机械设备-特种气体行业深度分析：高端制造关键品自主国产待突围

特种气体行业特种气体行业核心观点：特种气体是高端工业制造的必备品，技术与市场壁垒较高。特种气体分为标准气体、高纯气体、电子特气等，在单一品种下产销量规模较我国经济结构的持续优化下，集成电路、显示面板、光纤通信、航空航天、医疗环保等新兴产业对经济的贡献度快速增长，带动我国特种气体产业快速扩容。据亿渡数据，我国2022下，我国电子特气市场快速扩容。客户、服务、资质四大壁垒。林德、法液空、空气化工、大阳日酸四家企业技术与规模优势显著，主导全球及我国特种气体市场。据中商市场由林德、法液空、空气化工、大阳日酸四家龙头占据。由于我国工业气体产业整体起步较晚，与国外企业的技术、工艺长期存在较大国内头部特气生产企业份额均低于5%，仍有布局高纯磷烷、砷烷，扩展含氟特气；昊华科技，在含氟风险提示：市场竞争风险；宏观经济波动风险；技术研发风险；原材料价格波动风险。相对市场表现9%5%2%-2%09/2211/2201/2303/2305/2307/23-2%-6%-9% 专用设备沪深300请注意，范方舟并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人，不可在香港从事受监管活动。报告日期合理价值（元/股）杭氧股份一、特种气体是高端工业制造的“血液” （一）特种气体：工业制造的必备品，高端产业的助推器 （二）电子特气：用于泛电子制造领域，新兴产业关键材料 （一）市场体量持续增长，整体呈现成长态势 （二）受益新兴产业迭代，下游需求驱动充足 （一）高壁垒市场被海外龙头主导，核心产品粘性较强 （二）国内企业多元突围，规模体量逐步提升 26 28（一）金宏气体：三类气体产品协同，形成综合供应体系 28（二）华特气体：深耕特种气体，突破光刻气产品 （三）中船特气：含氟特气小巨人，巩固规模化优势 （四）南大光电：立足MO源与特气，打通半导 （五）雅克科技：深耕半导体关键材料，规模持续扩展 （六）昊华科技：深耕氟化工体系，专注高端化工材料 （七）凯美特气：二氧化碳小龙头，拓展特种稀有气体 （八）正帆科技：材料装备服务三维布局，服务泛半导体与医疗 （九）杭氧股份：空分气体与设备小巨人，持续扩大产品矩阵 41（十）和远气体：综合性气体企业，新开拓电子级特气与新材料产品 42 44五、风险提示 46（一）市场竞争风险 46（二）宏观经济波动风险 46（三）技术研发风险 46（四）原材料价格波动风险 46 图16：全球电子特气市场规模位列前十气体的市场规 23 23 23 23 25 25 25 25 29 29 29 29 40 40 41 41 42 42 42 42 43 43 44 44 45 45 45 45表1：特种气体按下游应用领域分类 表2：特种气体行业壁垒高，需要长期积累 表3：主要特种气体生产企业布局情况概览 28一、特种气体是高端工业制造的“血液”流程中使用、常温常压下呈气态的产品，用途多样且涵盖类型广泛，涉及冶金、石可进一步分为电子特气、高纯气体、标准气体等。标准气体包含单元标准气和多元特种气体涉及化学物品类多样，在各应用领域内都承担重要的功能性作电子特气为特种气体最重要的一类，主要承担电子制造工还测量、科学研究等；激光领域特气包括氦氖气等，主要作为激光器中的增益放大介使用特气包括氩、八氟环丁烷等；电光源特气则包括氩、氪、氖与混合气等。烷、高纯六氟丙烷、高纯六氟化硫、高纯八氟丙校准测量仪器和测量过程，评价准确度和检测能力，特种气体的生产流程主要包括合成、纯化、分析检测和充装等，部分还涉及混配。化工企业、生产粗产品的气体公司等。在化学原料基础上，特种气体的生产工序一性质及需求对气瓶内部、内壁表面及外观进行处理；气体充装是将气体充入气瓶等比等具体参数上的要求也可能有不同，特气厂商更多基于工序和技术水平进行定制行电解，对产生的主产品三氟化氮在进入冷阱后进行收集，之后再通过精馏除去杂质而到检测、充装等步骤。