特种气体:制造工艺不可或缺的原材料,产品需求走向高端化
工业气体是现代工业的基础原材料,在国民经济中有着重要地位和作用。按制备方式和应用领域的不同,工业气体可分为大宗气体和特种气体。
大宗气体根据制备方式的不同可分为空分气体和合成气体(空分气体是应用低温原理从空气中分离出组分的气体,合成气体是指由两种或两种以上的物质人工合成的气体),通常指纯度要求低于 5N(N 为 Nine 简写,5N 表示小数点后5 个 9,即 0.99999),产销量大的工业气体。
特种气体指被应用于特定领域,对纯度、品种、性质有特殊要求的工业气体,根据具体应用不同可分为电子特气、高纯气体和标准气体,广泛应用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆、新能源汽车、航空航天、环保、医疗等领域。
电子特气是市场规模占比最高的特种气体。
电子特气是纯度和质量稳定性最高要求最高的特种气体,纯度一般在 6N 以上。
特种气体按应用领域分类可分为电子特气、医疗气体、标准气体、激光气体、食品气体、电光源气体等,电子特气在其中占比超过 60%。
电子特气广泛应用于集成电路制造领域和半导体照明领域,其中集成电路制造中主要用于硅片制造、氧化、离子注入、CVD、刻蚀等环节,半导体照明中主要用于外延片制造和刻蚀环节。
1、国内电子特气市场高速增长,在集成电路中占比最高
全球电子特气市场稳步扩大。根据 TECHCET 数据,2021 年全球电子特气市场规模约 45.4 亿美元,预计 2022 年将达到 50 亿美元,预计 2025 年将达到 60.2 亿美元,2017-2025 年 CAGR 值为 6.2%,全球电子特气市场逐年扩增。
中国电子特气市场呈现高速增长的状态。根据中国半导体工业协会和 SEMI 数据,2021 年中国电子特气市场规模约 196 亿元,预计 2022 年将达到 220.8 亿元,2025年达到 316.6 亿元,2016-2025 年 CAGR 值为 14.2%,主要原因是下游行业的高速发展加大企业对电子特气的需求,而国家政策一直在大力发展我国半导体产业,在政策利好与需求升级的双轮驱动下,中国电子特气市场发展迅速。
下游应用中,电子特气在集成电路中占比最高。根据亿渡数据,应用于集成电路的电子特气占比约为 43%,是电子特气占比最高的应用,此外,用于显示面板占比 21%,LED 占比 13%,光伏 6%。
集成电路中用于刻蚀和掺杂的电子特气比例最高,分别占比 36%和 34%,主要系当前制程刻蚀环节以干法刻蚀为主,电子特气是主要刻蚀剂;掺杂环节电子特气是提供掺杂元素的主要掺杂剂,所以占比较高。
2、行业竞争格局:高端气体被国外巨头垄断,国产替代需求提升
中国电子特气市场主要被国外气体巨头垄断。市场竞争方面,全球电子特气市场市场规模占比最高的是德国林德、法国液化空气、美国空气化工和日本大阳日酸四家公司,2020 年分别占比 20.2%、15.5%、6.6%、5.5%,共 47.7%。
中国电子特气市场方面也由四家公司垄断,市场份额分别为空气化工24.8%、林德 22.6%、液化空气 22.3%、大阳日酸 16.1%,共 85.8%。国产厂商占比不到15%。
国产特种气体主要劣势在高端气体领域落后于国外。目前国产特种气体产品主要集中于在中低端产品市场,在集成电路制造应用更广的高端特气市场,国产厂商存在产品品类不齐全,品种纯度不高等问题,因此国产电子特气主要集中于清洗和部分蚀刻、光刻低精度环节,对掺杂、沉积以及其他刻蚀、光刻的高精度环节,主要依赖海外进口。
国产特种气体具备运输优势和价格优势。特种气体属于危险化学品,对于产品的包装和运输有很高要求,一旦发生泄漏会引起严重的后果,因此进口特种气体存在多种不便。如国家进出口管制、交付周期长、容器规格要求高、运输不便、售后困难等。而国产特种气体不存在进出口管制问题,运输和售后也更为便利。价格方面国产特气相较于国外更低,约为 60%-80%,有助于下游企业降低生产成本。
国家政策大力扶持,助力特种气体国产化。从 2009 年开始,国家不断出台新的政策法规,来支持工业气体行业的发展,重点支持特种气体,尤其是应用于集成电路的电子级特种气体的相关研发和产业化。进入十四五后,中国工业气体工业协会和工信部先后颁布了《中国气体工业“十四五”发展指南》和《“十四五”原材料工业发展规划》,进一步助力特种气体的国产替代发展。
目前中国大陆半导体领域对于电子特气的需求主要还是依赖于进口,国产电子特气厂商主要有华特气体、金宏气体、绿菱气体、凯美特气、三孚股份、和远气体、雅克科技、昊华科技、正帆科技、巨化股份等厂商,南大光电通过控股的飞源气体也有供应电子特气,整体国产化率不到15%。