半导体电子气体的国产机会

本文来自国盛证券，摘自《中国半导体材料产业投资手册 ——政策驱动叠加产能转移，国产替代势在必行》。

电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体，应用范围十分广泛。按其本身化学成分可分为：硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气体、化学气相沉积气和平衡气。在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体，其中常用的有超过30种。

电子气体的主要应用范围包括电子行业、太阳能电池、移动通讯、汽车导航及车载音像系统、航空航天、军事工业等诸多领域。

1)集成电路领域：

电子特种气体涉及集成电路制造多个环节，对最终产品质量和性能影响重大。电子气体在多个集成电路制造环节具有重要作用，尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用，是形成薄膜的主要原材料之一。

2)LCD领域：

特种气体在LCD行业中主要应用于成膜和干刻工艺。液晶显示器分类种类众多，其中TFT-LCD的反应时间快、成像质量高、且成本逐渐降低，是目前应用最广泛的LCD技术。TFT-LCD面板的制造过程可分为三大阶段：前段阵列工(Array)、中段成盒工序(Cell)以及后段模块组装工序(Module)。电子特气主要应用于前段阵列工序的成膜和干刻阶段，经过多次成膜工艺分别在基板上沉积SiNx非金属膜以及栅极、源极、漏极和ITO等金属膜。

3)LED领域：

特种气体在LED照明中主要应用于LED外延片和芯片的制作过程。LED主要生产流程包括：外延片生长、芯片加工以及封装应用，电子特气主要应用于外延片生长和芯片的加工芯片。(LED是发光二极管的简称，是一种新型的半导体固体发光器件，具有发光率高、光线质量好、能耗低、安全环保等优点，是新一代照明光源及绿色光源)

4)太阳能电池领域：

电子特气在两类主流电池片太阳能晶体硅电池片和薄膜太阳能电池片的生产过程中扮演着重要角色。太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，由于太阳能是可再生的清洁能源，太阳能电池具有广阔的发展前景，电池片是太阳能电池的核心组件。电子特气在太阳能电池片的多项生产环节中发挥重要作用，包括扩散、刻蚀、沉积等工序。

技术门槛

特种电气提纯是制备工艺的核心技术壁垒。特种气体纯度的提高，能够有效提高电子器件生产的良率和性能。电子特气中水汽、氧等杂质组易使半导体表面生成氧化膜，影响电子器件的使用寿命，含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。而伴随半导体工业的不断发展，产品的生产精度越来越高。以集成电路制造为例，其电路线宽已经从最初的毫米级，到微米级甚至纳米级，对应用于半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。

电子特气纯度提升的影响因素主要包括“气体的分离和提纯”、“气体杂质检测和监控”、“气体的运输和储存”三个方面。1)气体的分离和提纯：电子气体的分离和提纯方法原理上可分为“精馏分离”、“分子筛吸附分离”以及膜分离三大类，在实际提纯分离过程中，为了达到更好的分离效率，往往会利用多种分离方法进行组合，工艺更为复杂。2)气体杂质的检测和监控：随着电子特气的纯度越来越高，对分析检测方法和仪器提出了更高的要求，检测限从最早的ppm级已经发展到ppt级。目前国外电子气体的分析已经经历了离线分析、在线分析(on-line)，原位分析(insitu)等几个阶段。对于高纯度电子气体的分析，国外已经开发出系统完整的分析测试方法和现场分析仪器。而由于我国电子特气行业一直重生产而轻检测，因此分析方法和分析仪器同外国厂商相比都比较落后;3)气体的运输和储存：高纯特气在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口，确保避免二次污染。

市场规模

2016年全球集成电路用电子特种气体的市场规模36.8亿美元。根据SEMI统计数据显示，近几年全球集成电路用电子特种气体的市场规模相对稳定，增长缓慢。2016年全球集成电路用电子气体市场规模约为36.8亿美元。

我国集成电路用电子特气的市场规模约46亿元。根据IC Mtia统计数据，2016年我国电子特气市场规模达到46亿元。虽然我国电子气体已经摆脱完全依赖进口的状态，但面对国外化工巨头已经实现的市场垄断，国内企业依然面临巨大的竞争压力。

全球产业格局及主要企业

电子特种气体从生产到分离提纯以及运输供应阶段都存在较高的技术壁垒，市场准入条件高，全球市场主要被几家跨国巨头垄断。包括美国空气化工(APD.US)、普莱克斯(PX.US)、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司占据了全球电子特气90%以上的市场份额。

