近日，法國液化空氣集團(tuán)宣布計(jì)劃投資2.5億美元在美國愛達(dá)荷州新建一家工業(yè)氣體工廠，為美光科技提供超純氮和其他氣體，該工廠預(yù)計(jì)將于2025年底投入運(yùn)營。液化空氣集團(tuán)美洲區(qū)CEO表示:“這項(xiàng)投資將支持尖端存儲(chǔ)芯片的生產(chǎn)，特別是滿足人工智能對(duì)計(jì)算能力日益增長(zhǎng)的需求?！泵拦饨衲觊_始量產(chǎn)用于英偉達(dá)最新AI芯片的高帶寬存儲(chǔ)器(HBM)半導(dǎo)體。

受國際形勢(shì)影響，電子氣體中的氖氣、鈀、六氟-1,3-丁二烯（C4F6）等自2022年開始供應(yīng)緊張、價(jià)格上漲，電子氣體也因此受到行業(yè)普遍高度關(guān)注。

電子氣體在半導(dǎo)體制造的應(yīng)用

近年來，隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，電子氣體在半導(dǎo)體行業(yè)中的地位日益凸顯。在構(gòu)成半導(dǎo)體的所有材料中，電子氣體占到了13.3%的比重，僅次于硅材料，排名第二。

廣義的“電子氣體”指電子工業(yè)生產(chǎn)中使用的氣體，是最重要原材料之一。狹義的“電子氣體”特指電子半導(dǎo)體行業(yè)用的特種氣體。其分為純氣體、高純氣和半導(dǎo)體特殊材料氣體三類，是集成電路、平板顯示、發(fā)光二極管、太陽能電池等半導(dǎo)體行業(yè)生產(chǎn)制造過程中不可或缺的關(guān)鍵性化工材料，被廣泛的應(yīng)用于清洗、刻蝕、成膜、摻雜等工藝。其質(zhì)量對(duì)電子元器件的性能有重要影響。

在半導(dǎo)體工藝中，從芯片生長(zhǎng)到最后器件的封裝，幾乎每一步、每一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開電子特氣，因此電子氣體被稱為半導(dǎo)體材料的“糧食”。

集成電路制造需經(jīng)過硅片制造、氧化、光刻、氣相沉積、蝕刻、離子注入等工藝環(huán)節(jié)，僅需要使用的純氣就超過50種，混合氣體種類更多，且每一種氣體僅應(yīng)用在特定的工藝步驟中。此外，在顯示面板、LED、太陽能電池片、光纖光纜等器件的制造中的不同工藝環(huán)節(jié)均會(huì)用到多種特種氣體。

此前日本對(duì)韓國實(shí)施出口限制的高純度氟化氫是半導(dǎo)體用的刻蝕氣體，主要用于晶圓表面清洗、芯片加工過程的清洗和腐蝕。

當(dāng)前特種氣體已成為高科技應(yīng)用領(lǐng)域和戰(zhàn)略新興行業(yè)發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ)原材料。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有特種氣體的種類達(dá)260余種，隨著非低溫氣體分離技術(shù)（吸附、膜分離）、混配技術(shù)和提純技術(shù)的發(fā)展，更多的特種氣體產(chǎn)品將逐步走向市場(chǎng)。


反抗巨頭壟斷，不少企業(yè)開始自研替代

目前，全球特種氣體市場(chǎng)大都被大型氣體公司如美國空氣、德國林德、法國液化、日本大陽所壟斷。在近幾年的半導(dǎo)體用電子氣體價(jià)格漲幅中，以氖氣最為明顯。針對(duì)這種情況，臺(tái)積電、三星、SK海力士、美光等紛紛做出最新對(duì)策。

今年三月消息，三星在全球首次在芯片生產(chǎn)中使用回收的氖氣，以穩(wěn)定稀有惰性氣體的成本和供應(yīng)。目前，該公司消息顯示已成功將回收的氖氣用于芯片量產(chǎn)，且不會(huì)降低芯片質(zhì)量。三星表示，計(jì)劃從明年開始使用回收氣體來滿足光刻工藝75%的氖氣需求（包括存儲(chǔ)芯片和代工業(yè)務(wù)），從而大幅減少對(duì)進(jìn)口氖氣的依賴。

