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2020年中国电子气体行业壁垒明显 国产替代化是必然趋势

       电子气体,包括电子级大宗气体和电子级特种气体,是电子行业工厂大规模生产和制造工艺研发的关键原材料。电子气体在液晶面板、集成电路、LED、光伏等领域应用较多。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。在半导体工艺中,从芯片生长到最后器件的封装,几乎每一步、每一个环节都离不开电子特气,因此电子气体被称为半导体材料的“粮食”和“源”。

电子气体分类

类别

用途

产品

电子特种气体

化学气相沉积(CVD

氨气、氦气、氧化亚氮、TEOS(正硅酸乙酯)、 TEB(硼酸三乙酯)、 TEPO(磷酸三乙酯)、磷化氢、三氟化氯、二氯硅烷、氟化氮、硅烷、 六氟化钨、六氟乙烷、四氯化钛、甲烷等

离子注入

氟化砷、三氟化磷、磷化氢、三氟化硼、三氯化硼、四氟化硅、六氟化硫、氙气等

光刻胶印刷

氟气、氦气、氪气、氖气等

扩散

氢气、三氯氧磷等

刻蚀

氦气、四氟化碳、八氟环丁烷、八氟环戊烯、三氟甲烷、二氟甲烷、氯 气、溴化氢、三氯化硼、六氟化硫、一氧化碳等

掺杂

含硼、磷、砷等三族及五族原子之气体,如三氯化硼、乙硼烷、三氟化硼、磷化氢、砷化氢等

电子大宗气体

环境气、保护气、载体

氮气、氧气、氩气、二氧化碳等

资料来源:公开资料整理

电子特种气体及电子大宗气体占比情况

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

50%

50%

LED、光伏

50%-60%

40%-50%

资料来源:公开资料整理

       电子气体应用范围十分广泛,主要应用范围包括电子行业、太阳能电池、移动通讯、汽车导航及车载音像系统、航空航天、军事工业等诸多领域。集成电路领域是电子气体的主要应用领域。数据显示,在我国特种气体的销售额中,电子行业约占41%,石油化工约占39%,医疗环保约占10%,其他领域约占10%。在单纯电子气体领域,集成电路领域占比为42%,是最大的电子气体消耗领域。其次是显示面板领域,占比约为37%。最后是太阳能领域和LED领域,分别占比为13%和8%。

2018年中国特种气体下游细分领域占比情况

数据来源:中国半导体行业协会

2017年中国高纯电子气体下游细分领域占比情况

数据来源:中国半导体行业协会

       随着中国大陆晶圆厂产能持续扩张,推动气体市场规模增长。数据显示,中国集成电路用电子特气的市场规模在不断增加,从2014年的13.40亿美元增长至2018年的20.04亿美元,占全球的比重从38.5%提升到44.4%。

2014-2018年中国集成电路用电子特气市场规模情况

数据来源:中国半导体行业协会

       根据数据显示,2017年我国电子特气市场规模达到约178亿元,预计2022年国内特气市场规模将达到411亿元,2017-2022年复合增速或达18%。2020-2022年是中国大陆晶圆厂投产高峰期,以长江存储,长鑫存储等新星晶圆厂和以中芯国际,华虹为代表的老牌晶圆厂正处于产能扩张期,未来3年将迎来密集投产。据国内晶圆厂的建设速度和规划,预计2022年国内电子气体市场是2019年的两倍,电子气体市场迎来高速发展期。

2017-2022年中国特气市场规模预测情况

数据来源:中国半导体行业协会

       相比于传统的大宗气体,我国电子气体行业制造工艺复杂、气体精度要求高,具有较高的技术壁垒,市场集中度高,还有资金、资质、渠道等多方面的影响,行业壁垒明显。

电子气体行业壁垒分析情况

壁垒

具体内容

技术壁垒

气体纯度壁垒:特种气体制造工艺复杂,特种气体纯化是气体制造的主要技术壁垒。气体精度壁垒:准确控制不同气体的配比精度是另一壁垒。

渠道壁垒

渠道对于专业气体生产企业的业务,特别是具有区域性特征的瓶装气体和液态气体业务尤为重要。由于气体行业具有单个客户销售额较小,需要依靠大量的客户来完善销售网络铺设的特征,因此,销售网络的铺设周期一般较长、难度较大。一旦在区域内确立竞争优势,会对潜在竞争对手形成较高的竞争门槛,先发优势较为明显。

资金壁垒

工业气体行业生产环节需要较大规模的固定资产投入,为了保证产品质量的稳定性,还需要投入大量精密监测和控制设备。同时,气体作为消耗品只能以气态和液态的形式存在,需要专业的储存设备,针对瓶装气体用户需要投入大量的气瓶;针对液态气体用户则需要投入液态储罐、气化器、减压装置等固定资产。工业气体作为危化品,需要具有危化资质的专门运输设备,还应当对运输的全过程进行跟踪监测和严格控制,由此带来的运输及监控设备投入也较大。上述因素导致工业气体行业重资产的属性较为显著,对潜在进入者形成较高的资金壁垒。

