芯片制造过程中，不仅需要用到光刻机、蚀刻机、光刻胶、硅片等核心设备或材料，而且还需要用到一种特殊气体，业内称之为电子特气。作为产业链最上游的原材料之一，电子特气参与了刻蚀、清洗、外延生长、离子注入等各个环节，对于整个芯片制造业而言不可或缺，因此被誉为半导体的“血液”。

由于会影响到集成电路的性能、集成度、良品率等关键指标，所以电子特气对纯度的要求极高。而较大的工艺难度，又导致电子特气成为成本占比仅次于硅片的第二大材料。

随着芯片制程的微缩，半导体生产对电子特气的纯度提出了更高的要求。这进一步加大了中国企业在高端电子特气领域打破海外垄断的难度。

什么是电子特气？

电子气体在电子产品制程工艺中广泛应用于离子注入、刻蚀、气相沉积、掺杂等工艺，被称为集成电路、液晶面板、LED及光伏等材料的“粮食”和“源”。电子半导体器件的性能优劣与电子气体的质量息息相关，因此电子气体也被称为半导体制造的“血液”。

在半导体产业原材料规模占比中，电子气体是仅次于大硅片的第二大市场需求半导体材料。随着半导体产业的发展，电子气体市场也随之增长。2017年全球电子特种气体市场规模为38.92亿美元，2018年电子特种气体市场规模45.1亿美元，同比增长15.9%。

电子特种气体涉及集成电路、面板、光伏和光纤制造的多个环节，是制造过程中的关键材料，其质量直接影响电子器件的良率和性能。目前，应用于半导体产业的各个环节的特种气体有110余种，常用的有20-30种。

电子气体在多个集成电路制造环节具有重要作用，尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用，是形成薄膜的主要原材料之一。

电子特气在LCD行业中主要应用于成膜和干刻工艺。液晶显示器分类种类众多，其中TFT-LCD的反应时间快、成像质量高、且成本逐渐降低，是目前应用最广泛的LCD技术。TFT-LCD面板的制造过程可分为三大阶段：前段阵列工(Array)、中段成盒工序(Cell)以及后段模块组装工序(Module)。电子特气主要应用于前段阵列工序的成膜和干刻阶段，经过多次成膜工艺分别在基板上沉积SiNx非金属膜以及栅极、源极、漏极和ITO等金属膜。

电子气体在LED照明中主要应用于LED外延片和芯片的制作过程。LED主要生产流程包括：外延片生长、芯片加工以及封装应用，电子特气主要应用于外延片生长和芯片加工。(LED是发光二极管的简称，是一种新型的半导体固体发光器件，具有发光率高、光线质量好、能耗低、安全环保等优点，是新一代照明光源及绿色光源)。

电子特气在两类主流电池片太阳能晶体硅电池片和薄膜太阳能电池片的生产过程中扮演着重要角色。太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，由于太阳能是可再生的清洁能源，太阳能电池具有广阔的发展前景，电池片是太阳能电池的核心组件。电子特气在太阳能电池片的多项生产环节中发挥重要作用，包括扩散、刻蚀、沉积等工序。

由于晶圆制造过程中所涉及到的沉积薄膜种类较多，每层要求不同，使用的辅助气体也不同，所以CVD需要的电子气体种类是最多的。

在电子特气行业的上游供应方面，气体原料（例如氟化物和硅烷等）及化工原料（液氧、液氮等）是电子特气的主要生产原料，气体原来主要来源于上游空气气体企业、金属冶炼企业、化工生产企业以及粗气体产品企业。气体设备是电子特气的重要生产设备，主要包括分离、纯化、压力检测等设备。同时，由于气体产品大多为危险化学品，因此存储和运输环节也是电子特气供应链中不可或缺的一环。

目前，空分设备、基础化学原料供求普遍较为稳定，变动较小。随着国家对环境保护以及工业尾气排放目标的进一步明确，原材料中的工业尾气的供应也将更加充足。

5家外资高度垄断

根据SEMI公布的2020年全球企业在电子特气市场份额占比，美国、法国以及日本的五家企业霸占了90%以上的市场。

在中国电子特气行业，图中的几大外资企业控制了85%的市场。在高端电子特气领域，中国企业几乎100%依赖进口。在起步晚、基础薄弱、受限于知识产权的情况下，中国电子特气产业的攻关难度之大可想而知。

但是，近年来芯片国产化程度不断提升，电子特气作为被“卡脖子”的关键领域，必须尽快实现自给自足。

一方面是为了半导体产业的发展不再受到威胁。对此，中国电子特气企业凯美特气董事长祝恩福曾公开指出：“卡脖子”的电子特气进口替代问题如果得不到解决，谈芯片制造就相当于建空中楼阁。

