年，要基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系，实 现跨越式发展；2021 年财政部、税务总局和海关总署联合发布《关于支持集成电 路产业和软件产业发展进口税收政策的通知》，提出对相关企业实行税收优惠政策。 我国正从全方位、多角度发布政策共同推动集成电路行业的进步，将有效拉动国产 电子特气的需求。
我国持续加大半导体设备投资，连续多年蝉联榜首。根据 SEMI 的数据，2020 年中国大陆半导体设备投资额为 187.2 亿美元，占当年全球半导体设备投资额的 26%，排名全球第一，首次超过中国台湾地区。2021 年，中国大陆半导体设备投 资额再一次创下历史上最新的记录，全年投资额达 296.2 亿美元，较 2020 年增长 58.23%， 全球投资额占比也由 2020 年的 26%上涨至 29%，蝉联全球第一。2022 年，虽然 我国半导体设备投资额同比小幅下滑至 287.2 亿美元，但全球投资额占比依旧维持 首位，连续三年全球第一。
设备投资落地拉动晶圆产能扩张，我国近两年计划新增晶圆厂全球第一。根据 SEMI 统计数据显示，2021-2023 年，全球半导体行业将新建 84 座大规模芯片制造 工厂，总投资额预计将超过 5000 亿美元。其中中国大陆三年内计划新建 20 座晶圆 厂，排名世界第一。美洲紧随其后，在《芯片和科学法案》推动下，从 2021 到 2023 年，预计美洲地区将新增 18 座晶圆工厂, 这些新建的晶圆厂以 12 寸（300mm） 晶圆生产为主。从区域来看，预计中国大陆 300mm晶圆市场份额在 2026 年将达到 全球第一。根据 SEMI 统计数据显示，2022 年中国大陆 300mm 前端晶圆厂产能市 场份额为 22%，根据目前的产能规划推测，至 2026 年，该比例将提升至 25%，达 到全球第一，首次超过韩国。
我国各业加大布局力度，产能加速释放拉动国产电子特气需求。我国 12 寸晶 圆产线快速扩张，规划产能达 343 万片/月。根据 ittbank 统计的全国晶圆装机数据 显示，截止至 2022 年 1 季度，我国已经投产的 12 英寸晶圆生产线 英寸晶圆生产线 万片。从在建及 规划的产能来看，截止至 2022 年 1 季度，规划与在建的 12 英寸晶圆月产能达343.33 万片，而在建和规划的 8 英寸晶圆产线 英寸 大晶圆将成为行业主流，这将显著拉动国产高端电子特气需求。
大晶圆对应先进制程芯片，集成电路高端化带动高端电子特气需求。12 英寸 晶圆的快速扩产，对应集成电路行业的高度集成和高效低功耗发展方向，即高端化 趋势日益明显。根据晶圆代工龙头台积电2021年和2022年的年报数据显示，2021 年台积电的收入结构中 5nm 晶圆的代工收入占比为 19%，2022 年该项比例快速上 升至 26%，未来还有望继续提升。而且台积电目前正在攻关 2nm 芯片制造关键技 术，有望在近两年将芯片制程从 5nm 时代带入到 2nm 时代。芯片制程的快速升级， 对电子特气的品质和数量都提出了更高的要求，有望带动高端电子特气需求快速增 长。
大晶圆和先进制程芯片将显著提升电子特气用量，预计 2026 年我国电子特气 需求将达到 4.78 万吨。根据华虹无锡 12 英寸晶圆项目环评，浙江环科 8 英寸晶圆项目环评，四川广义微电子 6 英寸 MOSEFT 项目环评公布的数据，12 英寸的晶圆 电子特气消耗量约为 7.34 吨/万片， 8 英寸的晶圆电子特气消耗量约为 2.86 吨/万 片，6英寸的晶圆电子特气消耗量约为0.06吨/万片。根据以上消耗数据结合ittbank 和芯思想研究院统计的晶圆产能及扩张计划，我们测算出 12 英寸晶圆电子特气消 耗量在 2026 年左右将达到 4.05 万吨，12 英寸+8 英寸+6 英寸晶圆合计将带动 4.78 万吨电子特气需求。而 12 英寸晶圆加工使用的电子特气技术壁垒更高，因此未来 高端电子特气的需求将显著放量，提前布局的企业有望充分收益。
