多维度探讨电子气体行业发展情况

1、写在前面：硅烷科技申报北交所，电子特气业内公司加速扩产据北交所公告称，河南硅烷科技发展股份有限公司在审议的发行人之中。硅烷科技是一家从事氢硅材料产品研发、生产、销售和技术服务的专业公司，目前主要产品为氢气（工业/高纯氢）与电子级硅烷气，其中电子级硅烷气是半导体制造中的常见材料。硅烷科技于 2017 年11 月建成百吨级硅烷法制备电子级多晶硅中试项目，该项目使用自产的高纯硅烷为原料，成功生产出棒状多晶硅，为高纯多晶硅量产奠定了坚实的基础。此外，据硅烷科技招股书披露，硅烷科技本次募投项目中包含 500 吨/年半导体硅材料项目。硅烷科技所处的电子特气行业中，华特气体、金宏气体分别于 2019 年和

2、2020 年募集资金用于扩大公司的特种气体产能，南大光电也于近日发布可转换债募资说明书，旨在为公司的电子级三氟化氮、高纯磷烷、砷烷产品扩产。表 1：近期电子特气行业公司的募投项目情况（万元）募资方序号项目名称总投资额募资投入额1硅烷装臵冷氢化系统技改项目19,412.1819,000.003补充流动资金9,000.009,000.00合计78,135.9160,000.001年产 45 吨半导体先进制程用前驱体产品产业化项目11,000.007,000.002年产 140 吨高纯磷烷、砷烷扩产及砷烷技改项目10,000.008,000.00南大光电3乌兰察布南大微电子材料有限公司年产 7200

3、T电子级三氟化氮项目100,000.0050,000.004补充流动资金25,000.0025,000.00合计146,000.0090,000.00硅烷科技2500 吨/年半导体硅材料项目49,723.7332,000.00硅烷科技招股书、南大光电可转债说明书，电子特种气体又称电子特气，是电子气体的一个分支，相较于传统工业气体，纯度更高，其中一些具有特殊用途。电子特气是工业制造不可或缺的基础原材料，近年来随着下游电子半导体行业的快速发展，电子特气重要性愈发凸显。本片报告我们将聚焦于电子特气行业，着重围绕着以下三个思考进行行业发展的探究分析。思考一：什么是电子特气，其重要性如何？思考二：电子特

4、气的市场空间和规模、增长逻辑如何？思考三：电子特气的竞争格局以及各个公司的业务情况如何？思考一：什么是电子特气，其重要性如何？明辨概念：电子特气是专用于电子半导体领域生产的特种工业气体工业中，把常温常压下呈气态的产品统称为工业气体。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，工业气体可以分为空分气体和其他工业气体。空分气体主要通过分离空气制取，主要品种包括氧气、氮气和氩气，该等气体品种是空气的主要成分，在常温下均为气态，在空气中的体积占比一般为 20.95%、78.08%、0.93%。其他工业气体包括合成气体和特种气体，合成气体主要指乙炔、氢

5、气、二氧化碳，该等气体的制备方法与空分气体截然不同，应用领域也有较大差别，特种气体一般是指在部分特定领域应用的气体产品。（来源：侨源气体招股意向书）图 1：工业气体产品分类资料来源：侨源气体招股意向书，根据纯度和用途又可以细分为高纯气体、标准气体和电子特种气体，如氦气、氖气、氙气、臭氧等。特种气体用量虽小，但对纯度、杂质含量等指标有较高要求，经济价值较高。根据侨源气体招股意向书，在工业气体产品中，空分气体应用领域最为广泛、使用量最大，占据最主要的市场份额，约占全部工业气体产品的 90%以上。图 2：大宗气体&特种气体各家公司招股书，制图广义的“电子气体”指可用于电子工业生产中使用的气体，是最重

6、要原材料之一，狭义的“电子气体”特指可用于电子半导体领域生产的特种气体。电子气体按门类可分为纯气、高纯气、半导体特殊材料三大类，其中高纯气体主要用做稀释气和运载气，特殊材料主要用于外延、掺杂和刻蚀工艺。电子气体按照纯度等级和使用场合，可分为电子级、LSI（大规模集成电路）级、VLSI（超大规模集成电路）级和 ULSI（特大规模集成电路）级。战略性新兴产业分类（2018）按用途将电子气体分为电子特种气体和电子大宗气体。其中，电子特种气体在电子产品制程工艺中广泛应用于化学气相沉积（VCD）、离子注入、光刻胶印刷、扩散、刻蚀、掺杂等工艺。图 3：电子气体分类金宏气体招股说明书，制图从电子气体特性来看

7、，气体纯度是特种气体产品的核心参数，要求超纯、超净。超纯要求气体纯度达到 4.5N、5N 甚至 6N、7N，超净即要求严格控制粒子与金属杂质的含量，通常要求金属元素净化到 10-9 级至 10-12 级。纯度每提升一个 N 以及粒子、金属杂质含量浓度每降低一个数量级都将带来工艺复杂度和难度的显著提升。在特种气体的各个应用领域中，电子半导体领域对特种气体的纯度和质量稳定性要求最高。在电子半导体领域，特种气体广泛用于集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏等行业，近年来下游产业技术快速更迭，特别是在集成电路制造领域，制程节点不断减小，从 28nm 制程到 7nm 制程，晶圆尺寸从 8寸晶圆到 1

8、2 寸晶圆。作为集成电路制造的关键材料，伴随着下游产业技术的快速迭代，特种气体对纯度和精度的要求持续提高，比如在纯度方面，普通工业气体要求在 99.99%左右，但是在先进制程的集成电路制造过程中，气体纯度要求通常在 6N（99.9999%）以上。图 4：不同工业气体纯度要求华特气体、侨源气体等，从制作工艺来看，特种气体在生产过程中涉及合成、纯化、混合气配臵、充装、分析检测、气瓶处理等多项工艺技术。气体纯化是通过精馏、吸附等方式将气体原材料精制成更高纯度的气体产品。气体合成是将原材料在特定压力、温度、催化剂等条件下，通过化学反应得到气体产品。空气分离是利用空气分离设备，通过低温精馏等方式分离生产

