随着6月29日中巨芯科技股份有限公司的科创板IPO过会，科创板的“高精尖”半导体相关产业队伍进一步扩大，电子特种气体行业也将受到了新一轮关注。电子特气是中巨芯科技股份有限公司主营业务之一，其中高纯氯气、高纯氯化氢已在中芯国际、华润微、士兰微等多家企业通过认证并批量供货。

作为电子工业重要的原材料之一，电子特气在半导体行业的地位愈发凸显，并在晶圆制造过程中占材料成本的14%左右，几乎渗透到集成电路生产的每个环节，对集成电路的性能、集成度和成品率都有较大影响，被称为半导体制造的“血液”和“粮食”。但在这一领域，我国还明显存在“卡脖子”现象，国产化进程亟待提速。

行业高度集中

国际巨头寡头垄断

在残酷的高科技争夺战中，芯片问题始终是民族工业之痛。设备中的光刻机，芯片材料中的高端光刻胶等核心制造技术，均掌控在国际厂商手中。电子特气也不例外，其市场格局长期以来被巨头垄断。

从全球电子特气市场占比来看，由于海外特种气体市场的发展较早，国际主要工业气体巨头形成了深厚的技术积累和产品布局，特气已成为其收入的重要组成部分。美国空气化工、法国液化空气、日本大阳日酸、德国林德集团等海外巨头占据着全球市场91%的份额，形成了寡头垄断的格局。

因电子特气产品的重要性，也成为各国攻克的目标。韩国近期宣布实现了高纯度氯化氢的国产化，三星电子、白光化学等在电子特气上的突破，使韩国有望逐步摆脱产业链对日本等国家的依赖。事实上，从2019年开始，日本政府就启动了对韩国三种半导体材料的出口管制。

国内市场也大致相似，几大跨国巨头主导了国内份额的88%，国内厂商仅占据12%。半导体领域电子特气国产化率不足15%，国产替代需求强烈。从产品种类上看，据中国工业气体工业协会统计，目前集成电路生产用的电子特气，我国仅能生产约20%的品种，其余均依赖进口。

面对多重壁垒

突破垄断难度不小

工业气体主要来自炼钢的副产品，而中国作为钢铁大国、工业大国，电子特气为何会受制于人呢？

1、技术壁垒。经过多年的发展，国内电子气体产业逐渐攻克技术难点，极大程度缓解了“进口依赖”局面。但是，目前国内的电子气体相关技术更多还在解决“能用”的问题，部分涉及到“好用”层面的关键技术，依然存在“卡脖子”的现象。其中包括大宗气体提纯净化的生产技术、特种气体保供的生产技术等，这些则需要技术积累与沉淀才能实现产业链“补短板”的最终目标。

2、认证壁垒。电子特气需要晶圆厂和设备厂商2轮的严格审核，而集成电路领域的认证至少需要2年时间，一旦获得客户认可，便不会轻易更换供应商。当前，不少芯片巨头已和气体供应商建立了长期的合作关系，形成了稳固的上下游产业链。

3、市场壁垒。在市场格局被外资把持的背景下，国内气体企业缺少上机检测的机会。面对国产品牌的桎梏，气体企业很难实现从0到1的突破。不过，近年来，长鑫存储、长江存储、中芯国际不断发力，晶圆产能向中国市场倾斜，国内企业拥有了更多的成长机会。

下游新兴产业持续高涨，电子特气加速需求释放

电子特气为晶圆制造第二大材料，被誉为半导体的“血液”。半导体材料 可分为晶圆制造材料和封装材料，其中晶圆制造材料是半导体材料的核 心。电子特气主要应用于晶圆制造的光刻、刻蚀、掺杂、外延沉积等核 心工艺环节，2021 年在晶圆制造材料需求中占比约 13.1%，是晶圆制造 材料中的第二大耗材。电子特气的纯度和洁净度直接影响到半导体器件 的质量、集成度、特定技术指标和成品率，并从根本上制约着电路和器 件的精确性和准确性，对半导体产品的良率和性能具有重要意义。由于 电子特气在半导体生产过程中使用量大、应用范围广，是半导体生产中 最为基础也最为重要的原材料，被誉为半导体的“血液”。

2021 年半导体市场增速超 25%，带动电子特气市场高速增长。近年来 全球半导体市场规模不断增长，2016-2021 年，全球半导体市场规模从 3389 亿美元增至 5529.61 亿美元，CAGR 达 10.29%，其中 2021 年同比 增速达到 25.6%，为 2010 年以来的最大涨幅。同时，在半导体产业加速 转移下，中国半导体市场规模从 2016 年的 1075 亿美元增长至 2021 年 的 1925 亿美元，CAGR 达 12.36%，2021 年同比增速高达 27.06%，已成 为全球最大的半导体市场。预计未来半导体产业将保持持续增长态势， 带动电子特气市场规模的快速提升。

