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電子特氣的春天快來了，華特氣體們能接住嗎？

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奇偶派 ? 2023-08-03 17:49:27 　來源：奇偶派　E3214G1

圖源：攝圖網

作者|關注半導體的來源|奇偶派(ID：jioupai)

每當我們談及集成電路、顯示面板、光伏能源等國家戰略產業時，關注點往往置于新技術的突破、新材料的演進與相關企業的競爭。但此時，又往往會忽略最普通卻又最不可或缺的原材料，而工業氣體中的電子特氣便是其中一類。

工業氣體是現代工業重要的基礎原料，被廣泛應用于鋼鐵、冶金、石油、化工、電子、醫療等國民經濟的重要行業，被稱為“工業的血液”。而電子特種氣體作為工業氣體的一類細分領域，也被稱作工業氣體“王冠上的明珠”。同時，作為半導體制造的關鍵材料，也被譽為半導體產業的“血液”，會直接影響半導體產品的性能。

就是這樣一類必需的高精工業原料，目前卻有超過八成的市場份額被外資企業壟斷，特別是高端電子特氣，國內自給率更加低下，對我國半導體產業的健康穩定發展形成制約。

但同時，我國特種氣體行業經過多年的發展和沉淀，通過不斷的經驗積累和技術進步，業內龍頭企業已在部分產品上實現突破，達到國際標準，逐步實現了進口替代，特種氣體國產化具備了客觀條件。電子特氣在技術進步、需求拉動、國家政策刺激等多重因素的影響下，國產化進程有望持續向深層次推進。

那么，電子特氣為何能成為半導體產業的“血液”？在這個“長坡厚雪”的賽道中相關生產流程有哪些、相關壁壘又有哪些？因地緣政治等因素面臨“卡脖子”的情況下，企業的技術進展如何，距離國產化究竟有多遠？又有哪些企業值得我們關注呢？

電子特氣成現代工業的“血液”

電子特氣作為氣體行業中的“佼佼者”，脫胎但并不異于它的“母親”，所以，想要了解該細分賽道的相關信息，就需要從其所屬大類——工業氣體講起。

工業氣體，顧名思義，即專門用于工業生產制造的氣體，由于其廣泛的應用，也讓其成為了現代工業必不可少的基礎原材料。而根據純度、性能和用量大小要求的不同，可分為大宗氣體和特種氣體兩大類。

其中，大宗氣體指的是大批量用于工業生產制造的氣體。根據制備方式的不同，可劃分為空分氣體（氧氣、氮氣、氬氣等）與合成氣體（二氧化碳、氨氣、甲烷、乙炔等），主要應用于冶金、機械制造、化工、電力等傳統領域。近年來，新能源產業的高速發展進一步打開了合成氣體的新增長空間，但由于其使用場景較多、相關要求并未很高，導致其純度要求一般低于5N。

而特種氣體則是指那些在特定領域中應用的、對氣體有特殊要求的純氣、高純氣或由高純單質氣體配制的二元或多元混合氣。特種氣體可分為標準氣體和電子氣體，而電子氣體又可分為電子大宗氣體（高純氣體）和電子特種氣體兩大類，其下游廣泛應用于集成電路、面板等新興行業和冶金、化工等傳統行業，氣體純度往往大于5N。

資料來源：前瞻產業研究院

億渡數據，太平洋證券研究院

而之所以電子特氣在如此多的工業氣體中這么“亮眼”，是因為其作為集成電路制造所必需的支撐性材料，正廣泛應用于光刻、刻蝕、成膜、清洗、摻雜、沉積等工藝環節，已經成為了半導體行業的“糧食”和“血液”。

具體而言，在集成電路制造中，根據工藝的不同，電子特氣可分為摻雜用氣體、離子注入氣、清洗用氣等，分別應用于清洗、刻蝕、成膜、光刻等環節中；

在顯示面板生產中，相關成膜工藝均是通過化學或物理氣相沉積、光刻、刻蝕等工藝過程來實現的，讓電子氣體在其中扮演了相當重要的角色；

而在光伏電池生產中，由于其工作本質也是基于太陽光與半導體材料的作用而形成光伏效應，所以擴散、薄膜沉積和刻蝕等工業環節中都有著對電子特氣的應用。其中，雖然制造過程中用到的氣體不足25種，甚至還不到集成電路制造所用電子特氣的一半，但其用量卻遠遠超過半導體行業中的用量。