9、氮气、氧气等空分气体。气体充装是以加压泵（压缩机）通过自动控制（PLC）连锁压力、流量、温度的方式将产品气体充填进气瓶、长管拖车、管束式集装箱等包装容器。气体混配是使平衡气和各组分气在分析合格后经管道进入气体混配装臵，根据客户需求的混配比例，调节各组分气及平衡气的比例进行混合。气体检测是将样品通入分析仪器进行分析，经过电脑数据处理软件处理后得到样品分析数据。钢瓶处理是根据载气性质及需求的不同，对气瓶内部、内壁表面及外观进行处理的过程，以保证气体存储、运输过程中产品的稳定。气体纯化工艺气体合成工艺（以高纯氢为例）表 2：电子气体制作工艺图示气体分离工艺气体充装工艺气体混配工艺气体检测工艺 钢瓶处

10、理工艺（以 40L 钢瓶为例）金宏气体招股说明书，从供应模式来看，特种气体供应模式一般可分为零售供气与现场制气两类，此外还包括 TGCM 等新兴服务模式。零售供气即气体供应商为满足小批量用户需求而生产独立气体产品，通过槽瓶、钢瓶、杜瓦瓶等方式分别向多个客户销售的经营模式，具体来看分为瓶装气业务 和储槽气业务，其中储槽气体业务广泛适用于电子半导体、化工、机械制造等领域。现场制 造气主要是为了满足大规模用气需求，而在客户端建造现场制气装臵，通过管网供应气体。TGCM 是 Total Gas and Chemical Managemen（t 全面气体及化学品运维管理服务）的简称，是指气体供应商为半导

11、体制造商提供的一整套气体及化学品综合服务，包括产品管理、设备管理、工程和技术支持服务、分析服务、信息管理服务以及废物管理等。由于半导体制造领域应用的特种气体和化学品品种繁多，全球知名的集成电路制造厂商及面板厂商多釆用 TGCM 的模式，把生产工厂内的气体和化学品的管理配送等工作分包给专业的气体公司。 TGCM 应用模式更多体现在半导体制造领域的大型制造公司。表 3：特种气体供应模式业务模式规模客户群零售供气 瓶装气业务限于小批量气体用户行业不限储槽气业务满足中等规模电子半导体、化工、机械制造、食品、医疗健康现场制气满足大规模用气需要化工、炼油、电子半导体、金属冶炼加工TGCM满足大型半导体制造

12、商需求半导体金宏气体招股说明书，角色定位：工业制造不可或缺，下游对接多种行业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，广泛应用于集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏、医疗健康、节能环保、新材料、新能源、高端装备制造、食品、冶金、化工、机械制造等新兴行业及国民经济的基础行业，对国民经济的发展有着战略性的支持作用，被喻为“工业的血液”。近年来，随着电子工业的快速发展，电子气体在半导体行业中的地位日益凸显，电子气体是仅次于硅片的第二大市场需求半导体材料，占比达到 14.1%。在电子器件的生产过程中，从单个芯片生成到最后器件的封装，电子气体几乎渗透到集成电路生产每个环节，

13、对集成电路产品的性能、集成率、良品率产生重大影响。电子气体纯度每提高一个数量级，都会极大地推动半导体器件品质的飞跃，而电子气体的纯度一旦出现问题，可能就会造成芯片的各种缺陷，甚至污染整个产线。图 5：2020 年半导体制造材料市场规模占比大硅片气体光掩膜光刻胶及配套试剂 抛光液和抛光垫 湿化学品溅射靶材其他3, 3%4, 4%7.2, 7%13.2, 13%32.9, 33%中国半导体行业协会，13, 13%12.6, 13%14.1, 14%从产业链来看，工业气体行业原材料是空气、工业废气、基础化学原料等，其上游行业是气体分离及纯化设备制造业、基础化学原料行业、压力容器设备制造业等。下游领域

14、包括冶金、化工、机械制造等传统行业，以及半导体、显示面板、LED、光伏、医疗健康、光纤光缆等新兴行业，目前以传统钢铁、石化、电子产品和其他化学产品为主。图 6：工业气体行业链条硅烷科技招股说明书，制图2019 年，在工业气体市场中用于钢铁工业的工业气体约占中国市场总量的 24%，规模为 355亿元；用于石化工业的气体需求占 13.20%；用于电子产品的工业气体约占 11%；其他化学工业需求占市场总量的 10%。随着工业气体在半导体、医疗保健、光伏等领域的广泛应用，这些领域对工业气体的需求总量将会进一步增加。图 7：2019 年中国工业气体下游需求分布情况（亿元，%）钢铁石化电子产品其他化学产品

15、其他355, 24%620, 42% 195, 13%前瞻产业研究院，151, 10% 156, 11%在半导体制造的清洗、沉积、光刻、刻蚀、掺杂等各个环节中，都有对应的电子特种气体的参与。表 4：半导体生产各环节对应的电子气体用途主要产品CVD 气体氨气、氧化亚氮、磷化氢、硅烷、六氟化钨、二氯氢硅、三氯氢硅光刻胶印刷气体氟气、氪气、氖气掺杂用气体磷烷、砷烷、三氟化磷、五氟化磷、三氟化砷、五氟化砷、三氯化硼、乙硼烷刻蚀用气体四氟化碳、三氟甲烷、三氟化氮、全氟丙烷、一氧化碳、锗烷扩散用气体砷烷、磷烷、硼烷、三氯化磷、三氯化硼、三氯氧磷离子注入用气体四氟化硅、砷烷、磷化氢、氟化磷、氟化砷CNKI，