此外，三星正在與本土企業(yè)TEMC緊密合作，開發(fā)可立即用于芯片制造的高質(zhì)量回收氖氣。經(jīng)過多次試驗(yàn)與驗(yàn)證，再生氖氣的性能已達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即在三星完成氣體回收后，再由合作伙伴進(jìn)行純化處理，以確保其質(zhì)量和穩(wěn)定性，預(yù)計(jì)不會(huì)對(duì)產(chǎn)品效能產(chǎn)生任何影響。

SK海力士方面，早在2022年，SK海力士就表示成功實(shí)現(xiàn)氖氣的首次本土化，當(dāng)時(shí)工藝引進(jìn)比重已擴(kuò)大到40%。SK海力士計(jì)劃到2024年為止，將氖氣本土化比重提高到100%。在這個(gè)過程中，SK海力士與半導(dǎo)體用氣體制造企業(yè)TEMC、浦項(xiàng)制鐵合作，一直在摸索在韓國國內(nèi)生產(chǎn)氖氣的方法。

今年4月消息，繼三星電子之后，SK海力士和TEMC也在共同開發(fā)氖氣回收技術(shù)，據(jù)SK海力士預(yù)計(jì)，通過減少對(duì)氖氣進(jìn)口的依賴，該技術(shù)每年可節(jié)省3000萬美元。據(jù)悉，SK海力士和特種氣體生產(chǎn)商TEMC已經(jīng)合作一年多來開發(fā)氖氣回收技術(shù)。

此外，多家大廠包括臺(tái)積電、聯(lián)電、美光等均都開始尋求稀有氣體自產(chǎn)或本地化供應(yīng)的廠商。臺(tái)積電方面，2022年就有行業(yè)消息顯示，臺(tái)積電正在與多家氣體供應(yīng)商合作，在三到五年內(nèi)探索在中國臺(tái)灣本地生產(chǎn)氖氣。當(dāng)時(shí)報(bào)道指出，臺(tái)積電正在評(píng)估供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，并制定了大約未來五年的連續(xù)性計(jì)劃，以確保能夠采購2000多種芯片制造所需的材料和化學(xué)品，以滿足建廠和擴(kuò)充產(chǎn)能計(jì)劃。

聯(lián)電方面已與氖氣供應(yīng)商泰實(shí)科技簽訂長(zhǎng)約，提前鎖定產(chǎn)能、鎖定價(jià)格，聯(lián)電也是首家提前下手保證關(guān)鍵氣體供應(yīng)的晶圓代工廠。

存儲(chǔ)大廠美光也聲明稱，氖氣供應(yīng)可能中斷的風(fēng)險(xiǎn)令半導(dǎo)體行業(yè)感到擔(dān)憂。不過美光表示，公司在惰性氣體的采購上已多元化，主要來自歐盟、美國和亞洲等各地供應(yīng)商。此外，公司還保持了適當(dāng)?shù)亩栊詺怏w庫存，并與主要供應(yīng)商簽訂了多項(xiàng)長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議。


國產(chǎn)替代潛力

電子氣體行業(yè)的景氣度與半導(dǎo)體行業(yè)密切相關(guān)。電子氣體在半導(dǎo)體制造中的重要性導(dǎo)致了它與半導(dǎo)體行業(yè)整體景氣度高度一致。最近幾年，中國電子氣體市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)，尤其是電子特種氣體市場(chǎng)增速更加顯著。

根據(jù)研究機(jī)構(gòu)TECHCET的數(shù)據(jù)，2022年全球電子特氣市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到50.01億美元，同比增長(zhǎng)10.20%，創(chuàng)下歷史新高。預(yù)計(jì)到2025年，全球電子特氣市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到60.23億美元，均增速為6.39%，行業(yè)前景廣闊。國內(nèi)市場(chǎng)也呈現(xiàn)出強(qiáng)勁增長(zhǎng)趨勢(shì)，2022年我國電子特氣市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到231億元，同比增長(zhǎng)6.94%。

電子氣體行業(yè)具備巨大的國產(chǎn)替代潛力，部分特種氣體目前還依賴進(jìn)口。然而，這也為國內(nèi)企業(yè)提供了突破口，一旦成功突圍，將有機(jī)會(huì)占領(lǐng)市場(chǎng)份額，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。多家券商對(duì)電子氣體行業(yè)持樂觀態(tài)度。

