一、電子大宗氣體占全部氣體成本的比例更高
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國電子大宗氣體行業(yè)發(fā)展深度研究與投資前景預測報告（2024-2031年）》顯示，電子氣體是電子專(zhuān)用材料制造的重點(diǎn)產(chǎn)品，分為電子大宗氣體和電子特種氣體。電子大宗氣體與電子特種氣體在氣體品種及用量、應用環(huán)節、供應模式、合作期限、純度要求等方面存在本質(zhì)不同。
電子大宗氣體和電子特種氣體對比
| 類(lèi)別 | 電子大宗氣體 | 通用工業(yè)氣體 |
| 氣體用量 | 氮氣為用量最大的品種 | 氧氣為用量最大的品種 |
| 純度要求 | 整體純度要求通常為 5N-9N，對氣體中單項雜質(zhì)含量，不同的工藝制程有特定的指 | 純度要求通常為 2N-5N，對氣體中單項雜質(zhì)含量無(wú)特殊要求 |
| 供應方式 | 對于大型半導體客戶(hù)以現場(chǎng)安裝制氮裝置供氣為主，其余氣體一般以液體槽車(chē)、氣體管束車(chē)等形式運至制氣現場(chǎng) | 對于大型工業(yè)客戶(hù)以現場(chǎng)安裝空分裝置供氣為主 |
| 可靠性及穩定性 | 現場(chǎng)制氣系統具備每天 24 小時(shí)的不間斷的供應能力，并且對連續供應的氣體純度波動(dòng)有嚴格要求，通常在 1ppb 以?xún)? | 現場(chǎng)制氣系統要求連續供應 |
| 品質(zhì)管理 | 檢測設備精度為 ppb 級別，且須配備連續品質(zhì)控制（CQC）系統 | 檢測設備精度為 ppm 級別，品質(zhì)管理要求一般為 COC |
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在集成電路制造、半導體顯示等生產(chǎn)環(huán)節更多、生產(chǎn)要求更嚴苛、制程更先進(jìn)的細分領(lǐng)域，電子大宗氣體占全部氣體成本的比例更高。
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二、電子大宗氣體應用領(lǐng)域廣泛
電子大宗氣體的下游應用領(lǐng)域涵蓋集成電路制造、半導體顯示、低溫超導、電子設備及材料、光纖通信等領(lǐng)域。六大電子大宗氣體品類(lèi)下游均能應用于集成電路制造和半導體顯示領(lǐng)域。其中，氮氣還可應用于電子設備及材料的封裝、電子燒結和退火環(huán)節。氦氣下游還覆蓋低溫超導以及光纖通訊領(lǐng)域，分別應用于MRI磁體冷卻及液氮補充以及光纖制造工藝。
電子大宗氣體下游應用領(lǐng)域
| 電子大宗氣體 | 集成電路制造 | 半導體顯示 | 電子設備及材料 | 低溫超導 | 光纖通信 |
| 氮氣 | 硅片生產(chǎn)、光掩膜制造、電路布圖、功能實(shí)現等環(huán)節 | 陣列制程、彩膜制程、成盒制程、模組制程 | 封裝環(huán)節、電子燒結環(huán)節、退火環(huán)節 | - | - |
| 氦氣 | 掩膜制造、功能實(shí)現環(huán) | 陣列制程、成盒制程 | - | MRI磁體冷卻、MRI液氮補充、前沿科學(xué)研究 | 光纖制造工藝 |
| 氬氣 | 光掩膜制造、電路布圖、功能實(shí)現環(huán)節 | 陣列制程、彩膜制程 | - | - | - |
| 氧氣 | 硅片生產(chǎn)、光掩膜制造、電路布圖環(huán)節 | 陣列制程、彩膜制程 | - | - | - |
| 氫氣 | 硅片生產(chǎn)、光掩膜制造、電路布圖、功能實(shí)現環(huán)節 | 陣列制程 | - | - | - |
| 二氧化碳 | 掩膜制造、電路布圖環(huán) | 陣列制程 | - | - | - |
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電子大宗氣體作為環(huán)境氣、保護氣、清潔氣和運載氣等，覆蓋泛半導體生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節。環(huán)境氣體主要為氮氣，主要為泛半導體生產(chǎn)全過(guò)程提供惰性氛圍；保護氣體包括氮氣、氦氣、氬氣等，主要用于防止器件加工過(guò)程中發(fā)生氧化和反應等；清潔氣體包括氮氣、氦氣、氬氣、氧氣、二氧化碳等，主要用于清洗反應后晶圓和器件上殘留的雜質(zhì)；運載氣體包括氮氣、氦氣、氬氣等，用以將揮發(fā)性物質(zhì)和氣體混合物從發(fā)生源輸送至對應工藝程序中；反應氣體包括氮氣、氫氣、氧氣、氬氣等，主要用作原料氣和還原氣，以及能夠形成PN結、保護層和隔離層。