我国面板用电子特气使用量快速增长，2016-2021 年均增速超 30%。根据 CINNO Research 的市场统计数据，2021 年全球显示用电子特气总用量约为 5.1 万 吨，较 2020 年增长 11%。2021 年中国显示用电子特气总用量约为 2.9 万吨，较 2020 年增长 26%，2016-2021 年均增速超 30%，增速远超全球。同时，2021 我国 电子特气全球使用量占比达 57%，在 2020 年全球占比 50%的基础上提升 7 pcts。
从需求端来看，2024 年全球面板行业将呈现回暖趋势。根据 Omdia 发布的市场统计数，2022 年全球电视显示面板出货量约为 2.6 亿片，依旧是处于出货量下滑 的阶段。但是，考虑到新一轮的换机周期即将开始，Omdia 预计从 2024 年开始全 球电视显示面板出货量将逐步回暖，结束长达五年的行业下滑期。从显示面板出货 面积的角度来看，受益于换机周期和电视面板大型化，行业依旧处于快速上升期， 预计 2024 年全球电视显示面板出货面积将达到 2 亿平方米，创下历史新高。
LCD方面，全球电视面板平均尺寸不断提升。在显示面板应用领域中，电视占 据了 LCD 出货面积近 70%的市场份额，是跟踪显示面板出货量最为重要的指标之 一。目前电视面板的平均尺寸持续增长，据群智咨询统计，目前电视面板平均尺寸 已从 2017 年的 44 寸，增长至 2019 年的 46 寸，平均每年增长 1 寸，并且该数据 在 2021 年达到了 50 寸，未来有望进一步提升，进而带动全球大尺寸 TFT-LCD 面 板出货量稳步增长。
全球 LCD 面板产能持续向国内转移，拉动国产电子特气需求。1995 年以前， 全球 LCD 产能基本被日本垄断，到 2000 年，韩国通过抢占日本的市场空间达到了 全球 35%的市占率。随后，全球面板产业链开始向中国转移，2005 我国 LCD 产能 仅占全球产能的 3%，2010 年小幅提升至 5%，随后的十年成为我国面板行业快速 发展的十年。至 2020 年，我国 LCD 产能已经占据了全球产能的 50%并且还在不断 提升。未来随着全球 LCD 产能不断向国内转移，国产面板电子特气将逐步替代国 外，这将拉动国产面板电子特气的需求量快速增长。
OLED方面，因综合性能优异，在部分领域如智能穿戴设备逐渐取代LCD，渗 透率稳步提升。相对于 LCD，OLED 具备发光亮度高，色彩鲜艳，响应速度快等特 点，目前正在不断提升在智能穿戴设备行业的渗透率。根据 TrendForce 的统计数 据，2022 年，全球智能手机 OLED 渗透率达到 48%，2023 年有望进一步提升至 51%的水平。近年来，OLED 应用也在逐渐多元化，除了智能手机之外， OLED 在 智能穿戴设备、笔记本电脑、平板电脑等市场的占比也在不断提升。根据群智咨询 的预测数据，2025 年全球中小尺寸 OLED 面板市场规模将达到近 12 亿片，其中非 智能手机采用的 OLED 面板出货预计约为 4 亿片左右。
从生产工艺的角度，OLED制造需要的特气种类远超 LCD。显示屏的薄膜晶体 管设备主要分为三种：非晶硅（a-Si）、低温多晶硅（LTPS）和金属氧化物（MO）， 其制造难度依次增加。目前，LCD 面板受制于价格和成本管控等原因，一般使用 aSi 薄膜晶体管。而 OLED 由于对成本的敏感性大幅低于 LCD，其一般使用 LTPS 薄 膜晶体管。根据 OLED industry 的研究，生产 LTPS 薄膜晶体管所需要的电子特气 种类为 24 种，远超生产 a-Si 薄膜晶体管所需的 15 种，因此，未来随着 OLED 渗透率的提升，将对电子特气品类有着更高的需求。
