電子氣體行業(yè)市場分析

電子氣體行業(yè)市場分析百億市場國產化提速，電子大宗&電子特氣并進前行電子氣體整體200億市場，電子大宗與電子特氣分別占55%/45%2024年國內電子氣體市場200億元左右，電子大宗與電子特氣分別整體占比55%/45%。廣義上的電子氣體是指具有電子級純度的特種氣體，主要分為電子大宗氣體及電子特氣，廣泛應用在包括集成電路、顯示面板、半導體照明和光伏等泛半導體行業(yè)。電子大宗與電子特氣在下游客戶、整體空間上較為接近，而在供氣品種/商業(yè)模式/競爭要點/競爭格局方面存在差異。供氣品種上，電子大宗主要有6種，電子特氣數百種以上；商業(yè)模式上，電子大宗本質為運營模式，電子特氣本質為產品生意；競爭要點上，電子大宗需要極高的可靠性及穩(wěn)定性，電子特氣注重產品、認證和價格三要素；競爭格局上，電子大宗門檻高玩家少，電子特氣國產玩家新進入者多，國產替代迅速。供氣品種：電子大宗品種少，但貫穿全環(huán)節(jié)電子大宗供應品種少，穩(wěn)定性保供性要求高。電子大宗氣體主要是指氮氣、氦氣、氧氣、氫氣、氬氣、二氧化碳這六大氣體品種，電子大宗氣體作為環(huán)境氣、保護氣、清潔氣和運載氣等，貫穿半導體生產制程的全環(huán)節(jié)。商業(yè)模式：電子大宗以現場制氣為主，本質是運營模式電子大宗以現場制氣為主。氣體公司需要提前在客戶工廠或臨近場地投資建設供氣系統，前期投資額較大，合同期長（通常長達10-20年）。電子大宗的收費中包含“固定收費”和“變動氣費”兩部分，其中單個項目的固定收費現值可基本覆蓋前期投資成本；變動氣費則根據類“成本加成法”定價原則，單方氣體賺取“穩(wěn)定的毛利”，因此電子大宗具備“穩(wěn)盈利”的保障，本質是運營模式。固定收費實質為氣體產品的保底收費，為氣體公司盈利提供保障。以廣鋼氣體為例，2019年-2022年電子大宗現場制氣項目收入中固定費用占比基本保持在45%左右，2022年電子大宗現場制氣項目收入中，固定收費占比為43.1%，變動氣費的占比為56.9%。競爭要點：電子大宗對可靠性及穩(wěn)定性要求極高電子大宗氣體是復雜的系統工程，需要專業(yè)穩(wěn)定的工程能力。電子大宗對可靠性及穩(wěn)定性要求極高。電子大宗占下游客戶生產成本不高，據廣鋼氣體公告，例如投資一個晶圓廠百億以上的投入，對應配套的電子大宗項目投資成本占比可能僅為1%。但電子大宗對下游客戶的生產影響較大，“牽一發(fā)而動全身”，若發(fā)生故障將導致整條產線受到影響，故成功案例/成熟經驗團隊是入局的重要條件。競爭格局：電子大宗項目壁壘高，格局高度集中國內電子大宗氣體市場格局集中。據廣鋼氣體公司公告，2018-2022年9月電子半導體領域新建現場制氣項目中，三大外資企業(yè)和廣鋼氣體中標產能占比達93.1%。進入電子大宗賽道難度大。從廣鋼氣體公告的18-22M9期間電子大宗項目招投標情況，可以發(fā)現目前仍存在“僅邀請外資”、“要求一定項目運行年限”等苛刻條件。本質原因還是在于電子大宗是復雜的工程項目，在專業(yè)性要求極高的同時，對于下游而言，置換、試錯成本同樣也很高。以日本為鑒，看中國氣體市場的機遇和不同日本市場回顧（60-70s）：空分設備高度國產化日本氣體市場格局較為分散且同時存在較高比例的自建供氣。60-70年代日本市場主要參與者為兩大龍頭——NS(NipponSanso)和Teisan(法液空于1910年創(chuàng)建的日本子公司)+四個區(qū)域性供應商——OS(OsakaSanso)、TaS(TaiyoSanso)、DS(DaidoSanso)、ToS(ToyoSanso)。