電子大宗氣體在集成電路制造中的具體作用
氣體種類(lèi)
使用環(huán)節
具體作用
氮氣
硅片生產(chǎn)
作為保護氣、運載氣、清潔氣
光掩模制作
作為環(huán)境氣、保護氣、運載氣、清潔氣等
電路布圖
作為保護氣、運載氣和清潔氣
功能實(shí)現
作為環(huán)境氣和運載氣，并在金屬層的銅制工藝中用于退火，部分晶圓廠(chǎng)將氮氣離子化作為轟擊金屬靶材的氣體
其他
在化學(xué)機械拋光、背面減薄和金屬化、芯片封裝等環(huán)節中，氮氣亦可作為環(huán)境氣、保護氣、運載氣、清潔氣
氦氣
光掩模制作
作為運載氣
功能實(shí)現
在化學(xué)氣相沉積中作為運載氣，在先進(jìn)制程中也作為冷卻用氣、保護氣、濺射用氣
氬氣
光掩模制作
用于先進(jìn)制程的紫外光刻激光器內，作為沉積反應氣
電路布圖
在蝕刻過(guò)程作為運載氣和反應氣，在涂膠、曝光、顯影相關(guān)工序中作為保護氣
功能實(shí)現
離子化后作為轟擊金屬靶材的氣體
氧氣
硅片生產(chǎn)
作為缺陷檢驗中的氧化氣體
光掩模制作
氧氣可在熱氧化工藝中作為氧化反應氣，并在部分先進(jìn)制程產(chǎn)線(xiàn)中用于制備臭氧作為清潔氣
電路布圖
氧氣在干法去膠工藝中作為反應氣，在刻蝕工藝中也作為去除廢料的反應用氣
氫氣
硅片生產(chǎn)
作為晶片外延生長(cháng)的原料反應氣
光掩模制作
用于外延生長(cháng)和氧化工序中作為反應氣
電路布圖
在光刻階段作為去除錫的反應用氣
功能實(shí)現
在金屬層的銅制工藝中用于退火，在沉積和離子注入等摻雜工序中作為反應氣
二氧化碳
光掩模制作
部分晶圓廠(chǎng)將超臨界態(tài)二氧化碳作為作清潔氣
電路布圖
部分晶圓廠(chǎng)將超臨界態(tài)二氧化碳作為光刻鏡頭的保護氣
三、我國電子大宗氣體市場(chǎng)規模穩步增長(cháng)
近年來(lái)，我國電子大宗氣體市場(chǎng)規模穩步增長(cháng)。2016-2022年我國電子大宗氣體市場(chǎng)規模由53億元增長(cháng)至95億元，預計2025年我國電子大宗氣體市場(chǎng)規模將達到122億元，2022年至2025年CAGR為8.70%。
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四、電子大宗氣體在電子氣體中占據較大比重
電子大宗氣體在電子氣體中占據較大比重。根據數據，2022年我國電子氣體市場(chǎng)規模為174億元，其中電子大宗氣體占比54.60%；預計2025年我國電子氣體市場(chǎng)規模為218億元，其中電子大宗氣體占比55.96%。
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五、電子大宗氣體市場(chǎng)集中度高
技術(shù)、客戶(hù)認證、資本實(shí)力及綜合服務(wù)能力等構筑電子大宗行業(yè)高進(jìn)入壁壘，強者恒強效應突出。電子大宗氣體行業(yè)屬于半導體上游材料的關(guān)鍵配套行業(yè)，對于下游半導體客戶(hù)的單個(gè)工廠(chǎng)/產(chǎn)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，現場(chǎng)制氣一般僅有一個(gè)電子大宗氣體供應商，供氣期15年，這就使得新進(jìn)入者只有在客戶(hù)新增產(chǎn)線(xiàn)時(shí)才有機會(huì )進(jìn)入，同時(shí)電子大宗氣體屬于半導體制造的關(guān)鍵材料，對于氣體的品質(zhì)和穩定運營(yíng)的要求極高，客戶(hù)招標通常會(huì )考察其過(guò)往的運營(yíng)經(jīng)驗，這就使得強者恒強效應突出。
電子大宗氣體行業(yè)壁壘
| 壁壘 | 簡(jiǎn)介 |
| 技術(shù)壁壘 | 目前電子大宗氣體的純度要求最高達到 ppb 級，比通用工業(yè)氣體 ppm 級的純度高 1000 倍，并且對各類(lèi)氣體的單項雜質(zhì)水平也有特定的要求，除了純度方 面，電子半導體客戶(hù)對于電子大宗氣體供應的可靠性、穩定性、一致性也有嚴格的要求， 這對氣體公司的系統工藝設計、工程建設、氣站運營(yíng)提出了綜合性的要求，技術(shù)壁壘極高。 |
| 客戶(hù)認證壁壘 | 客戶(hù)對于電子大宗氣體供應商的認證極為苛刻，客戶(hù)在新項目招 標時(shí)通常要求供應商在電子級同類(lèi)工廠(chǎng)的建廠(chǎng)和運營(yíng)的經(jīng)驗業(yè)績(jì)，這使得市場(chǎng)的頭部效應 愈加突出，新進(jìn)入者的難度極大。 |