从产能的角度来看，我国 OLED 产能逐步投放中，未来有望加速释放，拉动国 产电子特气需求。在全球 OLED 市场上，韩国企业占据绝对优势。根据 Sigmaintell 的数据显示，2019 年韩国 OLED 市场占有率高达 85.4%，远超其他企业。目前， 我国企业也在 OLED 市场上积极寻求突破，京东方、深天马、维信诺等公司也在大 力布局 OLED 产线。据液晶网统计，截止至 2023 年 1 月，我国投产+在建+签约的 OLED 产线 条，设计月产能超过 105.2 万片，随着我国企业 OLED 技术突破 叠加产能的不断释放，未来我国 OLED 产业国产化率有望快速上行。根据中商情报 网的市场统计数据，2022 年我国 OLED 产能为 21.8 平方千米，同比增长 60%， 2017-2022 年均增速更是高达 105.15%，行业处于快速发展期，有望大幅拉动国产 电子特气需求。
光伏行业中电子特气主要用于太阳能电池的扩散和蚀刻环节。太阳能电池的湿 法工艺环节包括制绒、扩散、刻蚀、开模、镀膜等环节，对于晶体硅太阳能电池，电子特气主要用于镀膜、刻蚀、载气、刻蚀和镀膜等环节，其常用的特气主要包括 硅烷、四氟化氮等。对于薄膜太阳能电池，电子特气主要用于镀膜、刻蚀、清洗、 沉积、保护、扩散等环节，由于环节的增加，其电子特气种类相较于晶体硅太阳能 电池显著增加。全球及中国光伏装机量快速增长，电子特气新增需求旺盛。光伏发电将凭借政 策驱动及装机成本降低迎来市场高速增长，2022 年，全球新增光伏装机量 191.45 GW，同比增长 35.55%；我国新增光伏装机量 86.03GW，同比增长 62.37%。太阳 能电池市场旺盛将带动上游原材料需求上升，未来光伏用电子特气需求将保持快速 增长态势。
国外企业占据主导地位，2020 年我国电子特气市场自给率仅 15%。根据亿渡 数据，2020 我国电子特气 85%的市场份额均被以美国空气化工、美国普莱克斯、 法国液化空气、日本太阳日酸及德国林德为代表的外国企业所占据，我国企业所占 市场份额仅为 15%。虽然我国电子特气企业的产品竞争力正在不断增强，但是相比 于国外龙头公司，依旧体现出产品结构较为单一和气体纯度相对较低的劣势。未来 随着我国电子特气公司研发投入不断提升，气体种类日益丰富，在细分领域的产品 优势将逐步凸显，国产化率有望逐步提升。
电子特气作为微电子行业核心原材料之一，其制备难度较高，叠加下游客户验证过程繁琐且周期较长，因此行业准入壁垒高。 电子特气行业壁垒之一：制造壁垒。电子特气制造流程主要包括气体合成/空 气分离、气体纯化、气体混配、气体充装和气体检测 5 大步骤，流程较复杂，而电 子特气的第一技术指标为高纯，因此电子特气制备企业需要在各个环节保证气体的 纯度与洁净度，制备难度较高。同时，混配气体还需要在单一气体的基础上增加混 配的环节，其技术壁垒进一步提升。
电子特气行业壁垒之二：品类壁垒。电子特气品类多样，纯气体和混配气体种 类多达上百种。按照需求可以划分为半导体用、显示面板用、LED 用和光伏用电子 特气；按照用途又可以分为稀释气体、CVD气体、蚀刻气体、掺杂气体、外延气体、 离子注入气体等。因此，电子特气行业的另一壁垒主要来自于其丰富的品类。而且 下游客户往往会对电子特气制备企业提出配套生产的要求，如 SK 海力士 12 英寸晶 圆加工所需的特气种类就达到了 59 种，这进一步提高了行业的准入壁垒。
电子特气行业壁垒之三：客户壁垒。电子特气作为微电子行业核心原材料之一，基本贯穿了晶圆加工的全过程，因此其产品质量对下游产业的正常生产影响巨大。 若生产用的气产品发生质量问题，将导致整条生产线产品报废，造成巨额损失。因 此，对极大规模集成电路、新型显示面板等精密化程度非常高的下游产业客户而言， 对气体供应商的选择极为审慎、严格。一般而言，光伏能源、光纤光缆领域的审核 认证周期通常为 0.5-1 年，显示面板通常为 1-2 年，集成电路领域的审核认证周期 长达 2-3 年。同时，为了保持气体供应稳定，客户在与气体供应商建立合作关系后 不会轻易更换气体供应商，且双方会建立反馈机制以满足客户的个性化需求，客户 粘性不断强化。因此，对新进入者而言，长认证周期与强客户粘性形成了较高的客 户壁垒。
