


電子氣體整體200億市場,電子大宗與電(diàn)子特氣分別占55%/45%
2024年國內電子氣體市場200億元左右,電子大宗與(yǔ)電子特氣分別整體 占比55%/45%。廣(guǎng)義上的電子氣體是指具有電子級純度的特種氣體,主要 分為電(diàn)子大宗氣體及電子特氣,廣泛應用(yòng)在包括(kuò)集成電路、顯示麵板、 半導體照明和光伏等泛半導體行業。
電子大(dà)宗與電子特氣在下遊客戶、整體(tǐ)空間上較為接近,而在供氣品種(zhǒng) /商業模式/競爭要點/競爭(zhēng)格局方麵存在差異。供氣品種上,電子大宗主 要有6種,電子(zǐ)特(tè)氣數百種以上;商業模式上,電子大宗本質為運營模(mó) 式,電子特氣本質為產品生意;競爭要點上,電子大宗需要極高的可(kě)靠 性及穩定性,電子特氣注重產品、認證和價格三要(yào)素;競爭格局上,電 子大宗門檻(kǎn)高玩家少,電子特氣國產玩家新(xīn)進入者多,國產替代迅速(sù)。
供氣品種(zhǒng):電(diàn)子大宗品種少,但貫穿全環節
電子大宗供應(yīng)品種少(shǎo),穩定性(xìng)保(bǎo)供性要求高。電子大宗氣體主要是指氮氣、氦氣、氧氣(qì)、氫氣、氬氣、二氧化碳這六 大氣體品種,電子大宗氣體作為環境氣、保護氣、清潔氣和運載氣等,貫穿半導體生產製程的全環(huán)節。
商業模式:電子大宗(zōng)以現場製氣為主,本(běn)質是運營模(mó)式
電子大(dà)宗以現場製氣為主。氣體公司需要提前在客(kè)戶工廠或臨近(jìn)場地投資建設供氣係統,前期投資額較大,合同期長 (通常長達10-20年)。電子大宗的收費中(zhōng)包含“固定收費”和“變動氣費”兩部分,其(qí)中單個(gè)項目的固定收費現值可 基本覆蓋前期投資成本;變動氣費則根據類“成本(běn)加成法”定價原則,單方氣體賺取“穩定(dìng)的(de)毛利”,因此電子(zǐ)大宗具 備“穩盈利”的保障,本質是運營模(mó)式。
固定收費實質為氣體產品的(de)保底收費(fèi),為氣體公司盈利提供保障。以廣鋼氣體為例,2019年-2022年電子大宗現場(chǎng)製氣 項(xiàng)目收入中固定費用占比基本保持在45%左(zuǒ)右,2022年電子大宗現場製氣項目收入(rù)中,固定收(shōu)費占比為43.1%,變動氣費(fèi) 的占比(bǐ)為56.9%。
競爭要點:電子大宗對可靠性及穩定性要求(qiú)極高
電子(zǐ)大宗氣體是複雜的係統工程,需要專(zhuān)業穩定(dìng)的工程能力(lì)。電子大(dà)宗對可靠性及穩定性要求極高。電(diàn)子大宗占下遊客戶生產成(chéng)本不高,據廣鋼氣體(tǐ)公告,例(lì)如投(tóu)資一個晶圓廠百億 以上的投(tóu)入,對應配套的電子大宗項目投資成本(běn)占比可能僅為1%。但電子大宗對下遊(yóu)客(kè)戶(hù)的生產影響較大,“牽一發而 動全(quán)身”,若發生故障將導(dǎo)致(zhì)整條產線受到影(yǐng)響,故成功案例/成熟經驗團隊是入局的重要條件。
競爭(zhēng)格局:電子大宗項(xiàng)目壁壘高,格局高度集中
國(guó)內(nèi)電子大宗氣體市場(chǎng)格局集中。據廣鋼(gāng)氣體公司公 告,2018-2022年(nián)9月電子半導體領域新建現場製氣項目 中,三大外資企業和廣鋼氣體中標產(chǎn)能占比達93.1%。進入電子大宗賽道(dào)難度大。從廣鋼氣體公告(gào)的18-22M9 期間電子大宗項目招投標情況,可(kě)以發現目前仍存在 “僅邀請外資”、“要求一定項目運行年限(xiàn)”等苛刻條 件。本質原因還是在於電子大宗是複雜的工(gōng)程項目,在 專業性(xìng)要求極高的同時,對於下遊而言,置換、試錯成 本同(tóng)樣也很高。
