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电子特气:半导体国产替代核心赛道,龙头全梳理

  • 来源:乐晴
  • 时间:2023-07-02 09:37:35

电子特气作为晶圆制造中仅次于硅片的第二大耗材,占原材料成本的比例高达 15%,将充分受益于全球集成电路行业的快速发展。

根据 IC Insights 发布的数据,2022 年全球集成电路销售额创下历史新高,达 5651 亿美 元,同比增长 11%,2017-2022 年均增速为8.68%。从投资周期角 度来看,SEMI 预计 2024 年全球半导体设备投资将逐步回暖至920亿美元,同比增长 21%。随着全球半导体设备的投资额回升,有望带动包括电子特气在内的相关材料需求。

根据 TECHCET 发布的数据,2022 年全球电子特气市场规 模为 50.01 亿美元,同比增长 8.43%,创下历史新高。预计到 2025 年,全球电子特气市场规模将达到 60.23 亿美元,2022-2025 年均 复合增速为 6.39%,行业规模持续增长,未来空间广阔。


(资料图片)

政策方面来看,为推动电子特气行业的高质量发展,近年来国家发改委、科技部、工信部、财政部、国家税务总局等部门相继出台一系列产业支持政策,有力推动了电子特种气体产业的发展。

《原材料工业“三品”实施方案》提出,支持鼓励光刻胶、光电显示材料、工业气体、催化、光功能、储氢材料等关键基础材料研发和产业化,加强前沿新材料的质量性能研发。完善新材料生产应用平台,优化上下游合作机制,进一步提升高端产品有效供给能力,强化对战略性新兴产业和国家重大工程的支撑作用。

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电子特气行业概览

电子特种气体是集成电路制造所必需的支撑性材料,广泛应用于光刻、刻蚀、成膜、清洗、掺杂、沉积等工艺环节,对于纯度、稳定性、包装容器等具有较高的要求,被誉为半导体行业的“粮食”和“血液”。

电子特气下游应用主要为集成电路,液晶面板和太阳能电池制造等行业,其中半导体晶圆制造占比70%,是最大应用领域,其次是面板显示领域,占比20%。

集成电路制造涉及上千道工序,工艺极其复杂,需使用上百种电子特种气体。

主要应用于前端晶圆制造中的清洗、沉积、氧化成膜、光刻、刻蚀、掺杂等诸多工艺流程,几乎渗透到生产过程中的每一个环节,对产品的性能、成品率、集成度等方面均具有重要影响。

根据不同工艺,可分为掺杂用气体、离子注入气、清洗用气、刻蚀用气体和光刻气。

不同电子特种气体的使用量、价格差别较大,因此市场规模也相差较大。

据LinxConsulting统计,2021年全球前十大电子特种气体市场规模为44.23亿美元,其中三氟化氮、六氟化钨、六氟丁二烯市场规模位列前三,分别为8.8、3.35、3.11亿美元,占比分别为19.9%、7.6%、7%。

电子特气核心技术指标为超纯化和混配工艺,技术壁垒极高。

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,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。

混合气而言,配比的精度是核心参数,随着产品组分的增加、配制精度的上升,常要求气体供应商能够对多种ppm乃至ppb级浓度的气体组分进行精细操作。

电子特气认证周期长,客户粘性较强。

作为关键性材料,特种气体的产品质量对下游产业的正常生产影响巨大,因此,极大规模集成电路、新型显示面板等精密化程度非常高的下游产业客户对气体供应商的选择均需经过2轮严格审核,其中集成电路领域审核认证周期长达2-3年,显示面板领域认证周期通常1-2年,光伏能源、光纤光缆领域认证周期0.5-1年。

为了确保气体供应的稳定性,客户在与气体供应商建立合作关系后,不会轻易更换,这使得客户的忠诚度大大提升。

电子特气产业链

在电子特气行业的上游供应方面,气体原料及化工原料是电子特气的主要生产原料;而气体设备是电子特气的重要生产设备;同时,由于气体产品大多为危险化学品,因此运输环节也是电子特气供应链中不可或缺的一环。电子特气行业的下游应用领域主要包括集成电路、液晶面板和太阳能电池制造等行业。

电子特气产业链图示:

资料来源:行行查

电子特气市场格局

从全球电子特气市 场的角度来看,目前行业呈现出高技术壁垒和高附加值的特征。

电子特气技术壁垒高,主要有三大壁垒,分别为制造壁垒、品类壁垒和客户壁垒。

高壁垒增加了行业的准入难度,而国外凭借先发优势和持续的技术积累抢占了全球绝大多数市场份额。

主要由海外主导,全球气体行业形成了德国林德集团、法国液化空气集团、日本大阳日酸、美国空气化工产品公司四家巨头公司垄断的行业格局,总共占据全球七成以上的市场份额。

国际大型电子气体企业一般同时从事大宗电子气体业务和电子特种气体业务,从事大宗电子气体业务的企业需要在客户建厂同时,匹配建设气站和供气设施,借助其较强的技术服务能力和品牌影响力为客户提供整体解决方案,具有很强的市场竞争力,为后进入者设置了技术壁垒和专利壁垒。

从当前时点来看,相比于国外的龙头公司,我国电子特气生产企业依旧仍存在差距,大多数企业只有少数几种核心产品,产品配套能力有待提升。

但是,随着我国企业不断加大研发投入,目前国内企业已在部分核心技术上取得突破,如在气体纯化环节能将部分电子特气实现9N纯度,此前制约国内电子特气企业发展的主要因素是认证壁垒和市场壁垒,而在限制政策下,国内下游厂商优先选择国内电子特气企业进行配套,认证周期有望缩短。

部分企业有望凭借 核心产品向着全品类的平台型公司进发,实现以点破面,加速电子特气国产化,具有先发优势的龙头厂商包括华特气体、昊华科技、中船特气、凯美特气、金宏气体、和远气体、派瑞特气、南大光电等。

未来,凭借产能扩张速度快、人工及原材料成本低等本土化优势,国产电子特气的渗透率将不断提升。

结语

高端电子特气是整个半导体产业链国产化的核心一环 。从国内电子特气市场的角度来看,我国电子特气行业呈现高端产能不足,进口依赖严重的状态,据《提升我国电子工业气体供应能力的对策》,目前,国内市场电子特气自给率只有12%,发展我国电子气体产业,尤其是高端电子气的自主产业化刻不容缓。未来随着下游应用的不断升级与迭代,率先布局高端产能,拥有丰厚技术储备的企业有望在未来产业链的爆发中占据先机,迎来更大的发展空间。

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