16、清洗：为了防止制造过程中的尘粒、金属的污染造成的集成电路的损坏，在半导体制作过程中的高温扩散、离子注入环节前，均需要进行清洗工作。传统含氟清洗气体主要包括四氟化碳、六氟乙烷、八氟丙烷、八氟环丁烷、六氟化硫、三氟化氮等品种，在半导体清洗中，主要以原位六氟乙烷与四氟化碳等全氟氮化合物清洗为主。沉积：化学气相沉积（CVD）是一种较为常用的薄膜沉积方法，在真空或惰性氛围下，综合利用能源，使气态物质在固体的热表面上发生化学反应，形成稳定的固态物质，并沉积在晶圆片表面，这一过程中常用的电子气体有四氢化硅、二氯二氢硅、三氯氢硅、四氯硅烷、正硅酸乙酯、氨气、氧化亚氮、六氟化钨、氢气、氧气等。不同的沉积薄膜过程

17、中会用到不同的电子气体：沉积多晶硅薄膜，通常需要用硅烷进行高温反应；沉积氮化硅薄膜，会用到氯化硅和氨气等；沉积二氧化硅薄膜会采用烷氧基硅烷或硅烷分解法；在钨沉积中使用六氟化钨、硅烷，而氮化钛薄膜制备中需要四氯化钛和氨气等。光刻：光刻气体（镭射气体）会在受到高压激发后形成等离子体，电子跃迁产生的光线经过聚合、滤波等过程，就变成了光刻机的光源。利用这一光源，可以除去特定部分的薄膜，从而将设计好的电路图形从光刻板上转移到晶圆片表面的光刻胶上。光刻气体一般是一种稀有气体与氟之间的不同比例的混合气，根据光刻光源波长的不同而不同，常见光刻气包含氩气/氟气/氖气混合气、氪气/氖气混合气、氩气/氖气混合气、氪

18、气/氟气/氖气混合气等等。刻蚀：蚀刻就是把基片上无光刻胶掩蔽的加工表面如氧化硅膜、金属膜等蚀刻掉，而使有光刻胶掩蔽的区域保存下来，这样便在基片表面得到所需要的成像图形。一般在进行刻蚀工艺过程中会使用辅助气体进行辅助反应，以此来调节离子浓度，影响刻蚀速率。蚀刻气体通常多为氟化物气体,例如四氟化碳、全氟丁二烯、三氟化氮、六氟乙烷、全氟丙烷、三氟甲烷等。其中四氟化碳是目前电子工业中用量最大的等离子刻蚀气体，针对不同的薄膜，需要选择不同的刻蚀气体：刻蚀二氧化硅薄膜，通常是采用含有氟化碳的四氟化碳、三氟甲烷、六氟乙烷、六氟化硫和八氟丙烷等刻蚀气体；对氮化硅薄膜使用四氟化碳或加入了氧气、六氟化硫和三氟化氮

19、等的四氟化碳混合气体进行刻蚀；对金属薄膜刻蚀，除采用氯气外，还要加入四氯硅烷、三氯化硼、三溴化硼、四氯化碳、三氟甲烷等卤化物；钨刻蚀使用的气体主要是六氟化硫、氩气及氧气。掺杂：根据掺入的杂质不同，半导体可以分为 N 型和 P 型两大类。N 型半导体中掺入杂质为磷或其他五价元素，常用的三价掺杂气体有乙硼烷、三溴化硼、三氟化硼等；P 型半导体中掺入杂质为硼或其他三价元素，常用的五价掺杂气体有磷化氢、三氯氧磷、三氢化砷、五氯化锑等，掺杂工艺主要有扩散和离子注入两种。图 8：电子气体在半导体生产流程中的应用CNKI，制图行业应用：应用方向多样化，半导体领域应用值得关注从应用方向来看，工业气体具体应用方

20、向和应用领域多种多样，可应用于切割焊接、保护气体、冷冻保鲜、反应中和、环保、促进生长、检测及比较、杀菌治疗、综合手段等多种方向，应用领域包括机械加工、玻璃制造、航空航天、超导、食品加工、化学保护、环境处理、农林牧渔养殖、医疗、制造等多种不同场景。表 5：工业气体具体行业应用方向和领域应用方向应用领域切割、焊接的介质机械加工、玻璃制造、电光源工业、航空、航天、航海、食品、钢铁冶炼、基础设施行业、公路、桥梁、房屋等保护气体二氧化碳用于灭火，氩、氮、氦用于生产高纯净、超绝缘、超导等高新技术领域冷冻和保鲜食品加工行业反应及中和介质应用于化学工业保护、反应环保介质污染土壤治理、污水处理、垃圾焚烧、全降解

21、塑料生产促进生长牧业、鱼类养殖、农业种植检测及比较介质气相色谱仪、质谱仪、原子吸收、核测、核能、报警、检漏、化学化验、电子、医疗等杀菌治疗介质医学治疗与检验手段、医疗器械仪器制造综合手段与介质制造业的成型保护、电光源照明工业、核反应堆保护、吹扫等侨源气体招股意向书，近年来，随着半导体行业的快速发展，电子气体在半导体行业的地位越发凸显，超纯氨、高纯氢、高纯氧化亚氮、硅烷混合气、八氟环丁烷等特种气体以及电子级氧、氮等电子气体都 是电子半导体行业不可或缺的关键原材料，电子半导体的性能优劣和电子气体质量息息相关。表 6：部分电子气体在半导体行业的应用产品应用超纯氨主要应用于新型光电子材料领域，是MOC