日本市場回顧(60-70s):空分設(shè)備高(gāo)度國產化
日本氣體市場格局較為分散且同時存在較高(gāo)比例(lì)的自建供氣。60-70年代日本市場主要參與者為兩大龍頭——NS(Nippon Sanso)和Teisan(法液空於1910年創建的(de)日本子公司)+四個區域性(xìng)供應商——OS(Osaka Sanso)、TaS(Taiyo Sanso)、 DS(Daido Sanso)、ToS(Toyo Sanso)。由於(yú)氧氣和氮(dàn)氣(qì)市場中自建供氣比例較高,導(dǎo)致日本(běn)市場整體集中度(dù)較低。
空分設備快速發展並實現充分(fèn)國產化。60年代以(yǐ)前日本氣體企業仍嚴重依賴海外技術;到(dào)60年代初,NS獲得了(le)Linde技 術的獨家訪問權,日本空(kōng)分設(shè)備技(jì)術開始快速發(fā)展;至60年代後(hòu)期(qī),本土廠商幾乎完全占據了日本市場,日本空分(fèn)設備 實現高度國產化。
日本市場回顧(80-90s):國(guó)際(jì)化過程中(zhōng)的攻與守
80年代前,日本空分設備高度國產化+自(zì)建(jiàn)供氣比例較高,阻礙了前期外國競爭者的進入。直至1980年,外國氣體公司 中僅有AL(法液空)控製的子公司Teisan在日本經營。我們認為或由於(yú)早在60年代,日本的(de)空分設備(bèi)就已實現(xiàn)高度國產 化,同(tóng)時自建供氣(qì)模式滿足了大部分(fèn)市場需求,外包供氣的市場空間不大,因而外國(guó)氣體公司未能大規模進入。攻方:80-90年代,BOC和AP以收購日本公司股權的方式進入日本市場。守方:日本企業通過合並以及(jí)強(qiáng)化競爭優勢(技術+服(fú)務(wù)模式)守住本土份額。日本公司通過國內(nèi)合並的方式擴張規模, 例如區域性生產商ToS和TaS合並,之後又與龍頭NS合並成大陽(yáng)日酸。此(cǐ)外,日本公(gōng)司在電(diàn)子特氣領域的競爭優勢(shì)(技術 領先+優質管理服務(wù))在(zài)一(yī)定程度上保護了其市場份額(é)。
以日本為鑒:用(yòng)技術+專(zhuān)業化服務構建α,國(guó)際化擴張是長遠發展的必要策略
產業鏈轉移的大β下,有(yǒu)望孕育出電子氣(qì)體巨頭公司。參考80年(nián)代第一次半導體產業(yè)轉移,日本供應(yīng)商在半導體(tǐ)專用氣(qì) 體方麵的全球(qiú)份額(é)已達到42%(80年代末),1986年(nián)NS在日本特種氣體市場(chǎng)份額達到(dào)50-60%,成為電子氣體巨頭。我 們認為日本電子特氣廠商在全球占據較高(gāo)份額,也主要由於通過技術+專(zhuān)業化服務構建α。
當β逐漸消退,國際化是增長的必要策略。在半導(dǎo)體產業即將二次轉移的背景下,NS在80年代與Teisan及其他日本特氣 生產商在泰國、台灣和韓國等地一起建(jiàn)造氣體工廠,國際化的擴張戰略開始實施。參考幾(jǐ)乎所有海外氣體龍頭的擴張之 路,常見的基本方式都(dōu)是(shì)以收並購為主,故NS也於80年代在美國、馬來西亞等地以收並購的形式進行國際化擴張。