由于氧氣和氮氣市場中自建供氣比例較高，導致日本市場整體集中度較低?？辗衷O備快速發(fā)展并實現充分國產化。60年代以前日本氣體企業(yè)仍嚴重依賴海外技術；到60年代初，NS獲得了Linde技術的獨家訪問權，日本空分設備技術開始快速發(fā)展；至60年代后期，本土廠商幾乎完全占據了日本市場，日本空分設備實現高度國產化。日本市場回顧（80-90s）：國際化過程中的攻與守80年代前，日本空分設備高度國產化+自建供氣比例較高，阻礙了前期外國競爭者的進入。直至1980年，外國氣體公司中僅有AL（法液空）控制的子公司Teisan在日本經營。我們認為或由于早在60年代，日本的空分設備就已實現高度國產化，同時自建供氣模式滿足了大部分市場需求，外包供氣的市場空間不大，因而外國氣體公司未能大規(guī)模進入。攻方：80-90年代，BOC和AP以收購日本公司股權的方式進入日本市場。守方：日本企業(yè)通過合并以及強化競爭優(yōu)勢（技術+服務模式）守住本土份額。日本公司通過國內合并的方式擴張規(guī)模，例如區(qū)域性生產商ToS和TaS合并，之后又與龍頭NS合并成大陽日酸。此外，日本公司在電子特氣領域的競爭優(yōu)勢（技術領先+優(yōu)質管理服務）在一定程度上保護了其市場份額。以日本為鑒：用技術+專業(yè)化服務構建α，國際化擴張是長遠發(fā)展的必要策略產業(yè)鏈轉移的大β下，有望孕育出電子氣體巨頭公司。參考80年代第一次半導體產業(yè)轉移，日本供應商在半導體專用氣體方面的全球份額已達到42%（80年代末），1986年NS在日本特種氣體市場份額達到50-60%，成為電子氣體巨頭。我們認為日本電子特氣廠商在全球占據較高份額，也主要由于通過技術+專業(yè)化服務構建α。當β逐漸消退，國際化是增長的必要策略。在半導體產業(yè)即將二次轉移的背景下，NS在80年代與Teisan及其他日本特氣生產商在泰國、臺灣和韓國等地一起建造氣體工廠，國際化的擴張戰(zhàn)略開始實施。參考幾乎所有海外氣體龍頭的擴張之路，常見的基本方式都是以收并購為主，故NS也于80年代在美國、馬來西亞等地以收并購的形式進行國際化擴張。大陽日酸不夠堅決的國際化收并購戰(zhàn)略致使全球份額下降。由于1）NS缺乏國際化經驗和合適的人員；2）NS自認為其資本基礎和分銷網絡還不足以支持更大規(guī)模的收并購擴張，所以NS與其他日本特氣廠商選擇了向海外售賣工藝包的模式擴張，因此在90年代，不夠堅決的國際擴張戰(zhàn)略導致其全球工業(yè)氣體市場份額從1994年的8%下降到2000年的6%。中國機遇：有望成長出電子氣體巨頭國內空分設備國產化率不斷提高，至2020年已達75%以上，與60年代的日本相似。目前國內在電子大宗、電子特氣，都有一批具有潛力的公司，其中有望成長出電子氣體巨頭。我們認為本土氣體公司發(fā)展的突破口或在于1）乘產業(yè)轉移+光伏新需求之風，以技術+服務塑造護城河；2）以收并購整合國內市場提高集中度，并進一步向新興的海外市場擴張。應用環(huán)節(jié)工藝迭代，驅動電子氣體品類升級需求增長下游側重工藝不同，故單品間景氣度有差異電子特氣“需求跟隨工藝”帶來幾個特點：1）各工藝環(huán)節(jié)的技術路徑或隨著技術發(fā)展更新迭代，可能會導致對相應電子特氣的品種選擇及用量上發(fā)生改變；2）不同應用領域側重的工藝環(huán)節(jié)不同，或導致不同電子特氣品類的下游景氣有差異，例如集成電路的設計重點多在電路制程，光刻及刻蝕類氣體受集成電路制程工藝迭代或者變化影響更為顯著，而光伏重點在于成膜后的光效率及使用壽命，故沉積用氣受光伏裝機量高增或電池工藝路徑變更影響較為顯著。