另一方面则是为了降低中国芯片产业的成本支出。进口的电子特气都非常昂贵，价格相当于国产特气的2-3倍。而过高的成本支出无疑会影响到资金分配，导致研发投入等方面的资金短缺，削弱了整个产业的竞争力。

令人欣慰的是，在严峻形势下已经有不少中国企业打破了海外垄断，在一定程度上实现进口替代。例如昊华科技、金宏气体、凯美特气等等。

国产攻克难题实现量产

1、凯美特气掌握了多项特气提纯核心技术

以凯美特气为例，这家成立于1991年的中国企业，不仅成为了可口可乐、百事可乐中国区最大的高纯二氧化碳供应商；

而且还将二氧化碳产业链外延，突破了电子特气国产化的诸多技术瓶颈，掌握了多项特气提纯核心技术。其生产的高纯度氪、氙、二氧化碳均得到国际巨头液化空气的认证。据笔者了解，目前公司电子特气业务的产值已经接近1亿；预计2022年底，凯美特气将具备200标方氙气、2000标方氪气等生产能力。

2、河钢邯钢自研“芯片氪”可完全替代进口

氪气是电子特气家族的一员，它作为刻蚀气体贯穿整个芯片刻蚀过程，起着清洁刻蚀表面杂质和保护电路不被氧化的作用。

近日，由河钢邯钢研发生产的电子特气产品“芯片氪”，交付高端科技客户，质量完全满足客户需求。该产品将作为刻蚀气体替代进口产品，用于制造IDM集成电路芯片，助力芯片国产化。

氪气的纯度会影响到集成电路性能等关键指标，所以用于芯片制造的氪气对纯度要求极高，生产工艺难度大。随着芯片制程的微缩，半导体生产对“芯片氪”等电子特气的纯度提出了更高的要求，而这类高端电子特气领域长期被国外垄断，进口价格昂贵。

国产“芯片氪”等电子特气替代进口，可降低国产芯片产业制造成本，有助于提高国产芯片在全球芯片产业中的竞争力。

中国电子气体：八大核心玩家全景

国内特种气体大多依赖进口，海外大型气体公司占据了85%以上的市场份额，国产化率不足15%，进口制约较为严重。随着技术的逐步突破，国内气体公司在电光源气体、激光气体、消毒气等领域发展迅速，但与国外气体公司相比，大部分国内气体公司的供应产品仍较为单一，纯度级别不高，尤其在集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏等高端领域，相关特种气体产品主要依赖进口。

根据中国工业气体工业协会统计，目前集成电路生产用的特种气体，我国仅能生产约20%的品种，其余均依赖进口。目前我国国内企业所能批量生产的特种气体仍主要集中在集成电路的清洗、蚀刻、光刻等工艺环节，对掺杂、沉积等工艺的特种气体仅有少部分品种取得突破。基于安全的自主可控仍然是特种气体长期国产替代的主旋律。

1、 华特气体：光刻气获ASML认证

华特气体成立于1999年，公司以广东佛山为产品研发基地并设立了十余家全资子公司。现已成为国内最大的民营特种气体及相关设备供应商之一，同时产品出口到50余个国家和地区。 公司产品覆盖普通工业气体、特种气体、气体设备与工程。气体产品涵盖十几个系列共200多个品种，并不断研发新产品满足市场需求。

随着公司产品纯度、精度和稳定度持续提高，华特实现了对国内8寸以上集成电路制造厂商超过80%的客户覆盖率，解决了中芯国际、华虹宏力、长江存储等客户多种气体材料制约，并进入了英特尔、美光、TI、海力士等全球领先的半导体企业供应链体系。

公司部分产品已批量供应14nm、7nm等产线，并且部分氟碳类产品已进入5nm工艺。在集成电路、显示面板等半导体领域，公司也取得了较高的市场认可度。 2020年公司实现营收10亿元，同比增长18.4%；21Q1实现营收2.93亿元，同比增长55.1%。2020年公司应用于半导体领域的特种气体收入同比增长18.1%，远超全球行业增速。

2、 金宏气体：超纯氨龙头

金宏气体成立于1999年，是专业从事气体的研发、生产、销售和服务一体化解决方案的环保集约型气体综合供应商，主要为客户提供各种大宗气体、特种气体和天然气的一站式供气解决方案。目前，公司已组建了五家分公司和十七家子公司，特种气体、大宗气体和天然气涵盖半导体、新材料、新能源等领域，品类超百种，是各行业重要战略合作伙伴，销售网点以华东地区为中心遍布全国各地。