(1)美国空气化工

美国空气化工产品(Air Products，纽约证券交易所代码：APD)。是一家世界领先的工业气体公司，位列美国财富500强。工业气体是公司的核心业务，提供空分和工业气体、以及相关的设备，主要为炼油石化、金属、电子和食品饮料等制造产业服务。

空气化工产品有限公司于1987年进入中国，在深圳蛇口设立了一家气体工厂，是西方气体公司在中国成立的第一家合资企业，后成为中国最大的工业气体产品公司之一。

(2)法国液化空气集团

法国液化空气集团(液空集团)是世界上最大的工业气体和医疗气体以及相关服务的供应商，在巴黎证券交易市场上市，位列福布斯500强。2016年集团总销售额为181.35亿欧元，同比增长14.6%，净利润18.44亿欧元，同比增长了5%。

液空集团向众多的行业提供氧气、氮气、氢气其其它气体及相关服务，拥有来自35个国家的1,100名科研人员，通过全球9个研发中心开展研发活动。集团每年对创新、研发和技术的投入近3亿欧元，每年新增约300项专利。

液空集团1916年进入中国，于70年代重返该市场提供空分设备，并于90年代初开始其在华气体业务，目前在中国设有近90家工厂，遍布40多个城市，有大约3700名员工，在中国的销售额超过25亿人民币。

(3)美国普莱克斯

普莱克斯是一家全球领先的工业气体专业公司，同时也是北美和南美洲最大的工业气体供应商。公司向各行业用户提供大气气体、工艺气体、特种气体、高性能表面涂料和相关的服务于技术，其最初创建于1907年，也是首家将深冷分离氧气商业化的公司，于1917年推出第一个液态气体配送系统，并于二战后期开发了现场供气。在二十世纪六十年代，普莱克斯推出了非深冷的空分技术，从那以后，普莱克斯不断向不同的行业介绍革新了的应用技术，公司拥有近3000项专利，其中单为钢铁冶金工业就提供了300项专利。

普莱克斯于1988年进入中国市场，并于1992年在北京设立了首家合资企业。作为目前在中国最佳的工业气体生产商和供应商之一，普莱克斯中国总部设在上海，至今在国内已设立13家独资企业和11家合资企业，生产销售网点覆盖华北、华东和华南地区，在华员工超过1000人。

(4)德国林德公司

德国林德公司是德国工业气体巨头，以生产工业气体与物流堆高机为主，位列世界500强。该公司提供种类广泛的压缩和液化气体以及各种化学产品，是众多行业不可或缺的重要合作伙伴。林德气体运用领域涉及钢铁生产、提炼、化学加工、环境保护、焊接、食品加工、玻璃生产和电子行业。林德集团同时也大力发展快速增长的医疗业务(如医用气体)和生态氢技术的研发。

林德集团在中国提供的产品涉及气体相关方案和工程服务，是第一批进入中国市场的国际气体公司。中国地区业务年收入超过30亿人民币，年增长率保持在25%-30%。

中国产业格局及主要企业

中国国内电子特气企业技术与国外仍然存在较大差距，电子特气市场仍被外企主导。截止2016年年底，国内方面电子特种气体行业集中度高，美国化工、普莱克斯、日本昭和电工、英国BOC公司(已被德国林德集团收购)、法国液化公司、日本酸素等六家公司合计占据了我国电子特气85%的市场份额。

在政策支持和技术进步推动下，我国特种气体行业在2006年后进入快速发展阶段，2010年后国内特种气体企业不断冲击国外巨头技术垄断的格局。近年来，随着国家对半导体产业的支持力度不断加大，02专项科研等项目推动着中国本土的电子特种气体产品水平在不断提升。伴随国内科研院所和特气企业不断的投入和研发，中国终于结束国产电子气体无法大规模批量稳定使用的历史，电子特气逐渐实现国产化，稀有气体产量和质量都有较大提升，氢能源开发也紧跟日本的步伐，以硅烷、高纯氨、氢氟酸、氯气、砷烷等为代表的国产电子特气，逐渐开始渗透国内市场，相应的厂商也不断涌现。截止2015年年底，我国共有特种气体生产企业150余家，其中比较突出的有雅克科技、南大光电、巨化股份、凯美特气等。

（编辑：郭璇）