也正是由于在集成電路、顯示面板、光伏電池三大領域中的廣泛應用，使得電子特氣已經成為了現代高精尖產業所必須的工業原料。但由于其特殊的制備流程、儲存環境、運輸條件，使得電子特氣產業成為了我國尚未邁過的一道“天價”門檻。

繁雜流程構建諸多壁壘

行業已被外企寡頭壟斷

廣泛的應用，并不代表著制備的簡易，反之，電子特氣的主要生產工序包括氣體合成、氣體純化、氣體混配、氣體充裝、氣體分析檢測等，生產流程較長、工藝難度較大。

資料來源：太平洋證券研究院

氣體合成是將原材料在特定壓力、溫度、催化劑等條件下，通過化學反應生成新氣體的過程，一般分為固體反應、固液反應、液相反應和氣相反應，該階段主要為電子特氣制備的前提準備工作。

氣體合成后便是氣體純化，是電子特氣生產中的最核心步驟，也是核心技術瓶頸。隨著集成電路制造工藝的迭代升級，線寬越來越窄，晶體管密度越來越高，對電子特氣的純度、穩定性等指標的要求也越來越高。這也使得電子特氣的純度要求要比一般工業氣體的要求更高，導致純度成為電子特種氣體重要指標之一，直接影響芯片的良品率和可靠性。

純化后，便是將各類氣體進行氣體配比的過程。在平衡氣和各組分氣在分析合格后，會經過管道進入氣體混配裝置流量配比混合，得到高度均勻的、穩定的，且組分濃度值高度準確的氣體產品。

此后，還需經歷氣體充裝與氣體檢測，保證相關配比成分正確、運輸條件穩定后，方可出廠運往需求方。

而這，只是電子特氣主要生產步驟中的核心部分，實際生產中要求更高、難度更大，從技術門檻上便卡住國產化的脖子。此外，國際先發龍頭企業還在認證、資質、資產等各緯度紛紛建立了極深的“護城河”。

技術門檻方面，主要集中于特氣的純度與配置精度。

如前文所述，隨著集成電路制造工藝的迭代，IC制造技術所需電子特氣的純度也在不斷提升，往往保持在99.999%-99.9999%（5N-6N）以上，在更為先進的制程工藝中，電子特氣對于雜質的控制甚至需要達到ppb（10-12）級別。

電子特氣純度要求

資料來源：民生證券研究院

而在技術門檻外，電子特氣下游企業認證周期極長，后來者準入難度極高。電子特氣下游企業主要為集成電路、顯示面板等行業的大型廠商，其生產產品單價高、需求大，導致廠商對電子特氣的產品質量與供應穩定性等方面的要求非常嚴格，通常采用認證采購的方式。

在進入下游客戶供應鏈體系過程中，電子特氣企業需要經過審廠、產品認證等多輪嚴格的審核認證，且由于必須對產品的穩定度進行驗證，認證周期也相對較長。其中，光伏領域客戶認證時間約半年到一年之間，顯示面板領域約為1-2年，集成電路領域客戶最長的認證時間甚至需要2-3年。

此外，在集成電路領域，不同電子特氣之間的相互替代性較弱，廠商與客戶建立合作關系后，便不會輕易更換氣體供應商，同時供應商也會根據客戶需求定制相關氣體，強化合作關系，無形中加高了行業認證壁壘與準入門檻。

同時，生產電子特氣所需自研開發、外部購入設備金額較大，時間跨度較長。由國內上市的氣體公司公告的新增特氣項目資本開支和生產周期可見，電子特氣項目具有投資金額大、投資回收期長的特點，項目平均生產周期在2-3年，擬投入金額基本都超億元規模，平均投資回收期在5-6年。

而在技術、市場向因素外，獲得政策支持也是特氣生產所必需的。工業氣體屬于危險化學品，在其生產、儲存、運輸、銷售等環節均需通過嚴格的資質認證。對企業來說，資質審核的嚴格體現在生產環境、工藝、設備的多次現場評估上，而對生產、管理人員來說，則需要通過相應測試并取得個人資質，方可進行生產。

也正是因為技術、認證周期、資金、資質等數個壁壘，導致目前國際電子特氣的產能已經被壟斷。

國外頭部氣體企業發展歷史悠久，多以大宗氣體生產和設備制造起家，在大宗工業氣體領域基本已形成寡頭壟斷格局，因其資金實力雄厚、研發能力強，拓展的電子特氣品種也相對齊全，且規模大、純度高，與下游廠商構成了十分堅實的合作關系。