中现场制气更多针对需求量大且稳定的大宗气体客户，由供应厂商在客户附近建造工厂并通过管道直接提供产品。然而，特种气体的产品种类较多，单一产品在客户的特气销售同样采用成品运输销售的模式，在验收与确认形式上又包括非寄售、寄售两类，前者是公司运送至双方约定地点，经客户验收合格签收确认收入，后者则的迭代升级，线宽的变窄和晶体管密度的升级都对电子特气的纯度、稳定性提出了只有CVD化学气相沉积法。对多晶硅薄膜而言，通过硅烷等气体在高温环境下沉积过物理作用和化学作实现刻蚀的效果，硅基主要使用入V族元素如（N、P）形成P型半导体而形成PN结。扩散和离子注入是掺杂的两种电子特气在显示面板制造工艺中的应用环节与芯片制造具有相似性，主要在CVD镀类、工序更多。LCD使用特气的主要为镀膜、刻蚀两大步骤，但AMOLED制造中的显示技术TFT-LCDAMOLED序号涉及制程1CVD镀膜2刻蚀1CVD镀膜/EVA封装镀膜2刻蚀3ELA准分子退火4其他特殊工艺使用气体三氟化氮、六氟化硫、硅烷、氧化亚氮、磷烷混氢、氨气三氟甲烷、六氟化硫、氯气硅烷、氨气、三氟化氮、氧化亚氮、氢气氯气、六氟化硫、五氟乙烷、制程用二氧化碳氯化氢混氢混氦、氢氦混合气、氙气、高纯氦磷烷混氢、乙硼烷混氢、三甲基硼混氢、三氟化硼数据来源：周莉《关于半导体、平板显示行业特气系统构筑的要点分析》，广发氨气,5%其他,5%氨气,5%其他,5%三氟化氮,50%硅烷,24%二、新兴需求持续驱动，市场规模快速增长（一）市场体量持续增长，整体呈现成长态势资引入、政策推动、高新技术发展等因素驱动下市场增速显著高于全球。预计随着的水平。到2025年，我国工业气体市场规模有望达到260 201720182019202020212022E2023数据来源：卓创资讯，广钢气体招股书，广发证券发纤通信、航空航天、医疗环保等新兴产业对经济的贡献度快速增长，带动我国特种气体产业快速扩容。据亿渡数据，我国2022年特种气体市场规模约为409亿元，到体市场。从下游应用分布看，相对于面向通用及一般制造领域的工业气体而言，特种气体则主要面向电子等新兴领域。据亿渡数据，电子半导体为我国特种气体最重201720182019202020212022E2023E2024钢铁,24%其他,35%石油化保,9% 化工,38%体,43%在以半导体、显示面板为核心的新兴产业链带动下，我国电子特气市场快速扩容。随着集成电路及其他相关行业的需求增长，电子特气市场规模0201720182板,21%路,43%书和LinxConsulting，从2021年全球应用的电子特气看，市场规模最大气体的为三），图16：全球电子特气市场规模位列前十来，PC/计算机和通信终端等下游需求的牵引带来全球半导体行业的快速扩容。据各地区半导体销售额CAGR分别为全球7.0%、亚太10.6%、美洲6.8%、欧洲2.8%、0电脑、汽车、消费、工业、政府应用分别占全球半导体市场的30%、26%、14%、增长。尽管疲软消费市场和宏观经济一定程度影响了半导体产品的整体需求，但随增速分别为14%和12%，而其他应用领域在同期的年复合增速小于10%。020192020202120222不断取得新突破，当前我国集成电路产业的制造、封装技术，以及关键设备和材料等领域的发展趋势都逐渐向好。随着我国一系列政策的出台，我国集成电路产业有望步入高速增长、经营改善、产品突破、环境优化的黄金时期。研磨垫/盘,5.7%研磨硅片,40.8%光研磨垫/盘,5.7%研磨硅片,40.8%光0200520062007200820092010芯片制程对电子特气的精度、纯度要求较高，因此特气在芯片生产流程中的技术附特气是决定集成电路产品良率、可靠性和性能的关键存在的杂质可能会导致薄膜沉积后绝缘层上的导电离子造成器件短路；若离子注入半导体制程中的成本占比无法与硅片这类材料相比，但属于价值量稳定、高产品壁垒和高性能要求的关键核心环节，议价能力较强。