大陽日酸不夠堅決的國際化收並購戰(zhàn)略致使全球份額下降。由於1)NS缺(quē)乏國際化經驗和合適的人員;2)NS自認為其資 本基礎和分銷(xiāo)網絡還不足以支持(chí)更大規模的收(shōu)並購擴張,所以NS與其他日本特氣廠商選擇(zé)了向海外售賣工藝包的模式擴 張(zhāng),因此在90年代(dài),不(bú)夠堅決的國際擴張戰略導致其全(quán)球工業氣體(tǐ)市場份額從1994年的(de)8%下降到2000年(nián)的6%。
中(zhōng)國機遇:有望成長出電子氣(qì)體巨頭
國內空分設備國產化率不斷(duàn)提高,至(zhì)2020年已達75%以上,與60年代的日本(běn)相似。目前國內在電子(zǐ)大宗、電(diàn)子特氣,都有一批具有潛力的公司,其中有望(wàng)成長出電子氣體巨頭。我們認為本土氣體公司發(fā) 展的突破口或在於(yú)1)乘產業轉移+光(guāng)伏新需求之風(fēng),以技術+服務塑造護(hù)城河;2)以收並購整合國內市場提高集中度, 並進一步向新興的海外市場擴張。
下遊側重工藝不同(tóng),故單品(pǐn)間景氣度有差異
電子特氣“需求跟隨工藝”帶來幾個特點:1)各工藝環節的技術路徑或隨著技術發展更新迭(dié)代,可能會導致對相(xiàng)應電子 特氣的品種選擇(zé)及用(yòng)量上發生改變;2)不同應用領域側重的工(gōng)藝環節不同,或導致不同電子特氣品類的下遊景氣有差異, 例如集成電路的設計重點(diǎn)多在電路製(zhì)程,光刻及刻蝕類氣體受(shòu)集成電路製程工藝(yì)迭代(dài)或者變化影響更為(wéi)顯(xiǎn)著,而光(guāng)伏重 點在(zài)於成膜後的光效率及使用壽命,故沉積用氣受光伏裝(zhuāng)機量高增或電池工藝路徑變更影響較為顯著。
沉積用氣(qì):矽烷、超純氨、高純氧化亞氮、六氟化(huà)鎢等
沉積用(yòng)氣核心品種:矽烷、超純氨、高純(chún)氧化亞氮、六氟(fú)化鎢等。薄膜生(shēng)長是采用物理或化(huà)學方法使(shǐ)物質附著於襯底材料表麵的過程。根據工作原(yuán)理(lǐ)不同,可分為(wéi)物理氣相沉積、化學氣 相沉積以及外延沉積工藝。在半導體核心流程中,主要涉及到化學氣相沉積以及外延沉積工藝。化學氣相沉積(CVD)是(shì)多種氣體混合並發生化學反應最終(zhōng)將反應物沉積成膜的(de)過程,主要應用於(yú)光伏和麵板行業。例如, 在光伏領域,經化學氣相沉積生成減反射膜,達到表(biǎo)麵鈍化,增加光能利用率。外延沉積是在(zài)襯底生長出一層與原襯(chèn)底相同晶格取向(xiàng)的晶體外延層(céng),可用於減小襯底電阻、增強襯底隔離等。外延工藝 廣泛用於集成電路,形成芯片內部的微型器(qì)件單元,例如晶體管的存儲單元。根據生長方法可以將外延沉積工藝分為兩 大類:全外(wài)延和選擇性外延。外延沉澱用氣常為含矽氣體源:矽烷(wán),二氯矽烷和三氯矽烷;某些特殊外延工藝中還(hái)要用 到含鍺和(hé)碳的氣體鍺烷和甲基矽烷;選擇性外(wài)延工藝中還需要用到刻蝕性氣體氯化氫,反應中的載氣一般選用(yòng)氫氣。
超純氨:預計2026年國內需求16萬噸