金宏气体产品涵盖特种气体、大宗气体、天然气三大类，主要原材料来自空气、工业生产所产生的尾气以及大化工的产品深度加工和延伸。公司气体被广泛应用于IC、面板、LED、光纤通信、光伏、医疗健康、节能环保、新材料、新能源、高端装备制造等领域。其中，公司自主研发超纯氨、高纯氧化亚氮、八氟环丁烷等，为电子半导体高端制造客户提供了新选择。

金宏气体在2019年7大气体核心技术均处于行业领先的基础之上，继续加码研发。2020年，公司研发支出4641万元，同比增长16.4%。公司研发收入占比成稳步上升之势，2020年和2021Q1的研发收入比分别为3.73%和4.48%。 根据卓创资讯统计，2017年中国特种气体市场规模约 178亿元，公司同年在特种气体领域的整体市场占有率为2.16%。其中，公司在国内超纯氨市场中有领导地位。

3、 雅克科技：半导体材料平台型龙头

雅克科技成立于1997年，主要致力于电子半导体材料， 深冷复合材料以及塑料助剂材料研发和生产。公司通过多种方式参与到IC（晶圆制造及封装）、平板显示（包含LCD及OLED）等电子制造产业链各个环节。

公司围绕半导体材料业务领域实施了一系列的并购重组和产业转型升级，并取得了初步的成果。公司由以前面临行业规模和市场占有率双重天花板的阻燃剂行业龙头公司转型发展成为战略新兴产业进行配套、解决国内战略新兴材料卡脖子的平台型公司。

在实施了一系列并购重组之后，公司进入电子材料业务，目前该业务板块已成长为公司新的主营业务。公司电子材料业务具体包括半导体前驱体材料/旋涂绝缘介质（SOD）、电子特气、半导体材料输送系统（LDS）、光刻胶和球形硅微粉等业务种类。

公司的电子特气业务主要通过全资子公司成都科美特开展。成都科美特的主要业务是含氟类特种气体的研发、生产、提纯与销售，主要产品为六氟化硫和四氟化碳。 随着电力和半导体产业的发展，从2020Q2开始科美特的六氟化硫和四氟化碳等主要产品处于供不应求的状态。其中，2020年高纯六氟化硫和高纯四氟化碳的产能利用率均保持在100%。

面对产能紧张的局面，成都科美特正在进行六氟化硫、四氟化碳的扩产技改。2021年1月4日，成都科美特特种气体有限公司年产12000吨电子级六氟化硫和年产2000吨半导体用电子级四氟化碳生产线技改项目取得了成环评审。成都科美特未来年度预计销售收入增长率为2%~10%。另外，公司年产3500T高纯六氟化硫和年产3500T高纯四氟化碳项目已开始试生产。

4、 凯美特气：进军电子特种稀有气体

凯美特气成立于1991年，公司主要从事干冰、食品添加剂液体二氧化碳及其他工业气体的研发、生产和销售业务，主要产品广泛应用于饮料、冶金、食品、烟草、石油、农业、化工、电子等多个领域。

2020年公司实现营收5.2亿元，同比增长0.82%。在2020年公司营收构成中，液态二氧化碳、氢气、液化气分别占比44.8%、22.4%、12.2%。2021H1公司实现营收3亿元，同比增长42.75%，其中Q2实现营收1.7亿元，同比增长37.8%，环比增长35.8%，创5年来单季营收新高。

岳阳凯美特电子特种稀有气体项目通过生产设备选型和关键工艺技术的研发和掌握，可以生产高质量的电子特种气体。安全管理方面采用国际同行业最新标准，确保生产、存储和运输过程安全。在技术和产品质量方面，均能显著提高国内水平，大部分产品达到或突破国际顶尖产品质量要求，填补国内技术和市场空白。

公司的处理工艺及处理效果均领先国内目前最大规模的气瓶处理厂家，达到国际先进水平，将衍生成为国内技术最先进、规模最大的电子级气瓶处理公司，形成电子气生产完整的产业链。

5、 昊华科技：六氟化硫龙头

2020年昊华科技主营业务分为氟材料、特种气体、特种橡塑制品、精细化学品及技术服务五大板块，产品服务于多个国家军、民品核心产业。 在特气方面，昊华拥有国家重要的特种气体研究生产基地，形成了具有自主知识产权的特种气体制备综合技术，产品主要为含氟电子气（包括三氟化氮、六氟化硫等）、绿色四氧化二氮、高纯硒化氢、高纯硫化氢等，广泛应用于半导体集成电路、电力设备制造、LED、光纤光缆、太阳能光伏、医疗健康、环保监测等领域。