资质壁垒

电子气体的生产,制造,运输有严格的资质审查;由于电子气体属于危险化学品,部分气体有易燃易爆,并且属于毒性巨大的危险化学品(如氯气)。所以在生产,制造,运输整个产业链,都必须要有严格的资质认证,取得《安全生产许可证》,《危险化学品经营许可证》等多项资质。不仅仅对企业生产条件和生产环境进行评估,还要对生产人员的安全意识,生产危险化学品的个人资质认证。这些严格的资质审核是新进电子气体公司的资质壁垒。

人才壁垒

工业气体企业的生产运营需要大批专门人才。首先,工业气体企业的自主研发和创新能力最终体现在技术人员的专业能力上,由于本行业的生产技术具有很强的应用性和专业性,新进人员需要在生产和研发实践中进行多年的学习和锻炼,才能胜任技术研发工作;其次,工业气体生产和销售过程中技术节点较多、组织调度复杂,即便是充装和运输过程中的司机、押运员也需要相关危化品从业资格证才能上岗,基层生产和销售人员的培养极为重要;另外,本行业的产品销售对象明确,销售人员必须具备一定专业技术能力才能精准而深度地挖掘客户需求;最后,气体行业内人员流动性较小,从市场上难以找到成熟和适合的人才,需要立足于企业自身多年的专业化培养,这需要一定时间和过程。综上所述,工业气体行业具有较高的人才壁垒。

市场壁垒

气体行业的下游绝大部分客户是专业生产厂家并非终端消费产品,因此难以通过广告等常规营销手段在短期内建立市场品牌。下游客户对气体产品的质量、品牌和服务的认同需要建立在长期合作的基础上。气体开始供应的同时,气体供应商的服务随之体现。能够提供综合解决方案的供应商由于其完善的服务,能满足客户多样化的需求,并可为客户节约成本,往往具有较强的竞争优势。供应商的服务一旦得到认可,客户考虑质量、服务等因素通常不会变更供应商。所以气体产品的服务差异性很大,在很大程度上成为潜在竞争对手进入的障碍。

资料来源:公开资料整理

       我国由于技术、工艺、设备等多方面差距明显,电子特气产品基本依赖进口,电子气体市场被国外垄断。数据显示,美国空气化工集团、液化空气集团、大阳日酸株式会社、普莱克斯集团、林德集团(后收购普莱斯克集团)等国外气体公司的在中国电子气体市场上份额占比超过80%,国内气体公司市场份额占比仅为 12%。

中国大陆电子气体市场占比情况

数据来源:中国半导体行业协会

       受日韩材料摩擦和中美贸易摩擦影响,中国大陆积极布局集成电路产业。在半导体材料领域,电子气体作为是集成电路制造的“血液”,是国产代替重要环节,也是必将国产化的产品,半导体材料国产化是必然趋势。

       当今,中国通过国家集成电路产业投资基金对半导体产业进行投资和扶持,电子气体的国产化正在全面展开。随着关键技术的陆续突破,中国已经陆续出现了一批高水平的电子气体企业。尽管仍然与国际先进水平仍然有差距,但是在政策的支持和自身的不懈努力之下,中国已经有一批气体企业陆续突破了关键技术,各自在不同的单品气体产品上实现了自主化。

中国电子气体代表产品

企业名称

代表产品

中船重工集团718

NF3WF6

昊华科技(黎明院、光明院)

CF4SF6、硒化氢、硫化氢

华特气体

CHF3C4F8、光刻气

雅克科技

四氟化碳,六氟化硫

南大光电(飞源气体)

砷烷,磷烷,三氟化氮,六氟化硫

巨化股份(中巨芯)

磷化氢 氯乙烷、一氧化碳、硫化氢

三孚股份

SiH2Cl2SiHCl3

凯美特气

氦、氖、氩、氪、氙稀有气体、同位素气体

和远气体

氢气、氦气

上海正帆

ASH3

北京绿菱

CHF3 含氟有机气体

中宁硅业

SiH4

首山科技

SiH4

海宁英德赛

NH3

金宏气体

NH3

大连科利德

NH3

浙江半导体材料研究所

SiH4

资料来源:公开资料整理(CT)

       以上数据资料参考《2019年中国电子气体市场分析报告-行业运营现状与投资前景研究》。

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由于全球晶圆代工产量难以具体统计,所知台积电占全球晶圆代工份额50%左右,下图全球数据以台积电12英寸晶圆折算产量作为参考预测。据测算可知,受电子行业高景气度影响,全球晶圆代工产量总体保持增长态势,2022年12英寸晶圆代工产量为2757万片。

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