沉積用氣：硅烷、超純氨、高純氧化亞氮、六氟化鎢等沉積用氣核心品種：硅烷、超純氨、高純氧化亞氮、六氟化鎢等。薄膜生長是采用物理或化學方法使物質附著于襯底材料表面的過程。根據工作原理不同，可分為物理氣相沉積、化學氣相沉積以及外延沉積工藝。在半導體核心流程中，主要涉及到化學氣相沉積以及外延沉積工藝?；瘜W氣相沉積（CVD）是多種氣體混合并發(fā)生化學反應最終將反應物沉積成膜的過程，主要應用于光伏和面板行業(yè)。例如，在光伏領域，經化學氣相沉積生成減反射膜，達到表面鈍化，增加光能利用率。外延沉積是在襯底生長出一層與原襯底相同晶格取向的晶體外延層，可用于減小襯底電阻、增強襯底隔離等。外延工藝廣泛用于集成電路，形成芯片內部的微型器件單元，例如晶體管的存儲單元。根據生長方法可以將外延沉積工藝分為兩大類：全外延和選擇性外延。外延沉淀用氣常為含硅氣體源：硅烷，二氯硅烷和三氯硅烷；某些特殊外延工藝中還要用到含鍺和碳的氣體鍺烷和甲基硅烷；選擇性外延工藝中還需要用到刻蝕性氣體氯化氫，反應中的載氣一般選用氫氣。超純氨：預計2026年國內需求16萬噸應用廣泛，常與硅烷進行反應使用。超純氨常作為氮源與硅烷或其他硅化物反應，形成氮化硅或氮氧化硅薄膜。在集成電路領域，主要通過CVD工藝沉積生長氮化硅介質層，用作絕緣層、保護層或活性薄膜；在新型顯示領域，主要用于生成氮化硅和氮氧化硅半導體膜；在光伏領域，主要通過PECVD工藝沉積生長氮化硅或氮氧化硅，形成減反射膜以提高太陽光吸收率。下游泛半導體產業(yè)發(fā)展拉動市場擴容。需求方面，近年來集成電路/顯示面板/光伏/LED等產業(yè)的發(fā)展，不斷拉動對超純氨的需求，據QYResearch數據，2026年國內超純氨市場需求將達到16.0萬噸；供給方面，據科利德公司公告，截至2023年10月，國內可統計主要內資企業(yè)超純氨產能約6.9萬噸，未來可統計產能規(guī)劃高達7萬噸以上；價格方面，受益光伏景氣，國內超純氨市場價從2021年初9000元/噸，上漲至2023年初最高20000元/噸，目前價格回落至16000元/噸。六氟化鎢：IC迭代拉動市場擴容，2025年或出現供應缺口高純六氟化鎢用途廣泛，目前主要應用于大規(guī)模集成電路化學氣相沉積工藝，其沉積形成的鎢導體膜可用作通孔和接觸孔的互連線，具有低電阻、高熔點的特點，純度一般需要達到5N；其次，通過混合金屬的化學氣相沉積工藝制得鎢和錸的復合涂層，應用于太陽能吸收器以及X射線發(fā)射電極的制造；同時六氟化鎢也作為電子元器件原材料、聚合催化劑、氟化劑及光學材料原料等。集成電路工藝迭代拉動六氟化鎢市場擴容。據觀研天下，集成電路領域3DNAND層數從32層發(fā)展至64層和128層，六氟化鎢用量快速增長，同時存儲芯片廠商的產能也在快速拉升。據中船特氣公司公告，2022年國內的六氟化鎢需求量約為1600噸，在使用量增加和下游產能擴張的雙重因素驅動下，預計2025年國內六氟化鎢的需求量將達到4500噸，2025年國內供給端將達4030噸產能，或產生供需缺口約470噸。摻雜用氣：半導體及集成電路制造中的摻雜工藝原材料常見摻雜氣包含乙硼烷、磷烷、砷烷、三氯化硼等。摻雜指的是將雜質摻入晶圓中的特定區(qū)域，從而改變半導體的導電性和導電類型，形成PN結、電阻、歐姆接觸等。由于硅片本身的載流子濃度很低，需要導電則需要有空穴或電子，因此引入III、V族元素，誘導出更多的空穴和電子，從而形成P型半導體或者N型半導體。擴散和離子注入是半導體摻雜的兩種主要工藝。擴散是在合適的溫度和濃度梯度下，用III、V族元素占據硅原子位置。在一定溫