應用廣(guǎng)泛,常與矽烷進行反(fǎn)應使用。超純氨(ān)常(cháng)作為氮源與矽烷 或其(qí)他矽(guī)化物反應,形成氮化矽或氮氧化矽薄膜(mó)。在集成電路 領域,主要通過CVD工藝沉積生長氮化矽介質(zhì)層,用作絕緣層、 保護層或活性薄膜;在新型顯示(shì)領域,主要用於生(shēng)成氮化矽和 氮氧化矽半導體膜;在光(guāng)伏(fú)領域,主(zhǔ)要通過 PECVD 工藝(yì)沉積 生長(zhǎng)氮化矽(guī)或氮氧化矽,形成減反射膜以提高太陽光吸收率。下遊泛半導體(tǐ)產業發展拉動市(shì)場擴(kuò)容。需求方麵,近年來(lái)集成 電路/顯示麵板(bǎn)/光伏/LED等產業的發展,不斷拉動對超純氨的 需求,據(jù)QYResearch數據(jù),2026年國內超純氨市場需求將達 到16.0萬噸;供給方麵,據(jù)科利德公司公告,截至(zhì)2023年10月, 國內可統計主要內資企業超純氨產能約6.9萬(wàn)噸,未來可統計產 能規劃高達7萬噸以上;價格方麵,受益光(guāng)伏景氣,國內超純 氨(ān)市(shì)場價從2021年初9000元/噸,上漲至2023年初(chū)最高20000 元/噸(dūn),目前價格回落至16000元/噸。
六氟化鎢(wū):IC迭代拉動市場擴容,2025年或出現供應缺口
高純六氟化鎢用途(tú)廣泛,目前主要應用於大(dà)規模集成電路化學(xué)氣相沉積工藝,其沉積形成的鎢導體膜可用作通孔和接觸 孔的互連線,具(jù)有低(dī)電阻、高熔點(diǎn)的特點,純度一般需要達到5N;其次,通過混合金(jīn)屬的化學氣相沉積工藝製(zhì)得鎢和錸 的複合塗層,應用於太陽能吸收器以及X射線發射電極的製造;同時六氟化鎢也作為電子元器件(jiàn)原材料、聚合催化劑、氟 化劑及光學材料原料等。
集成電路工藝迭代拉動六氟化鎢(wū)市場擴容。據觀研天下,集成電路領域3D NAND層數從32層發展至64層(céng)和128層,六氟 化鎢(wū)用量快速增長,同時存儲芯片(piàn)廠商的產能也在快速拉升。據中船特氣公司公告,2022年國內的六氟化鎢需求量約為 1600噸,在使用量增加(jiā)和下遊產能擴張的(de)雙重因素驅動(dòng)下(xià),預計2025年國(guó)內六氟化鎢的(de)需求量將達到4500噸,2025年國 內供給端將達4030噸產能,或產生供需缺口約(yuē)470噸。
摻(chān)雜用氣:半導體及集成電路製造中的摻雜工藝原材料(liào)
常見摻雜氣包含乙硼烷(wán)、磷烷、砷烷、三氯化硼(péng)等。摻(chān)雜指的是將雜質摻入晶圓中的特定區域,從而改(gǎi)變半導體的導電性和導電類型,形成(chéng)PN結、電阻、歐姆接觸等。由於 矽片本身的載流(liú)子濃度很低,需要導電則需要有空穴或電子,因此引入III、V族元素,誘導出更多的空穴和電子,從而 形成P型半導體或者N型(xíng)半導體。擴散和離子注入是半導體摻雜的(de)兩種主要工藝。擴散是(shì)在合適的溫度和濃度梯度下,用III、V族(zú)元素占據矽原子位置。在一定溫度(dù)下使得雜質元素具有一定能量(liàng),能夠克服阻力進入矽片並在其中做緩慢的遷移運動。離子注入是在真空中將 摻雜用氣電離並加(jiā)速,通過較(jiào)大動能直(zhí)接注入到矽半導體中,也(yě)是目前應用最廣泛的主流摻雜工(gōng)藝。由於摻入(rù)的雜(zá)質不同(tóng),雜質半導體可(kě)以分(fèn)為N型和P型兩大類。N型半導體中摻入雜質為磷或其他五價元素,P型半導體中(zhōng) 摻入(rù)雜(zá)質為硼或其他三價元素。在P型區,主要離子注入元素為硼(péng)、銦,氣體主要為三氟(fú)化硼、乙硼烷(wán)、磷化銦等;在N 型(xíng)區,主要離子注入元素(sù)為砷、磷等,氣體主(zhǔ)要為砷化氫、磷化氫等。


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