根据中芯国际招股书的披露，在核心原材料之一。靶材盘,3.5%研磨片，同比2021年略增0.8%。预计2019-2023年全球TV面板出货量均稳定在2.6亿片开启恢复式增长；IT显示在2022年占比为21.99%，规模相对趋稳在6~7亿片；全球TV面板出货量（百万片）00而中高端TV对OLED有着持续增长的需求，预计2023-2027年OLEDTV的出货量增LTPSTFTLCD的需求量则预计将基本维持在相对稳定的水性显示、可穿戴等需求将持续带动全球显示屏技术的发展与迭代，驱动高世代年中国大陆显示面板用电子特气全年用量约2.9万吨，较2020年增长26%。864202023E2024E2025心0AMOLEDAMOLED新型显示技术如Mini/MicroLED的发展也将驱动特气市场的扩容。在目前主流的同时新型显示制造厂商也逐渐向高世代产线升级。据上文所述，电子特种气体广泛整体来看电子特气市场的斜率变化与我国新兴电子产业周期的发展具有联动性，如在产业上行期则保持了较高弹性。我们认为这是我国特气产业发展仍处成长期、特2010201120122013201420152016三、海外企业主导市场，自主国产待突围特种气体行业壁垒与技术附加值高，需要长期积累技术、工产品质量、稳定性和供应商的选择较为苛刻，从气体研发、批产到进入客户生产流级、计量器具级的资质认定方可投放市场。说明（2）精度。主要针对光刻所用的混合气而言。随着产品组分增加，不同气体（3）气瓶处理。包括气瓶内部处理等，是保证气体客户壁垒对应用途资质，如《食品生产许可证》《制造计量器具许林德、法液空、空气化工、大阳日酸四家企业技术与规模优势显著，主导全球及我工、大阳日酸四家企业体量与规模最大，在全球的工业气体及细分特种气体市场中气化工成立于1940年，销售空分气体、特种气体、气体设备等；日本大阳日酸成立以技术和工艺壁垒较高的电子特气市场为例。据中商产龙头占据。由于我国工业气体产业整体起步较晚，与国外企业的技术、工艺长期存德国林德,20.2%其他,52.3%其他,52.3% 德国林德,22.6%林德、法液空、空气化工、大阳日酸四家企业业绩增速长期较为平稳，2020年以来在大宗原材料涨价下增长态势明确。大宗和特种气体属于工业制造的上游必需原材料且供应量一般保持在相对稳定区间内，因此全球工业气体四大龙头近年来业绩整333.6亿美元，同比+8.3%，其中价格上涨对收入贡献约7%，销量增加贡献约1%；空气化工近五年利润率在15~20%区间，大阳日酸则在6~8%区间。林德-营业收入（亿美元）0林德-净利润（亿美元）林德-净利润（亿美元） 000我们对林德、法液空这两家明显领先的全球龙头气体企业进行营收拆解。两家企业最主要的销售市场。由于美洲市场2022年的价格上涨带金属采矿六大板块和其他，法液空则将气体业务划分为大型工业（现场制气的大型金属采金属采 其他,7%化工能化工能 图38：2019年以来林德分业务增速（去除能源价格、汇率等非经金属采矿化工能源金属采矿注：林德官网披露的口径即为去除能源价格借助强大的技术与规模实力，林德、法液空等全球龙头深度服务全球高技术及通用工业，建立起深厚市场壁垒。据林德与法液空官网披露数据不难发现，林德与法液空深度融入全球高端及通用制造业，其营收占比随着区域客户的需求有着明显的差2022年亚太区电子产业占比34%。这一现象说明林德、法液空这类大宗、特种气体全领域龙头已经深度融合进区域产业链，其业务占比已经可以随着该地区产业格局的变化而改变。林德、法液空等几家全球龙头不仅对电子、医疗这类高技术产业进电子医疗食品制造金属采矿化工能源其他林的客户优势相对稳固；化工和电子两个下游行业的订单占比为46%和33%，电子的在手订单占比明显高于收入占比，这也印证电子行业客户多为长周期客户，粘性和金属采金属采化工,46%体产业中。