美国于 2022 年对向中国出口芯片设备实施全面限制，禁止美国供应商向生产 先进 DRAM 和 NAND 芯片的中国制造商提供设备。美国总统拜登还签署了《2022 年芯片与科学法案》，歧视性对待中国以及部分外国企业，损害了我国的半导体供 应链安全性。日本也对中国实行了“半导体出口”禁令。日本政府于 3 月 31 日宣布， 将限制 23 种半导体制造设备的出口，将于 7 月开始实施。我国积极应对美、日等 国家的贸易制裁与科技封锁，提出要补齐半导体等产业链、供应链的关键短板，保 障供应链安全并加快向产业链、价值链高端迈进。电子特气作为半导体供应链的关 键一环，将加快国产替代进程。
电子气体的供气模式根据供应模式的不同分为零售供气和现场供气。其中，零 售供气包括瓶装供气和储槽供气两种供气模式。具体来讲，瓶装供气是指采用工业 气瓶供应气体的模式，根据客户需要随时送达，客户一般需求量较小，该种模式下 运输半径较小，一般为 50km 左右；储槽供气模式是通过低温槽车送达客户端，供 客户规模要求自行气化使用。其客户需求规模水平中等，该模式下运输半径一般为 200km 左右；现场制气模式是指在客户端建造现场制气装置通过管网供应气体，主 要是供用气规模大的客户采用。
国内电子特气生产企业通过整合销售渠道和运输模式为下游客户降本赋能。电 子特气的下游客户通常需要多品种的特种气体，且对单一气体需求量较少，因此供 气方式以零售模式为主。电子特气对供应链安全性要求较高导致其运输成本较高， 因此在此种供气模式下存在销售半径和运输半径的限制。外资公司若采用零售的供 气模式将受到地域限制，导致运输成本过高，因此外资企业主要专注于大型现场制 气。而国内企业具有天然的地域优势，区域内规模较大、综合能力较强的气体公司 可以通过对渠道网络和客户等进行整合，从而不断完善区域内的网络布局并进一步 拓展业务区域，降低气体的运输成本，加速了电子特气国产替代的进程。
国家政策陆续出台，推动电子特气行业发展。电子特种气体是集成电路制造过 程中的关键材料，但国内半导体用电子特气市场超过八成的市场份额却被外企垄断， 严重制约了我国半导体行业的健康发展。近些年，为提升我国集成电路的自主研 发能力，实现自主保障，国家发改委、科技部、工信部等连续出台了多部战略新兴 产业相关政策。早在 2015 年，《中国制造 2025》就提出了 2020 年半导体核心基础 零部件、关键基础材料应实现 40％的自主保障，2025 年要达到 70％，为电子特气 国产化提供了政策指导和支持；2021 年《中华人民共和国国民经济和社会发展第 十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》中明确要培育先进制造业集群，推动集 成电路等产业创新发展，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。
我国企业加强技术研发，部分产品性能实现突破，达到进口替代水平。近年来， 随着集成电路、平板显示、光伏、半导体照明等领域的产业创新和技术迭代，电子 特种气体的国产化替代重要性日益凸显。在全球寡头垄断的竞争态势下，国内特种 气体企业纷纷响应国家政策，加强研发技术，特气品类不断丰富，部分产品性能得 到突破，达到国际标准，实现了进口替代化。我国特气行业领跑者，华特气体，累 计实现进口替代的产品达 50 余种，数量在国内特气公司中居于领头位置，其拳头 产品光刻气（Ar/Ne/Xe、Kr/Ne、 F2/Kr/Ne、F2/Ar/Ne）通过了荷兰 ASML 和日本 GIGAPHOTON 株式会社的认证。
金宏气体自主创新研发的超纯氨、高纯氧化亚氮、 正硅酸乙酯、高纯二氧化碳、八氟环丁烷、六氟丁二烯、一氟甲烷、硅烷混合气等 各类电子级超高纯气体品质和技术也已达到替代进口的水平，能够很好的满足国内半导体 产业的使用需求。中船特气的主要特气产品三氟化氮和六氟化钨均已实现量产，纯 度分别达到 5N 和 6N；混合气产品组分纯度可达 6N，目前已实现 30 余种电子混合 气的量产供应。无机气体如：氯化氢、氟化氢、四氟化硅、氘气纯度均达到 5N 及 以上。
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