在电子特气领域，公司是国内具备高纯度三氟化氮研制能力的先驱；国内最早从事六氟化硫研发的企业，亦是国内仅有的高纯度六氟化硫研制企业；国内仅有的硒化氢研制企业。2020年黎明院实现极大规模集成电路行业用高纯度四氟化碳和六氟化硫电子气体的国产化；研制的新型环保绝缘气体全氟异丁腈成功应用于目前世界上首个采用新型环保气体、电压等级最高、通过全套型式试验考核的特高压环保型GIL产品，全氟异丁腈的成功研制，确立了我国在新型环保气体研究领域的重要地位。

6、 南大光电：氢类和氟类电子特气龙

南大光电是主要从事先进前驱体材料、电子特气、光刻胶及配套材料三类半导体材料产品生产、研发和销售的高新技术企业。公司力争MO源成为全球第一、电子特气成为国内一流、193nm光刻胶产业化成功。

在氢类电子特气领域，公司是国产磷烷、砷烷制造的领军企业；在含氟电子特气领域，飞源气体是全球含氟电子特气主要供应商，目前三氟化氮产量位居国内第二，在成本控制、产品工艺等方面具备较强竞争力。三氟化氮、六氟化硫产品已向全球领先厂家批量供货。

2020年南大实现营收5.9亿元，同比增长85%；21Q1公司实现营收2.1亿元，同比增长76.7%，环比增长27.5%。2020年特气产品是公司最主要的营收，占比72.2%。

南大光电氢类电子特气主要包括磷烷、砷烷等，是集成电路和LED制备中的主要支撑材料。公司氢类电子特气产品由子公司全椒南大光电生产，产品纯度已达到6N级别，市场份额持续增长，贡献了较好的销售业绩。

7、 和远气体：普气为主，特气为辅

和远气体成立于2003年，公司致力于各类气体产品的研发、生产、销售、服务以及工业尾气回收循环利用，主要产品包括医用气体、工业气体、特种气体、各类混合气等多种气体。

和远气体全年销售液态气体41万吨，同比增长16.3%；销售液化天然气7.6万吨，同比增长291%；销售瓶装气体255万瓶，同比下降17.2%；管道气31038万方，同比增长9.8%。 2020年营收构成中，特种气体氢气和氦气合计占比5.35%，其中氢气占4.34%，氦气占1.02%。

2021年，公司在经营上力争全年营收超过10亿元，实现15%-30%的增长。 2020年和远气体的毛利率为35.5%。公司毛利率的下降主要系公司抗疫相关成本增加，以及液氧、液氮等主导产品市场价格下降、产品收入结构调整。

8、 瑞特气：三氟化氮、六氟化钨龙头

718研究所隶属于中国船舶集团有限公司，创立于1966年，是集军民产业的科研开发、设计生产、技术服务于一体的国家重点科研单位。718所获得省部级以上科技进步奖260多项，授权专利近300项，已形成了电子特气材料、精细化工、空气净化、氢能产业、核电装备、节能环保、安防信息工程及特种装备等8大产业方向。

派瑞特种气体有限公司隶属于七一八研究所，从事电子特种气体的研制和生产已有20多年的历史，2000年在国内成功开发出了高纯三氟化氮特种气体，填补了国内空白，被列入国家“重点新产品”及国家“火炬计划”。

目前，派瑞特气公司拥有核心自主知识产权42项，牵头制定国家标准2项，行业标准1项，获省部级以上科技奖20余项，拥有单条年产能超过3000吨的高纯三氟化氮气体生产线，拥有高纯六氟化钨规模化生产线，拥有三氟甲磺酸系列产品研发生产基地，建设了高纯钨制品中试生产线。公司主要产品有三氟化氮、六氟化钨、氘气、烷类等30余种特种气体，三氟化氮、六氟化钨国内市场覆盖率达95%以上，国际市场覆盖率达30%以上。2019年，七一八所位列全球电子特气供应商第8位。

派瑞特气将生产经营与产能建设相结合，统筹推进国内外市场，分析重点客户的供应需求，推进科技创新和成果转化，实现新老产品协同发展。 2016年正式启动肥乡产业基地项目，项目分三期，投资数十亿元，征地800亩，将建成多条三氟化氮、六氟化钨、氯化氢、高纯惰性气体、电子混合气体、三氟甲磺酸及其系列产品的大型生产线，项目一期、二期已实现满产满销，三期工程正加快推进，项目建成后，新材料产量可达年产近2万吨，将实现由传统电子气体生产商转变成气体综合服务商。

文章来源：智东西，厦门名记，河钢集团