同期，美国空气化工进入中国并成为第一家在华投资的海外气体企业，主要向国内钢铁、化工产业销售空分气体和装置等。由于我国的电子与特种气体产业发展均不完善，国内大型电子企业也以外资、合资为主，相关特气类材料的配套2006~2015年，布局深化期2007年中船718所成功研发电子级六氟化钨，2008年建成特气体的高纯六氟乙烷等产品得到认证，华特也在2013年开始进入半导体产业外还新出现如成都科美特等市场新进者。在国家02专项等项目支持下，这一时期内纯二氧化碳在内的多个品类的特种气体密集取得落地成果，产品质量与纯度得到显著提升，批量进入市场应用阶段。2016至今，规模化成果落地期2016年以来，国内企业对特气产品的布局广度、深度明显增加，产业化渗透在国内电子产业的快速发展下也得到带动。如大连科利德实现了6N级三氯化硼的产业化；金宏气体实现了高纯氧化氮、电子级正硅酸乙酯的投产；华特气体实现了对国内12期内的国产企业在多种特气的产能规模、市场拓展上进展加速，获得认证并打入产数据来源：中船特气招股书，科利德官网，南大光电官网，金宏气体官网，广发证券发我们根据上市气体公司对应到特种气体业务的营收规模（我们不统计大宗气体的销空气、大阳日酸、空气化工四家全球龙头企业控制，CR4高达7 金宏气体四、主要上市企业中我国的市场格局分析，我国特种气体行业规模较大的企业（除绿菱气体、大连科产能规模达到全国领先；凯美特气则布局特种稀有气体，光刻气产品获得Cymer认表3：主要特种气体生产企业布局情况概览金宏气体乙酯、高纯二氧化碳等几项优势产品实现了进口替代；公司的大宗气体产品包括氧在特种气体产品的客户拓展方面，公司在面板显示与LED领域的客户包括京东方、归母净利润同比分别增加22%和64%，整体毛利率和净利率分别为39%和1 0效应较强。分产品盈利看，2021年公司产品受原材料价格大幅波动影响而出现毛利0司目前对超纯氨、高纯氧化亚氮、正硅酸乙酯、高纯氢、高纯二氧化碳、八氟环丁等多种类型，并积极向电子大宗载气、TGCM等外资强势领域发力。华特气体主营多类特种气体产品，辅以普通工业气体和设备工程业务。公司提供一的产品已经超过50种。基于自主研发，公司现已形成氟碳类、光刻稀混气类、氢化提 0201820182019202020212022碳氧化合物0201920202021主研发的锗烷也通过了韩国最大存储器企业的5纳米制程工艺产线的认证。料、大阳能电池、新能源等领域的现场制气项目延伸，与宁德时代控股的广东邦普中船特气专注于电气特气和含氟材料，部分含氟高纯特气技术规模均达到国际先进已实现向台积电、美光、海力士、中芯、长江归母净利润3.8亿元，同比增长8%。同时2022年公司毛利率、净利率分别为38%和 020192020201920200均面向核心特气产品的制备、提纯与使用。据公司招股书，公司在研产品包括高纯则覆盖集成电路用激光电子混合气制备技术成果转化、二十一种高纯电子气体关键产品产业化覆盖（三甲基镓、三甲基铟等产品纯度大于等于6N，在国内市领导地位且外销欧美与亚太。在半导体前驱体材料方面，公司品类包括硅前驱属前驱体、高K前驱体/低K前驱体的主要品类2）电子特气产品，以氢类和含氟含氟类主要包括三氟化氮和六氟化硫，由子公司南大微电子实施“高纯氟系电子材），已在下游客户存储芯片50nm和逻辑芯片55nm技术节点的产品上通过认证。净利润1.9亿元，同比+37%，近三年业绩均保持较快速增长。盈利能力方面，公司2022年销售毛利率和净利率分别为45%和16%，稳定处于较高 02018201920202021品营收CAGR达到94.0%，显著高于营收整体增速，为业绩增长的核心驱动因素。2022年，公司特气产品的营收占比达到75.6%，成为公司的第一大核心业务。