22、VD 技术制备 GaN 的重要基础材料。由 GaN超纯氨氧化亚氮硅烷气生产的高灵敏度蓝光发光二级管和蓝光激光器，以及其他相关电子器件，是国内外都在抢占的产业。超纯氨还是制备三氟化氮、氮化硅的基础材料。此外，液氨广泛地应用于半导体工业、冶金工业，以及需要保护气氛的其他工业和科学研究。高纯氧化亚氮作为电子气体，主要用于半导体光电器件研制生产的介质膜工艺，是直接影响光电器件质量的不可替代的关键电子气体。高纯氧化亚氮在化学气相沉积（CVD）工艺中，可用于制备掺杂 SiO2 膜。电子级硅烷气在半导体行业中主要应用于化学气相沉积，化学气相沉积（CVD）是通过气体混合的化学反应，在硅片表面沉积一层固体膜的工

23、艺。硅片表面及其邻近的区域被加热来向反应系统提供所需的能量。化学气相沉积膜中所有的物质都源于外部气源。原子或分子会沉积在硅片表面形成薄膜。电子级硅烷气是化学气相沉积中最常见的气体之一。氦气氦气是一种无色无味的不可燃气体，利用液氦的低沸点特性，其在超导领域有广泛应用，主要用于航天、医疗、泛半导体行业。混合气混合气是指标准气或含有两种或两种以上有效组份的气体。在半导体电子行业中，电子气号称电子元器件制造的粮食，多规格的混合气直接决定半导体器件的性能。包含六氟乙烷、八氟环丁烷、四氟化碳等。六氟乙烷也全氟乙烷，可用作电子工业中的刻蚀气、制冷空调业中的冷媒、化学工业中的添氟剂、电力工业中的绝缘剂及高介强

24、度冷却剂等；八氟环丁烷也称全氟环丁烷，是一种无色无臭、非易燃的气体，可用作稳定无毒的食品气体喷射剂、氟碳气体介质气体，此外可作为制冷剂应用，作为一种刻蚀气在半导体行业也有重要应用；四氟化碳是目微电子工业中用量最大的等离子体蚀刻气体之一，其高纯气及与高纯氧气的混合气，可广泛用于硅、二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃及钨等薄膜材料的蚀刻，并且在低温制冷、电子器件表面清洗和气相绝缘等方面也被广泛应用。金宏气体招股说明书，硅烷科技招股说明书，着眼于电子产品行业，电子特气中的超纯氨、高纯氢、高纯氧化亚氮、硅烷混合气、八氟环丁烷等电子特种气体以及电子级的氧和氮，都是不可或缺的关键原材料。因此，电子特气被称为集成电

25、路、液晶面板、LED 及光伏等材料的“粮食”和“源”。2020 年，44%的电子特气的下游市场由集成电路所占据，另有 35%属于面板行业，太阳能电池和 LED 及其他各占 13%和 8%。图 9：2020 年中国电子特气下游应用结构集成电路面板太阳能电池LED及其他8%13%35%44%金宏气体招股说明书，在电子半导体具体各领域中，电子特种气体和电子大宗气体成本占比存在区别。液晶面板方 面，电子特种气体成本占比 30%-40%，电子大宗气体占比 60%-70%。集成电路方面，电子特种气体和电子大宗气体占比均约 50%；LED 与光伏方面，电子特种气体占比 50%-60%，电子大宗气体成本占比

26、40%-50%，光纤通信方面，电子特种气体成本占比约 60%，电子大宗气体成本占比约 40%。表 7：电子特种气体和电子大宗气体在半导体领域成本占比领域电子特种气体电子大宗气体液晶面板30%-40%60%-70%集成电路约 50%约 50%LED、光伏50%-60%40%-50%光纤通信约 60%约 40%资料来源：金宏气体招股说明书，发展历程：国内起步晚，电子特种气体工艺技术仍存在差距国外方面，18 世纪末，氮气和氧气可以从空气中被分离出来，为工业气体行业的发展奠定了基础。1886 年的英国，BOC（英国氧气公司）的建立代表着工业气体行业的起源。起初气体行业的主要产品包括氧气、氢气、一氧化碳

27、、氮气等等重要的大宗工业气体，对纯度的要求并不高。行业初期，氧气主要被用于医用领域，在 19 世纪末开始进入焊接等商业用途。降低了工业气体的生产成本，加速了工业气体的产业化进程。此外，氮也被大量用作惰性“覆盖剂”，推动了气体生产设备的大规模兴建。20 世纪 90 年代，国外的大型气体公司逐步建立了具有自己特色的、分工明确和门类齐全的气体控制体系，气体的纯度要求进一步提高到 6N 甚至 8N。21 世纪，跨国气体公司通过大量整合兼并，最终组成了以美国空气化工、法国 液化空气、德国林德、日本大阳日酸为首的几家巨头气体公司的垄断格局。根据侨源气体招股意向书，目前，德国林德集团、法国液化空气集团和美国

28、空气化工产品集团是全球最大的三家气体供应商。2018 年全球电子气体市场分二种，新林德、法国液化空气、美国空气化 工共计占据超 70%市场份额，市场高度集中。图 10：2018 年全球电子气体市场份额图 11：2019 年全球工业气体市场份额24%24%26%26%美国空气化工新林德法国液化空气其他30%24%11%35%美国空气化工新林德法国液化空气其他当代石油石化，资料来源：侨源气体招股意向书，国内方面，1980-2006 年为特种气体行业导入期。期间我国国民经济刚进入快速发展阶段，电子、冶金、石油化工等行业亦开始快速发展。期间国外气体巨头看准中国经济蓬勃发展之时进入中国市场，基本垄断了电