2020年全球電子特氣市場份額

資料來源：TECHCET，平安證券研究

相比之下，中國電子特氣產業起步較晚。據億渡數據，2020年海外寡頭占據了我國86%的電子特氣市場份額，國產化率有較大的提升空間。以集成電路領域為例，根據中國工業氣體工業協會數據，現階段集成電路所用的電子特氣中，我國僅能生產約20%的品種，其余品種均依賴進口。

2020年中國電子特氣市場份額

資料來源：億渡數據，平安證券研究所

2023，電子特氣“翻身”之年？

在相關供應幾乎被國際龍頭企業壟斷的情況下，電子特氣的需求在2023年年內或將在集成電路、面板、光伏三大支柱產業的支持下完成逆轉提升。

首先，作為集成電路晶圓制造過程中需求僅次于硅片的第二大耗材，電子特氣的使用占比接近14%，成本占比達到15%，廣泛應用于光刻、刻蝕、成膜、清洗、摻雜、沉積等工藝環節，產品的性能、成品率、集成度等方面均具有重要影響。

2022年半導體市場構成

資料來源：太平洋證券研究院

受益于5G消費電子、汽車電子等領域的需求拉動，近十年來，全球半導體材料市場規模呈現波動向上的態勢。即使在疫情導致經濟下行、供應鏈危機的影響下，仍然保持著較快的行業增速。

而在2022至2023年年內，半導體產業將完成產業級別最大的出清，根據SEMI發布的《世界晶圓廠預測報告》，預計2023年全球晶圓廠設備支出將同比下降22%，不過，按照過去半導體周期的輪回，這也意味著行業低谷已過，至2024年，全球半導體設備投資將快速回暖至920億美元，同比增長21%。隨著全球半導體設備的投資額回升，將帶動包括電子特氣在內的相關材料需求。

全球半導體設備投資額（億美元）

資料來源：SEMI，華安證券研究所

而放眼國內，更是如此，受半導體、芯片國產化浪潮的影響，中國集成電路產業行業規模繼續加快增長，同時，政策也在多方面扶植集成電路的發展，這都將有效拉動國產電子特氣的需求。

2022 年各國半導體設備支出（億美元，%）

資料來源：SEMI，華安證券研究所

與半導體周期見底、重新向上帶來電子特氣景氣度提升不盡相同的是，面板行業中電子特氣需求的提升則是受到周期與技術的雙重推動。

全球顯示面板行業在經歷了2020Q1-2021Q2供需兩旺的漲價周期后，由于全球經濟較疲軟、疫情反復沖擊、供應過剩等因素的影響，價格正式步入下行周期，相關企業經營業績遭受了較大的壓力，大廠產能紛紛出清，相應減少了原材料的采購。

而行至當下，在市場“冰點”過去數個季度之后，全球液晶顯示器面板價格已經企穩，電視面板價格全線調漲，新一輪漲價周期即將開啟，預期2023年下半年顯示面板市場或將迎來改善，進而提升電子特氣的需求。

此外，OLED面板因其優異的綜合性能，在部分領域正逐漸取代LCD。從生產工藝的角度，OLED制造需要的特氣種類遠超LCD。

目前，LCD面板受制于價格和成本管控等原因，一般使用a-Si薄膜晶體管。而OLED由于對成本的敏感性大幅低于LCD，其一般使用LTPS薄膜晶體管。根據OLED industry的研究，生產LTPS薄膜晶體管所需要的電子特氣種類為24種，遠超生產a-Si薄膜晶體管所需的15種，因此，未來隨著OLED滲透率的提升，將對電子特氣品類有著更高的需求。

我國OLED產能（平方千米）

資料來源：華安證券研究所

而在集成電路與面板之外，還有增長確定性最高的光伏電池行業。

據國家能源局統計，2022年中國光伏新增裝機量達87.41GW，同比增長59.2%，進入2023年后，光伏需求增勢保持強勁。據CPIA預測，2023年中國光伏新增裝機保守預測為95GW，樂觀預測為120GW，疊加一定規模的出口預期，預計2023年全年光伏電池產量將達445GW，同比增加29.4%。

而光伏電池片作為半導體中的一類，生產自然也需要電子特氣的參與，無論是晶硅太陽能電池還是非晶硅薄膜光伏電池，都必不可少。

比如硅烷作為一種提供硅組分的氣體源，是將硅分子附著于電池表面最有效的方式，是其他硅源無法取代的特氣產品；硅烷、磷化氫、硼烷、氫氣等作為沉積氣體，可用于非晶硅薄膜太陽能電池制造；含氟電子特氣或強腐蝕性酸堿常作為光伏電池制造中的刻蝕劑。