分产特气产品MO源产品其他主营业务其他业务0括三氟化氮制备/提质、第三代安全源产品研发、先进金属前驱体、先进硅前驱体、雅克科技围绕半导体关键材料全面布局，持续加快特气与光刻胶产品的市场拓展。并购重组与产业转型升级并取得了市场化成果。目前公司主要业务包括电子材料、LNG保温绝热包材、阻燃剂三大板块。电子材料包括半导与TFTPR正胶设计产能分别为3000吨/年和4800吨/年，特气类产品中的高纯六氟化三星电子、铠侠电子、英特尔等芯片制造商和LG、友达光电等面 02018201920202021半导体化学材料毛利率则从2018年的42.9%上升至2022年的500胶和CNT防静电材料已经量产，CMOS传感器用RGB光刻胶、先进封装RDL层用I-Line光刻胶等进入客户测试导入阶段，半导体制程的光刻胶及SOC材料在研发推进中，有部分产品进入测试导入阶段。据公司2022年报披露的在研项目，公司当前研发重点包括各类前驱体、新材料等，在特种气体领域则是持续优化半导体高纯特气脂、新型氟橡胶（生胶）及氟混炼胶等含氟聚合物和精细化学品，广泛面向电子通对电子特气产品已有长期市场布局。公司在国内较早从事高纯六氟化硫和硒化氢研利能力方面，2022年公司毛利率、净利率分别为24%和13%，公司经营效率进一步 0入32.4亿元，营收占比35.7%，为收入占比最高的业务；电子化学品业务收入7.1亿程服务和以电子气体为代表的电子化学品营收增速较快。分业务盈利水平看，公司高端化工材料业务的毛利率在35%左右，显著高于公司整体；氟材料、电子化学品0凯美特气专业从事石化废气治理和二氧化碳等空分气体的制备、销售，近年来新拓二氧化碳年产能56万吨，氢气年产能1.94万吨，燃料气体年产能8.92万吨，空分气体年产能13.57万吨。特种气体方面，岳阳电子特种稀有气体项目2020年7月投产，动态激光混配气等电气特种稀有气体，面向半导体、航天、医疗等领域。公司以液体二氧化碳为代表的核心产品得到食品消费、烟草、机械等领域的头部客户认可。公司的食品级液体二氧化碳产品已通过可口可乐和百事可乐的认证并被确 0年公司业绩增长的同时也超越二氧化碳成为公司的第一大业务。2022年，公司各产02018201920202正帆科技对材料、装备、服务进行“三维布局”，协同服务泛半导体与医疗产业。（1）系统与装备业务包括电子工艺设备、生物制药设备两大类。电子工艺设备：主要提供高纯介质供应系统、泛半导体工艺设备模块与子系统。介荆、中微、迈为等客户批量供货。生物制药设备：提供制药用水系统、流体工艺系统、创新药孵化服务等，从单元装诊断技术研发及产业化。目前覆盖到的国内生物制药客户包括长春金赛、百奥泰、（2）材料类产品包括电子特气、电子大宗气、电子先进材料等。 0201820192018201920202021别是生物制药设备3.5亿（占比12.7能力方面，近三年公司MRO业务的毛利率相对最高，0生命安全保障与工艺监控、先进材料合成与分离提纯、材料成分分析与痕量检测以及关键工艺材料再生与循环六大技术。根据公司2022年超大流量特种气体供应系统、多种化学品混配及浓度监控系统、电子级化学品充装系统、电解制砷烷、气体吸附纯化材料等新方向加大投入。（1）气体业务。主要包括氧、氮、氩、氖、氦、氪、氙、高纯氧、高纯氮等产品。公司气体业务以大宗空分气体为主，但近年来积极推动稀有气体提取装置的投产运行，同时收购西亚特电子和万达气体公司等企业延拓特气产品矩阵。目前公司已推出的特气产品包括高纯氪氙氖氦及混合气、超纯氧氮、高纯二氧化碳、含氟混配气总制氧能力超310万Nm³/h。公司为国内第一台空分设备生产者，目前空分设备技术指标已达到世界先进水平，大型、特大型空分设备产量和销量为全球第一，以乙烯冷箱为代表的低温石化设备产品的国内份额同样稳居第一。 0201820192020201820192020