29、子、冶金、石油化工等行业所需的特种气体。国内特种气体公司主要从事贸易为主，基本未有特种气体生产所需的尖端技术，行业虽有较大利润及增长空间，但是利润基本被外企所把控。2006 年至 2020 年为特种气体行业成长期。期间国内电子等行业迎来了投资热潮，市场对特种气体，特别是电子气体的需求量呈现高速增长。面对巨大的行业利润，国内以光明院、广东华特、大连大特气体为首的特种气体企业奋起直追，不断突破了硅烷、超纯氨、锗烷、硒化氢、稀有气体等电子气体的技术垄断，实现了主要电子气体的国产化。并且这一阶段特种气体行业规模、市场增长率都在呈现高位。目前中国特种气体市场正处于成长期到成熟期衔接阶段，此阶段的市场表现

30、为，中国特种气体技术基本成熟并且在进一步的研发完善之中，行业利润正趋于合理，市场份额已处于最后的争夺之中。外企公司竞争力已不断减弱，国内特种气体公司随着技术进步正逐渐崛起。图 12：国内外电子特气行业发展历程时间轴金宏气体招股说明书，制图经过几十年的发展，国内电子气体产业在很多技术难点上逐渐攻克，极大程度的缓解了严重的“进口依赖”局面。但是，目前国内的电子气体相关技术也还在解决“能用”的问题，部 分涉及到“好用”层面的关键技术依然存在“卡脖子”的现象，其中包括大宗气体提纯净化的生产技术、特种气体保供的生产技术、表面处理/尾气处理/气体检测的高标准技术，这些环节都需要未来的技术积累与沉淀才能实现

31、产业链“补短板”的最终目标。图 13：国内电子气体企业与国外的主要差距罗佐县等提升我国电子工业气体供应能力的对策，制图目前，国内企业生产的大宗气体原料级气体质量（到 99.999%级别）已经和国外接轨，在现场净化和终端净化技术上达到 8N 级水平，并逐步向 9N 及以上纯度迈进。尽管净化工艺的进步初显，但是核心技术上仍较国外存在差距，主要体现在：1）气体分离用硅酸盐基中空纤维开发；2）超高纯气体净化用的非蒸散型吸气剂开发（9N 和 9N 以上）；3）超精净化用催化剂开发；4）大型气体终端净化器的开发；5）超高纯气体程控阀门研制；6）高稳定新加热器（连续使用寿命高于 5 年）的开发。图 14：大

32、宗气体生产与国际差距主要表现在提纯净化资料来源：罗佐县等提升我国电子工业气体供应能力的对策，制图目前，国内已经解决了高纯氨、三氟化氮、氧化亚氮、六氟化硫、等电子气品种，其中三氟化氮、六氟化钨、四氟化碳进入国内主流 12 寸晶圆 Fab 厂商生产线，但是由于三氟化氮、六氟化硫等气体具有很高的全球变暖潜能值（GWP），故被国际上逐渐使用环境友好型的绿色产品所替代。在这一方面，国外公司的研制工作较我们起步早。尽管部分特种电子气已经实现自主供应能力，但硅族气体、含氟气体、卤素气体、掺杂气体、电子工业用同位素气体、成膜气体以及混配气体的国内供给均处于短缺状态，国内在这几类特种气体的相关提纯、合成等技术方

33、面，仍较西方国家落后较多。图 15：特种气体生产技术不过关，总体供应呈短缺状态罗佐县等提升我国电子工业气体供应能力的对策，制图管路、阀门及包装物等金属表面处理：为确保避免二次污染，高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口在高纯特气在储存和运输过程中尤为重要。目前国内的内在制造材料和包装物内部处理技术只解决了可靠性问题，与国外有明显差距。尾气处理与回收技术：生产设备排出的废气中会含有有毒有害的副产品气体和没有反应的原料气体，故废气的处理和回收很必要。 目前，尾气回收和处理技术市场基本被国外所垄断。气体检测技术：多种分析检测技术是电子气提纯的关键，需要分析出高纯气体中痕量杂质成

34、分的含量，然后用差减法确定高纯气体的纯度。目前，部分检测技术已有一定基础，如常规 的气相色谱法和化学分析法国内基本掌握，而部分超痕微量分析检测技术与国外差距较大。图 16：包装、检测及处理等共性技术方面普遍存在短板罗佐县等提升我国电子工业气体供应能力的对策，制图发展趋势：零售市场快速增长，特种气体品种将不断丰富新兴分散零售市场需求快速增长。现阶段，虽然冶金、化工等传统大宗用气市场在工业气体市场的需求端仍然占据了相当比例的份额，但是其市场规模较为稳定，用气品类也较为单一，以氧气、氮气等大宗工业气体为主。近年来，受益于我国新能源、半导体、电子信息、生物医药、新材料等新兴产业的快速发展，新兴分散零售

35、用气市场正不断发展壮大，用气数量和用气种类在工业气体应用中的占比也越来越高。该市场的特点是用户对单一气体的需求量相对较小，但对气体品种的需求较多。基于该市场的需求特点，新兴分散零售市场的供气方式主要以瓶装气体或液态气体零售为主。此外，外资跨国公司在国内主要专注于大型管道气的大宗供气市场，因此以液态气和瓶装气为代表的新兴分散零售市场和中小型管道气市场成为 了内资企业竞争的焦点。专业社会化外包占比提高。早期国内工业气体行业主要以大型国有企业自建空分设备自供气 体，富余生产能力外销的模式为主；同时，也有许多空分气体需求规模较小的企业使用小型 高能耗空分设备自行制气。随着专业化分工合作的快速发展，外包

36、气体供应商可以满足客户 对气体种类、纯度和压力的不同需求，为其提供综合气体解决方案，有利于减少客户在设备、 技术、研发上的巨额投入。目前国内市场中，大型工业用户主要用气模式仍以自产自销为主， 对于自产自销的大型工业用户来说，由于空分设备的实际产量与企业用气需求存在一定差异，再加之供气不稳定的影响，导致企业设备综合利用率较低，当期无法消耗的产品多被放空，资源浪费现象突出；对于数目众多、用气规模较小的中小型工业用户而言，目前则主要改为 采用外包给专业气体生产企业供气这种更经济的模式。2019 年中国工业气体外包率远低于发达国家，据中国产业信息网及前瞻产业研究院的数据，2019 年中国工业气体外包率