2016-2021 年显示面板出货量 CAGR 为 18.11%，稳定提升刺激电子特 气需求增长。电子特气主要应用于显示面板制造过程中前段阵列工序的 成膜和干刻阶段，是显示面板不可或缺的重要原材料。2016-2020 年，全 球显示面板出货量从 188.2 百万平方米增至 242.4 百万平方米，CAGR 达 6.53%；2016-2020 年，中国大陆显示面板出货量从 43.6 百万平方米增至 91.1 百万平方米，CAGR 高达 15.88%。在全球消费电子市场持续向好的 支撑下，显示面板出货量有望保持稳定增长，电子特气需求亦将稳步提 升。

2016-2020 年我国光伏装机容量 CAGR 为 34.46%，推动电子特气市场 空间进一步扩容。光伏行业的核心关键在于太阳能电池，电子特气在太 阳能晶体硅电池片和薄膜太阳能电池片两类主流电池片的生产过程中 发挥着重要作用，主要被应用于扩散、刻蚀、沉积等工序。全球光伏装 机容量增长迅速，从 2016 的 303GW 增至 2020 年的 760GW，CAGR 高 达 25.84%；中国光伏市场发展速度高于全球水平，光伏装机容量从 2016 年的 77.4GW 增至 2020 年的 253GW，CAGR 高达 34.46%。当前，加快 发展可再生能源已逐渐成为全球各国统一意志，光伏行业有望持续保持 高速增长态势，为电子特气市场提供了充足动力。

2016-2021 年我国 LED 市场 CAGR 为 8.31%，对电子特气的需求亦将 稳定增长。特种气体在 LED 中被主要应用于上游的外延片制造和芯片 制作环节，受新冠疫情影响，我国 LED 市场规模在 2020 年有所下降， 但在 2021 行业整体回暖，2016-2021 年，我国 LED 市场规模从 5216 亿 元增至 7773 亿元，CAGR 为 8.31%。未来 LED 市场有望保持稳定增长， 电子特气作为 LED 重要原材料将受益。

纯度要求趋近极致 国产替代进行中

金宏气体人士向记者介绍，芯片制造通常对气体纯度要求都比较高。该公司生产的电子气体，很多产品都达到了9N纯度。这个N代表的是纯度中9的数量，比如5N代表99.999%纯度。不同的产品需要的纯度不同，超纯氨能达到7N，高纯氧化亚氮是5N（也被称为“笑气”）。

金宏气体也在年报中表示，半导体行业对于气源及其供应系统有着苛刻的要求，电子气体的深度提纯难度大，而纯度是气体质量最重要的指标。在芯片加工过程中，微小的气体纯净度差异将导致整个产品性能的降低甚至报废。

据金宏气体介绍，电子气体纯度往往要求5N以上级别。此外，还要将气体中的金属元素杂质含量净化到10的负9次方级别至10的负12次方级别。气体纯度每提高一个层次对纯化技术就提出了更高的要求，技术难度也将显著上升。

华特气体也在年报中表示，气体纯度是特种气体产品的核心参数，要求超纯、超净。其中，超纯要求气体纯度达到4.5N、5N甚至6N、7N，超净要求严格控制粒子与金属杂质的含量，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。

随着气体纯度的提升，检测微量杂质的单位也越来越小。金宏气体人士向记者表示，衡量微量气体的浓度单位可以用ppm、ppb、ppt等单位表示，其中，ppm代表10的负6次方级别，ppb代表10的负9次方级别，ppt代表10的负12次方级别。

据金宏气体年报介绍，随着新兴行业对工业气体纯度要求的日益提升，对气体中杂质含量的检测分析技术也更为严格，从早期的常量级逐渐发展到目前的ppm级、ppb级甚至达到ppt级。

华特气体亦表示，在配制混合气的过程中，随着产品组分的增加、配制精度的上升，常常要求气体供应商能够对多种ppm乃至ppb级浓度的气体组进行精细操作，其配制过程的难度与复杂程度也显著增大。

华特气体进一步表示，集成电路领域技术快速更迭，晶圆尺寸从6寸、8寸发展到12寸，制程技术从28nm、14nm、7nm到5nm。作为集成电路行业的关键性材料，特种气体的精细化程度也持续提高，对特种气体生产企业在气体纯度、混配精度等方面的技术要求都将持续提高。

然而，凯美特气在年报中介绍，目前国内电子特气市场，特别是高端电子特气的国内自给率非常低，中国电子特种气体有80%以上依赖进口。

“2022年2月俄乌冲突给稀有气体供应带来重大不确定性，一时间供应紧张，价格飙涨，给供应安全带来负面冲击，未来如何进一步实现特种气体国产化，保障国内高端制造业发展是公司面临的一个新形势。”华特气体称。

不过，国内的特种气体生产企业也在逐渐填补缺口。据华特气体介绍，该公司逐步实现了高纯六氟乙烷、高纯三氟甲烷、光刻气等近20多个产品的进口替代。而且，华特气体研发生产的4种光刻混合气分别在2017年和2021年获得了光刻机制造厂商阿斯麦公司（ASML）和日本GIGAPHOTONR公司的认证，成为了国内唯一一家获得两家光刻机厂商认证的气体公司。

目前，华特气体部分产品已批量供应14nm、7nm等产线，部分氟碳类产品已进入到5nm的工艺使用。“客观上国内的特种气体开始逐步具备替代进口的能力，未来国产替代进口的市场需求广阔。”华特气体称。

文章来源：中国工业报，经济观察报，未来智库