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半导体系列之电子气体投资机会
电子用特种气体由于其独特的产品特性、较大的市场空间以及较快的国产替代进度,很可能会成为电子材料国产化替代大潮下最早实现全面国产化替代的细分领域
为了让大家系统的了解半导体行业的现状和国内企业所处的阶段,《每日财报》在过去的一段时间内持续推出了半导体系列的文章,比如说光刻胶、硅材料等,今天继续为大家介绍一种半导体的组成材料——电子气体,在构成半导体的所有材料中,电子气体占到了13.3%的比重,仅次于硅材料,排名第二。
工业上把常温常压下呈气态的产品统称为工业气体产品,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的地位和作用。根据制备方式和应用领域的不同,可分为大宗气体和特种气体,大宗气体主要包括氧、氮、氩等空分气体及乙炔、二氧化碳等合成气体,对气体纯度要求并不高,主要用于冶金、石化、煤化工、钢铁,而特种气体品种较多,主要包括高纯气体、混合气体等,主要用于电子、光伏、医疗等新兴领域,制作半导体所用的电子气体就属于特种气体。
国产替代空间巨大
电子用特种气体(简称电子特气)是特种气体的一个重要分支,是集成电路(IC)、显示面板(LCD、OLED)、光伏能源、光纤光缆等电子工业生产中不可或缺的关键性原材料,广泛应用于薄膜、光刻、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺,其质量对电子元器件的性能有重要影响。
我国高纯电子气体主要应用于集成电路、显示面板、LED 以及太阳能领域,其中,集成电路和显示面板对电子气体的需求共占下游总需求的79%。
资料来源:前瞻产业研究院
《每日财报》注意到,在半导体领域,根据成分与用途的不同,可以将电子特气大致分为七种:掺杂用气体、外延晶体生长气、离子注入气、刻蚀用气体、气相沉积(CVD)气体、平衡/反应气体、掺杂配方气体等,有些气体只用在一个环节,有些气体在多个环节都有应用。
随着我国经济结构调整,新兴产业,特别是计算机、消费电子、通信等产业规模持续增长,大大拉动了对上游集成电路需求。近几年我国从国家信息安全战略层面不断加大对集成电路产业的政策支持力度,同时,伴随国内集成电路技术的积累,国内近几年集成电路产业规模持续增长,2014年至2019年期间复合增长率达到13.45%,2019年的产值已达到1494.8亿。另一方面,随着半导体制程节点的进一步缩小,每片晶圆的成本越来越高,特种气体的消耗量也逐渐增多。逻辑芯片随着制程节点的缩小,特种气体消耗量增长率达20%,存储芯片特种气体消耗量增长率为1%。
据中国产业信息网的数据,2018年全球集成电路用电子气体的市场规模达到45.12亿美元,同比增长 16%,中国集成电路用电子特气的市场规模约4.89亿美元。随着中国大陆地区半导体、显示面板等主要电子元器件的新增产能扩张,以及电子化工材料的进口替代需求,国内电子气体行业将会迎来高速增长。
快速发展的半导体集成电路行业对上游的电子材料需求十分之大,随着近年来国家不断地出台政策扶持,多家 12寸晶圆厂已经完工并投产,同时8寸、6 寸晶圆厂也仍然在兴建中,其中国产厂商能够为6 寸、8 寸厂提供电子气体,但随着制造工艺制程进步,对电子气体质量的稳定性要求也越来越苛刻,从 28 纳米走到7纳米,产品的金属杂质要求须下降100倍,污染粒子的体积也必须要缩小4倍,12 寸厂需要的电子气体纯度通常为6N级(99.9999%)以上,国内厂家的质量很难到要求。
与其他众多电子化工材料(ECM)类似,目前全球电子气体市场主要被几家海外龙头企业垄断,中国特种气体于20世纪80年代随着电子行业的发展而逐渐兴起,虽然发展迅速,但如今国内厂商特气产品与国外相比仍较单一,且级别不高。在我国集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等高端领域,海外大型气体公司占据了将近 80%的市场份额,主要包括美国空气化工集团、液化空气集团、太阳日酸株式会社、普莱克斯集团、林德集团等。
资料来源:卓创资讯
国内领军企业——华特气体和昊华科技
作为关键性原材料,特种电子气体的产品质量对下游产业影响很大,例如对晶圆加工生产商而言,若生产用的气体产品发生质量问题,将导致整条生产线产品报废,造成巨额损失。因此,精密化程度非常高的大规模集成电路厂商对气体供应商的选择都会非常审慎和严格。国内外企业市场份额占比悬殊的主要缘由之一便是难以在短期内弥补的技术差距。特种电子气体生产是一个系统工程,涉及到气体的深度提纯技术、痕量杂质分析检测技术、气瓶的内表面处理技术、有毒尾气的解毒处理技术等。
但与国外公司相比,国内电子特气公司在运输成本、产品价格方面均具备竞争优势。运输成本方面,特种气体作为危险化学品,其产品包装和运输均有严格的规定,部分产品的进出口受相关国家管制,而国内企业物流成本低,可以做到供货及时;产品价格方面,国产高纯气体产品均价只有国际价格的60%左右。在《每日财报》看来,只要技术水平能够突破,那么本土企业具备天然的竞争优势,当下重点关注华特气体和昊华科技两家公司。
华特气体自2011年成功实现高纯六氟乙烷的进口替代之后,每年都会有新产品研发成功,2014年有6款新产品研发成功,最近几年保持每年研发推出 2-3 种新气体的节奏,从产品突破到实现量产一般需要1-2年的时间。公司现有特种气体产品230余种,其中高纯四氟化碳、高纯六氟乙烷、光刻气、高纯二氧化碳、高纯一氧化碳、高纯氨、高纯一氧化氮等近20种产品在国内集成电路、显示面板等领域实现了进口替代,目前已经成为国内电子气体的龙头公司。
根据公司的客户名单,目前产品已广泛应用于中芯国际、长江存储、华虹宏力、台积电、华润微电子、京东方、柔宇科技、中电海康、晶科能源、晶澳太阳能、武汉长飞、德州仪器(成都)等国内一线知名企业。华特气体现在的在研气体项目13种,其中8寸片气体10 种、12寸片气体3 种,主要涉及光刻、蚀刻、清洗、沉积等环节,基本均用于进口替代,目标非常明确。
电子级高纯六氟化硫是一种理想的电子蚀刻剂,被大量应用于半导体、显示面板加工过程中的干刻环节。昊华科技下属的黎明院是国内最早从事六氟化硫研发的企业,也是国内仅有的高纯度六氟化硫研制企业,同时,公司下属的黎明院与韩国大成合作,开展三氟化氮产品的研制工作。公司产品已成功实现进口替代,成为京东方等国内一线客户的稳定合作伙伴。
随着半导体及平板产业的产能陆续向大陆转移,我国目前已经成为全球最大的半导体和平板显示市场,与之相配套的电子化学品将迎来高景气周期,电子用特种气体(简称电子特气)由于其独特的产品特性(适宜本地化生产)、较大的市场空间(是半导体制造中第二大材料)以及较快的国产替代进度,很可能会成为电子材料国产化替代大潮下最早实现全面国产化替代的细分领域,相关公司值得关注。

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