37、约为 55%，相比发达国家 80%的外包率仍有较大差距。未来这种专业社会化外包占比提高的趋势将给专业气体生产企业带来巨大增长机遇和广阔的市场空间。图 17：我国外包供气占比的变化情况100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%自有设备供气占比外包供气占比51%49%49%47%47%45%43%49%51%51%53%53%55%57%2014201520162017201820192020E资料来源：中国产业信息网，前瞻产业研究院，特种气体品种不断丰富。电子气体、高纯气体等特种气体是伴随着近年来国防工业、科学研究、自动化技术、精密检测、微电子技术等的发展而成长起来的。近

38、年来，下游应用领域的逐步扩展带动特种气体的品种也与日俱增。随着非低温气体分离技术（吸附、膜分离）、混配技术和提纯技术的发展，更多的特种气体产品逐步走向市场。除上述特种气体外，工业上常用的特种气体还包括氢气、氦气等。现在国际上一般利用天然气或水煤气制取氢气，用低温冷凝法分离天然气的方式制取氦气。目前，上述特种气体尤其是氦气在我国主要依赖进口，一定程度上形成外资的垄断格局，成本高，且供气及时性和稳定性不能得到有效保证。为此，我国也在逐步投建氦气工厂，以改变工业氦气长期依赖国外供应的局面。思考二：电子特气的市场空间和规模、增长逻辑如何？全球视角：2021 年全球市场规模约 45.3 亿美元，IC+面

39、板+PV 助力增长电子特气行业的下游应用领域主要包括集成电路、显示面板和太阳能电池制造等行业。根据 Linx Consulting 数据，半导体晶圆制造是电子特气最主要的应用领域，2018 年占比约 70%，在半导体所需的电子特气种类超过 100 种，并被广泛应用于其生产工艺各个环节。其次是面板显示领域，市场占比约 20%，两者合计已占据全球电子气体下游市场需求的 90%。图 18：全球电子特气行业市场应用结构4% 6%20%70%集成电路显示面板PV其他Linx Consulting，前瞻产业研究院，随着下游领域集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业的迅速发展，

40、电子特气作为支撑性材料之一，其规模也不断提高。根据 Techcet 数据，2021年全球电子特气市场规模由 41.9 亿美元增至 45.3 亿美元，同比增加 8.1%，占全球电子气体总量的比例由 71.6%升至 72.5%，而全球电子大宗气体市场规模由 16.6 亿美元增至 17.1 亿美元，同比增加 3.0%。Techcet 预计，到 2025 年，全球电子气体规模将超 80 亿美元，其中电子特气的市场规模将达 60 亿美元。图 19：全球电子气体市场结构（单位：亿美元）电子大宗气体电子特种气体6041.945.316.617.120706050403020100202020212025FT

41、echcet，国内视角：2020 年国内市场规模达 173.6 亿元，国产替代化成为必然趋势随着半导体、光伏等新兴产业的飞速发展，半导体产业链转向国内，加上新冠疫情的发生，下游领域对电子特气的需求增加，促使国内电子特种气体市场增速保持两位数水平。根据中国半导体工业协会数据，2020 年我国电子特气市场规模达到 173.6 亿元，同比增速达30.1%，近年来国内在建和未来规划建设的产能为电子气体提供了广阔的空间，2010-2020 年年平均复合增长率达 16.1%，据预测 2022 年我国市场规模有望突破 200 亿元。图 20：2010-2020 年中国电子特种气体市场规模及增速（单位：亿元）

42、200180160140120100806040200201020112012市场规模（亿元）增长率173.6121.6133.498.0109.385.065.074.039.050.058.02013201420152016201720182019202035%30%25%20%15%10%5%0%中国半导体工业协会，前瞻产业研究院，我国对电子特气的需求主要集中于集成电路、显示面板、太阳能和 LED 等对于电子气体的质量和安全性要求较高的高端制造业领域。根据中国半导体行业协会数据，2020 年中国高纯电子特气主要应用于集成电路和液晶面板领域，需求之和占下游总需求的 80%，随后依次为 LE

43、D 以及太阳能领域，分别占比 15%和 5%。图 21：2020 年中国高纯电子特气需求情况LED5%太阳能15%集成电路45%显示面板35%集成电路显示面板太阳能 LED资料来源：中国半导体工业协会，前瞻产业研究院，我国集成电路和显示面板行业发展迅速，促使电子特气的需求进一步提高。在集成电路领域，随着 2020 年疫情逐步好转，5G、人工智能、无人驾驶、云计算、物联网等新技术的迅猛发展和广泛应用带来的增长动力逐渐增强，中国集成电路市场规模稳定增长。中国半导体行业协会发布统计数据称，2021 年中国集成电路产业销售额首次突破 10000 亿元，达到 1,0458.3 亿元，同比增长 18.2%

44、，增速普遍高于全球集成电路市场增速。在显示面板领域，大陆厂商在 LCD 领域拥有业内最高世代产线 10.5/11 代产线，国内规模效应不断凸显，具备一定的成本、技术优势以及资本壁垒。我国已成为全球最大的 LCD 面板供应市场，中国市场面板产能逐年扩大。从数据上来看，预计 2022 年，中国面板产能占比将达到 56%。（来源：硅烷科技招股说明书）图 22：2017-2021 年国内外集成电路市场规模图 23：2018-2021 年国内外集成电路市场规模增长率1200010000800060004000200002017全球半导体市场规模（单位：亿美元）中国半导体市场规模（单位：亿元）201820