在三大產業因素的推動下，電子特氣行業即將再迎春天，正是在需求快速攀升的當下，摩拳擦掌、深耕數年的國產電子特氣廠商，也在嘗試著擁抱這樣長坡厚雪的賽道。

電子特氣國產化行至幾何？

那么，國產電子特氣企業能否在強敵林立、壁壘高筑的市場中闖出一番天地？從經濟效益、政策扶持和企業戰略三個角度來看，是必定的。

從經濟效益的角度來看，全球氣體行業形成了德國林德集團、法國液化空氣集團、日本大陽日酸、美國空氣化工產品公司四家巨頭公司壟斷的行業格局，總共占據全球七成以上的市場份額。

而寡頭壟斷自然而然的結果便是超高的利潤率，同時，市場也存在明顯的進入障礙，但只要后來者真正踏足該行業，成功“分到一杯羹”，后期帶來的經濟效應便是巨大的。

從政策扶持的角度來看，電子特氣作為半導體等新興產業的關鍵核心材料，面臨下游市場需求擴張，而進口產品價格高昂、交貨周期長且國際形勢動蕩對電子特氣供應帶來極大的不穩定性，嚴重制約了我國戰略新興產業的健康穩定發展。

為保障我國戰略新興產業關鍵材料穩定供應能力，未來我國氣體行業亟需通過自主創新，增加產品種類，提高國產化率，以早日解決電子特氣受制于人的局面，而政策上也在給予不斷的鼓勵與扶持。

而企業戰略角度來看，國內企業在特氣產品研發生產上進行差異化競爭，各企業側重的研發項目各異，主打“以點擊破，逐漸擴散”的打法。

其中，金宏、華特、凱美等企業高度重視研發能力，逐年提高研發支出，積極推進先進電子材料生產技術突破，目前已在多項制備及純化工藝上達到了國際領先水平，同時在多類電子特氣產品上完成了自主研發生產，實現了進口替代，未來將向更多品類、更高純度的特氣產品突破。

可以說，站在當前時點來看，相比于國外的一流企業，我國電子特氣生產公司仍然存在著極大的差距，大多數企業能“硬碰硬”的只有少數幾種核心產品，配套能力亟待提升。

但是，隨著各電子特氣企業不斷加大研發投入，也有望憑借核心產品向全品類平臺型公司進發，最終實現真正的電子特氣國產化。

其中，華特氣體作為兼具產品研發和客戶優勢，特氣產品種類最完備的上市企業之一，有望先行摘得行業紅利，享受估值快速成長。

華特氣體成立自 1999 年，2005 年確立以特氣作為研發方向，2011 年以半導體用特氣作為主攻方向，目前，公司主營業務以特種氣體的研發、生產及銷售為核心，輔以普通工業氣體和相關氣體設備與工程業務。

公司作為國內第一批以電子特氣為主營業務的公司，是國內最先實現高純六氟乙烷、高純一氧化氮等特氣量產的企業，并逐步實現了高純六氟乙烷、高純三氟甲烷等 50 余種產品的進口替代。在2022年，公司的高純碳氫、高純含硅氣體等產品研發取得進一步突破，以期打破日韓等國外企業的壟斷，截至去年，在研項目新增至53個，公司取得的生產、經營資質覆蓋產品種類超過100 種。

外部認證方面，2017年和2021年，公司自主研發的光刻混合氣先后通過了全球最大光刻機制造商ASML和EUV開發商GIGAPHOTON的認證，是目前國內唯一一家光刻氣產品同時通過兩大頭部外企認證的公司。

國內客戶方面，伴隨著純度、精度和穩定度持續提高以及市場開拓的深入，公司產品獲得了下游相關產業一線知名客戶的廣泛認可，并實現了對國內8寸以上集成電路制造廠商超過 80%的客戶覆蓋率，解決了中芯國際、華虹宏力、長江存儲、京東方等客戶多種氣體材料供應問題，是國內進度最快的電子特氣企業之一。

而伴隨著電子特氣業務的深化，公司業績保持增長態勢，特氣業務也逐漸成為主導。2018-2022年間，公司營收由8.18億元提升至18.03億元，歸母凈利潤由0.68億元提升至2.06億元，年均復合增速分別達到21.85%、31.93%。分產品來看，2022年公司電子特氣營收與毛利占比分別達到 73%、84%，創出新高。