| 資本實(shí)力和綜合服務(wù)能力壁壘 | 半導體工廠(chǎng)的配套大宗氣站需要氣體公司預先投 入大額建設資金，項目整體回收期通常在 6 年以上，這對于氣體公司的資產(chǎn)規模、負債能 力、現金流管理能力有較高要求。另外客戶(hù)通常要求氣體公司在項目周?chē)蟹€定的液體保 供能力，用以應對現場(chǎng)制氮機中斷生產(chǎn)或產(chǎn)能不足帶來(lái)的氣體短缺風(fēng)險。區域性氣體公司 資本實(shí)力不足，也不具備全國的液體工廠(chǎng)布局，進(jìn)入難度大。 |
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全球范圍來(lái)看，國際電子半導體行業(yè)發(fā)展成熟度高，上下游產(chǎn)業(yè)鏈的供應商較為穩定，以林德氣體、液化空氣、空氣化工為代表的全球大型工業(yè)氣體公司占據了電子大宗氣體行業(yè)的主要市場(chǎng)份額。
國內市場(chǎng)看，過(guò)去我國電子大宗氣體市場(chǎng)基本被外資氣體公司所壟斷，主要由于外資氣體公司在國內市場(chǎng)具有先發(fā)優(yōu)勢。近年來(lái)，我國電子大宗氣體市場(chǎng)格局發(fā)生改變。2018年中美貿易戰的背景下，廣鋼氣體公司中標第一單電子大宗氣體現場(chǎng)制氣項目（惠科股份現場(chǎng)制氣項目），自此打破了外資氣體公司在國內市場(chǎng)的壟斷格局。目前新增市場(chǎng)形成了廣鋼氣體與林德氣體、液化空氣、空氣化工三大外資氣體公司“1+3”的競爭格局。
電子大宗氣體行業(yè)代表企業(yè)簡(jiǎn)介
類(lèi)別
企業(yè)名稱(chēng)
簡(jiǎn)介
外資企業(yè)
林德氣體
林德（Linde）是全球領(lǐng)先的工業(yè)氣體和工程公司之一，是工業(yè)氣體、工藝與特種氣體的全球領(lǐng)先供應商。2021年銷(xiāo)售額為310億美元（260億歐元）。其所觸及的終端市場(chǎng)涵蓋眾多行業(yè)，包括化工與精煉、食品與飲料、電子、醫療健康、制造業(yè)以及初級金屬等。
液化空氣
成立于1902年的法國液化空氣集團，是世界上最大的工業(yè)氣體和醫療氣體以及相關(guān)服務(wù)的供應商之一。法液空集團向眾多的行業(yè)提供氧氣、氮氣、氫氣和其它氣體及相關(guān)服務(wù)。
空氣化工
作為世界上唯一的同時(shí)生產(chǎn)氣體產(chǎn)品和化學(xué)品的公司，除了工業(yè)氣體產(chǎn)品，工藝和特種氣體產(chǎn)品之外，還提供相關(guān)設備，特種化學(xué)品和化學(xué)中間體產(chǎn)品。自1940年創(chuàng )立以來(lái)，空氣化工產(chǎn)品公司不僅在主要市場(chǎng)上居于領(lǐng)先地位,而且一直以創(chuàng )新的企業(yè)文化、完善的管理和對環(huán)境及安全的承諾得到廣泛的認可。
本土企業(yè)
廣鋼氣體
廣州廣鋼氣體能源股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“公司”）是國內領(lǐng)先的電子大宗氣體綜合服務(wù)商，是國務(wù)院“科改示范企業(yè)”及廣州市國資委重點(diǎn)混合所有制改革項目企業(yè)，系廣州工業(yè)投資控股集團有限公司子公司。公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)是研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售以電子大宗氣體為核心的工業(yè)氣體。公司打造了全方位、自主可控的氣體供應體系，專(zhuān)業(yè)和能力涵蓋從氣體制備裝置的設計到投產(chǎn)運行、氣體儲運、數字化運營(yíng)、氣體應用解決方案等全部環(huán)節，為客戶(hù)提供現場(chǎng)制氣、零售供氣等綜合服務(wù)。公司擁有齊全的產(chǎn)品線(xiàn)，包括電子級超高純氮氣（N2）、氦氣（He）、氧氣（O2）、氫氣（H2）、氬氣（Ar）、二氧化碳（CO2）等氣體品種，廣泛應用于集成電路制造、半導體顯示、光纖通信等電子半導體領(lǐng)域以及能源化工、有色金屬、機械制造等通用工業(yè)領(lǐng)域。
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