45、192020202130%25%20%15%10%5%0%-5%-10%-15%2018201920202021全球增长率中国增长率WSTS，中国半导体行业协会，WSTS，中国半导体行业协会，图 24：2016-2022 年全球面板产能规模占比100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%日本韩国 8% 7% 8% 5%24%5%21%5%19%5%18%35%30%27%23%21%21%27%25%28%29%55%56%29%34%40%46%51%2016201720182019中国台湾2020F中国大陆2021F2022F资料来源：硅烷科技招股说明书，国内电子特气

46、市场长期被外国寡头垄断，2018 年国内企业仅占据 12%的市场份额。由于电子特气具备较高的储存、包装和运输等技术壁垒、严格的资质审核壁垒以及客户认证壁垒，全球电子特气市场高度集中，2018 年，美国空气化工、法国液化空气、日本大阳日酸和德国林德集团四巨头占据全球 91%的市场，寡头垄断格局明显。国内市场同样也被海外四大寡头占据，由于国内气体公司存在数量多、规模小、产品单一的特点，尤其在集成电路、显示面板和光伏等高端制造业领域，相关特种气体产品主要依赖进口，2018 年国内厂商仅占据 12%中国市场份额。其他9%太阳日酸18%空气化工25%液化空气23%林德集团25%国内气体公司12%太阳日酸

47、17%空气化工25%液化空气23%林德集团23%图 25：2018 年全球电子特气行业市场竞争格局图 26：2018 年中国电子特气行业市场竞争格局资料来源：金宏气体招股说明书，资料来源：金宏气体招股说明书，随着下游新兴产业的技术更迭和快速发展，特种气体国产化成为行业发展的必然趋势。尽管与国际气体公司相比，国内气体公司在规模、技术、工艺、设备等方面仍存在差距，但在技术不断突破、国家政策大力扶持、下游市场发展迅速等多重因素影响下，国内企业占据的市场份额有逐渐扩大的可能。此外，国内企业存在产品价格低、物流成本少、供货更及时等优势，国内气体企业的竞争力将不断增强，特种气体国产化成为行业发展的必然趋势

48、。增长逻辑：中国大陆晶圆厂产能持续扩张，产能扩张推动气体市场规模增长中国大陆晶圆厂产能持续扩张，下游需求带动电子特气市场规模增长。根据集微咨询统计， 2021 年我国大陆地区共有 23 座12 英寸晶圆厂正在投入生产，总计月产能约为 104.2 万片，较去年同期增长 18.8%，产能装载率仅达到总规划月产能 156.5 万片的 66.58%，仍有较大扩产空间。在 2017-2021 年，中国大陆积极推动晶圆厂建设，已投产 15 家晶圆厂。据预计，中国大陆在 2022 -2026 年期间还将新增 25 座 12 英寸晶圆厂，总规划月产能将超过 160 万片。截至 2026 年底，中国大陆 12

49、英寸晶圆厂的总月产能将超过 276.3 万片，较 2021 年提高 165.1%。图 27：2017-2021 年中国大陆地区 12 英寸厂增量预测（单位：座）当年新增投产数量原12英寸厂投产数量54556361343943184923291319206050403020100201720182019202020212022F2023F2024F2025F2026F资料来源：集微咨询，中国大陆晶圆企业产能份额持续提升，2020 年市场份额达 22.8%。根据 SEMI 的统计数据，中国大陆晶圆厂产能市场份额从 1995 年 1.7%提升至 2020 年 22.8%，成为第一大晶圆生产国。在装机

50、产能方面，随着产能扩张，我国晶圆企业逐渐在全球占据一定地位。根据 IC Insights数据，中国大陆晶圆产能占比 2010 年超过欧洲，2016 年超过 ROW 地区产能，2019 年超过北美。2020 年大陆晶圆厂装机产能由 2709Kw/m 增至 3184Kw/m，市场份额增至 15.3%，保持全球第四的排名，几乎与排在第三的日本市场份额持平。据预计，中国大陆将成为唯一一个在 2020 年至 2025 年期间产能份额增加的地区（增长约 3.7 个百分点）。表 8：2019-2020 年全球装机晶圆产能分区域情况国家20192020装机产能（Kw /m）占比装机产能（Kw /m）占比中国台

51、湾4,20821.6%4,44821.4%韩国4,07920.9%4,25320.4%日本3,11416.0%3,28115.8%中国大陆2,70913.9%3,18415.3%北美2,49212.8%2,62312.6%欧洲1,1405.8%1,1775.7%其他1,7659.0%1,8478.9%合计19,507100.0%20,814100.0%IC Insights，作为晶圆制造材料中成本仅次于硅片的材料，电子特气市场需求随国内晶圆产能扩张和市场份额的扩大而增加。晶圆代工作为集成电路中一项重要业务，下游受到半导体、芯片等需求带动，向上推动半导体制造材料市场的扩张。2016-2020 年

52、期间，晶圆代工市场规模稳定增长，增长率几乎保持在 20%以上。电子特气市场受需求推动，增长率波动趋势与晶圆代工市场相近，规模由 2016 年的 98 亿元增至 2020 年的 174 亿元，年均复合增长率达 15.4%。（来源：、前瞻产业研究院）图 28：2016-2020 年中国晶圆代工及电子特气市场规模图 29：2017-2020 年中国晶圆代工及电子特气市场增长率3000250020001500100050002016晶圆代工市场市场规模（亿元）电子特种气体市场规模（亿元）201720182019202030%25%20%15%10%5%晶圆代工市场Yoy电子特气市场Yoy2017201