在內(nèi)資廠商中，中船特氣、華特氣體、南大光電、昊華科技、金宏氣體等為零售氣市場(chǎng)的重要企業(yè)。國內(nèi)特種氣體企業(yè)逐漸增多，但是仍在發(fā)展各自優(yōu)勢(shì)的氣體品類，一般來說國內(nèi)企業(yè)往往專注于一類氣體的產(chǎn)品線和應(yīng)用領(lǐng)域，尚未形成覆蓋多個(gè)工藝環(huán)節(jié)的特種氣體解決方案供應(yīng)商。例如金宏的優(yōu)勢(shì)品種為超純氨、高純氧化亞氮、正硅酸乙酯、高純二氧化碳等特種氣體、電子級(jí)氧、氮等，主要應(yīng)用在沉積環(huán)節(jié)，而中船特氣主要優(yōu)勢(shì)為含氟氣體，主要用在刻蝕環(huán)節(jié)。

過去國內(nèi)氣體企業(yè)與國外巨頭存在較大技術(shù)代差，2022年我國電子特氣國產(chǎn)化率僅14.2%，2025年我國電子特氣國產(chǎn)化率有望提升至25%。


大宗氣體業(yè)務(wù)資產(chǎn)重，寡頭格局明顯

電子大宗氣體業(yè)務(wù)項(xiàng)目投資金額高。電子大宗氣體用量較大，要求全時(shí)供應(yīng)，一般以現(xiàn)場(chǎng)制氣模式供氣，且大宗氣站建設(shè)資金投入規(guī)模較大。電子特種氣體供應(yīng)有多品類、小批量和高批次的特點(diǎn)，以零售瓶裝儲(chǔ)槽供氣為主，企業(yè)制氣項(xiàng)目建設(shè)投資規(guī)模水平相對(duì)較低。以廣鋼氣體為例，截至2022年公司主要電子大宗現(xiàn)場(chǎng)制氣項(xiàng)目預(yù)算投資額均超過1億元，其中長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)項(xiàng)目高達(dá)4.37億元。同期，華特氣體與金宏氣體的多數(shù)電子特氣項(xiàng)目預(yù)算投資額在千萬元級(jí)別，投資額最高的大型生產(chǎn)項(xiàng)目在1億元水平左右。上述兩家企業(yè)也已開展電子大宗業(yè)務(wù)，其項(xiàng)目預(yù)算投資水平遠(yuǎn)高于同企業(yè)的電子特氣項(xiàng)目，通用工業(yè)氣體龍頭杭氧股份的各類項(xiàng)目投資水平也具有類似特征。

以電子大宗氣體業(yè)務(wù)為主的氣體供應(yīng)商資本開支強(qiáng)度較大。由于項(xiàng)目投資金額較高，相較于以電子特氣業(yè)務(wù)為主的企業(yè)，以電子大宗氣體業(yè)務(wù)為主的供應(yīng)商資本支出強(qiáng)度較大。廣鋼氣體與華特氣體近年來營業(yè)收入水平相近，前者以電子大宗氣體為主要產(chǎn)品，資本開支占營業(yè)收入比例高，2022年和2023年前三季度均達(dá)到50%以上，后者以電子特氣為主要產(chǎn)品，同期資本開支穩(wěn)定在2億元左右，占營業(yè)收入比例低于20%。

大宗氣體供應(yīng)商資本實(shí)力要求高，固定資產(chǎn)和在建工程價(jià)值高，整體資產(chǎn)規(guī)模大。大宗氣體項(xiàng)目不僅投資金額高，且回收期限長(zhǎng)，需要企業(yè)充足的資本實(shí)力，并對(duì)融資能力和現(xiàn)金流管控有一定要求。因此，大宗氣體供應(yīng)商整體資產(chǎn)規(guī)模往往更大，其中高價(jià)值的固定資產(chǎn)和在建工程的貢獻(xiàn)也更高。

受益于5G、人工智能、消費(fèi)電子、汽車電子等領(lǐng)域的需求拉動(dòng)，全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)波動(dòng)向上的態(tài)勢(shì)。電子特氣下游三大領(lǐng)域齊頭并進(jìn)，半導(dǎo)體制造伴隨AI技術(shù)發(fā)展與日俱增，顯示面板在下游消費(fèi)電子逐步復(fù)蘇下穩(wěn)步增長(zhǎng)，光伏電池受行業(yè)高政策紅利拉動(dòng)影響快速提升。電子特氣行業(yè)國產(chǎn)替代市場(chǎng)空間廣闊，市場(chǎng)規(guī)模有望保持高速增長(zhǎng)。