53、820192020资料来源：，资料来源：，思考三：电子特气的竞争格局以及各个公司的业务情况如何？整体情况：行业仍以海外巨头为主，国内企业正处于追赶阶段国际气体公司：海外巨头具备较强规模优势林德集团林德（Linde）是全球领先的工业气体和工程公司之一，是工业气体、工艺与特种气体的全球领先供应商。2020 年销售额为 270 亿美元（240 亿欧元）。其所触及的终端市场涵盖众多行业，包括化工与精炼、食品与饮料、电子、医疗健康、制造业以及初级金属等。而林德所生产的工业气体则应用于各种领域从医院用氧到用于电子行业的高纯及特种气体，再到用于清洁能源的氢气等。分公司遍及全球 100 多个国家，总雇员多达

54、80,000 人。法国液化空气集团成立于 1902 年的法国液化空气集团，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之一。液化空气气体业务遍布全球，主要为冶金、化工、能源等行业客户供应氧气、氮气、氩气、氢气、一氧化氮等产品，也为汽车、制造业、食品、医药、科技等行业客户提供工业气体、制气设备、安全装臵等。目前，该公司在七十多个国家拥有约五万名员工。美国空气化工产品集团美国空气化工产品创立于 1940 年，在 50 个国家拥有约 20,000 名员工，空气化工产品公司是工业气体、相关设备和服务、化学品的主要供应商。公司经营范围遍及全球，在美国各地、加拿大、波多黎各、南美、欧洲和中国都有工

55、厂。日本大阳日酸株式公社大阳日酸 1910 年成立于日本东京，2001 年在东京证券交易所上市。大阳日酸主要在日本、中国、韩国、澳大利亚、美国等亚太地区和欧洲地区生产及销售工业气体产品。大阳日酸为钢铁、化工、电子、汽车、建筑、造船和食品等工业提供氧气、氮气和氩气等气体产品和服务。国内气体公司：国内气体公司正处于追赶阶段金宏气体苏州金宏气体股份有限公司为一家专业从事气体研发、生产、销售和服务的环保集约型综合气体供应商。经过 20 余年的探索和发展，金宏气体目前已初步建立品类完备、布局合理、配送可靠的气体供应和服务网络，能够为客户提供特种气体、大宗气体和天然气三大类 100多个气体品种。金宏气体主

56、要产品应用于集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏、医疗健康、节能环保、新材料、新能源、高端装备制造、食品、冶金、化工、机械制造等众多领域，其中的超纯氨、高纯氢、高纯氧化亚氮、硅烷混合气、八氟环丁烷等特种气体以及电子级氧、氮是电子半导体行业不可或缺的关键原材料。华特气体华特气体是一家致力于特种气体国产化，并率先打破极大规模集成电路、新型显示面板等尖端领域气体材料进口制约的国内气体厂商，主营业务以特种气体的研发、生产及销售为核心，辅以普通工业气体和相关气体设备与工程业务，提供气体一站式综合应用解决方案。和远气体和远气体是华中地区知名的民营专业气体企业,致力于各类气体产品的研发、生产、销售、服

57、务以及工业尾气回收循环利用,主要满足化工、食品、能源、照明、家电、钢铁、机械、农业等基础行业和光伏、通信、电子、医疗等新兴产业对气体和清洁能源的需求,公司拥有众多的优质客户，包括格力电器、美的集团等上市公司和国内外知名企业，为其提供气体服务及尾气回收循环再利用综合解决方案；同时还为顶津食品、红牛饮品、百事食品等多家企业提供食品级氮气；以及为武汉儿童医院、宜昌市中心医院等医疗机构提供医用氧气与服务。凯美特气凯美特气是国内以化工尾气为原料，年产能最大的食品级液体二氧化碳生产企业。主营业务为以石油化工尾气（废气）、火炬气为原料生产干冰、液体二氧化碳、食品添加剂液体二氧化碳、食品添加剂氮气及其他工业气

58、体生产及销售，塑料制品的生产及销售，仓储（不含危险爆炸物品）、租赁、货物运输主要从事干冰、食品添加剂液体二氧化碳及其他工业气体的研发、生产和销售业务，产品广泛应用于饮料、冶金、食品、烟草、石油、农业、化工、电子等多个领域。主要产品为液体二氧化碳（全部为食品级）和干冰（即固态二氧化碳），公司的主要产品广泛应用于饮料、冶金、食品、烟草、石油、农业、化工、电子等多个领域。内蒙古兴洋科技有限公司内蒙古兴洋科技有限公司于 2014 年 08 月 22 日成立。公司位于内蒙古鄂尔多斯市，公司主要生产经营硅烷气。浙江中宁硅业有限公司浙江中宁硅业有限公司成立于 2007 年 12 月，位于浙江衢州。2018

59、年 4 月 12 日，公司完成破产重整，成为多氟多化工股份有限公司控股子公司。公司的主营产品包括电子级硅烷气、高纯纳米硅粉、电子级多晶硅等。国外企业视角来看，2021 年，德国林德公司、法国液化空气、美国空气化工的营收规模分别为 1963 亿元、1782 亿元、669 亿元，净利润分别为 244 亿元、196 亿元、136 亿元。2020年三家企业的营收规模均较2019 年略有下滑，但是利润规模均有不同程度的提升。2021 年，三家公司的营收和净利均有上涨，其中德国林德公司的净利润增幅较大。相较于国外电子气 体企业的千亿规模，国内的公司规模尚小。图 30：国外业内企业营收规模情况（亿元，人民币

60、）图 31：国外业内企业净利润规模情况（亿元，人民币）25002000150010005000德国林德公司 法国液化空气 美国空气化工2018201920202021350300250200150100500德国林德公司 法国液化空气 美国空气化工2018201920202021wind，注：美国空气化工年报截止日为 9.30 wind，注：美国空气化工年报截止日为 9.30业务情况：特气业务收入均在 7 亿元左右，华特气体电子特气产品种类较多成立时间来看，凯美特气成立时间较早，至今已有 32 年的发展史；华特气体、金宏气体、南大光电、和远气体先后成立于 2000 年前后，同样业务深耕时间较长