一、 特氣基本介紹：芯片加工之“糧食”，國產(chǎn)替代進行時

1.1 氣體產(chǎn)業(yè)鏈：源自空分氣，用之各行業(yè)

工業(yè)氣體是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)原材料，根據(jù)純度和性能要求不同，大致可分為大宗氣體和特種氣體兩大類。大宗氣體包括空 分（氧氣、氮氣、氬氣等）和合成氣體（二氧化碳、氨氣、甲烷、乙炔等），主要應(yīng)用于煉鋼、石油化工、機械制造等傳統(tǒng) 領(lǐng)域，新能源產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展打開了合成氣體的新增長空間，其純度要求一般低于 5N。特種氣體可分為標準、高純和電子特 氣，其中電子特氣市場規(guī)模占比超 60%，主要應(yīng)用于集成電路、液晶面板、LED、光伏電池領(lǐng)域，純度要求在 5N 及以上。

工業(yè)氣體產(chǎn)品種類眾多，作用各異，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，又可分為醫(yī)療、激光、食品和電子氣體等，受益于國內(nèi)半導(dǎo)體、 光伏電池等領(lǐng)域的高速發(fā)展，我國電子氣體產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)較高的成長性。廣義的電子氣體包含電子大宗氣體和電子特種氣體， 前者指應(yīng)用于電子產(chǎn)業(yè)的高純度(≥5N)、高性能的氮氣、氧氣、氫氣等大宗氣體，后者指用于芯片制造過程中的氟碳類、 氟氮類、硅烷氣、磷烷/砷烷、氫化物、光刻氣(稀有氣體)等高純(≥5N)特種氣體。

1.2 市場規(guī)模：國內(nèi)市場增幅可觀，國產(chǎn)替代空間廣闊

全球穩(wěn)增長：根據(jù) TECHCET 數(shù)據(jù)，2021 年全球電子氣體市場規(guī)模約為 62.5 億美元，同比增長近 7%，2017-2021 年復(fù) 合增速達 4.8%，預(yù)計到 2025 年將超 80 億美元；其中，2021 年全球電子特氣市場規(guī)模達 45.4 億美元，yoy+8.4%，2017- 21 年 CAGR 約 5.3%，預(yù)計 2022 年市場規(guī)模達約 50 億美元，到2025 年將超 60億美元，行業(yè)整體呈現(xiàn)穩(wěn)增長態(tài)勢。 國內(nèi)高成長：據(jù)億渡數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021 年中國特種氣體市場規(guī)模達 342 億元，yoy+21.3%，其中電子特氣市場規(guī)模達 216 億元左右，yoy+24.1%，占全球電子特氣市場份額的 70%左右。2016-2021 年，中國電子特氣市場規(guī)模從 103 億元增至 216 億元，CAGR 達 15.96%，2020 年、2021 年同比增速均超 20%，SEMI 預(yù)計到 2025 年我國電子特氣市場規(guī)模將提升 到近 317 億元，五年 CAGR 約 16.14%，占全球電子特氣市場份額仍不低于 70%。未來隨著國內(nèi)下游晶圓廠加速擴產(chǎn)，半 導(dǎo)體材料國產(chǎn)化進程的推進，國內(nèi)自研自產(chǎn)的特種氣體市場空間將被進一步打開。

從各類細分電子特氣產(chǎn)品的市場規(guī)模來看，目前全球需求占比前三大的仍然是三氟化氮、六氟化鎢和六氟丁二烯，根據(jù) Linx Consulting 數(shù)據(jù)，2021 年全球電子特氣市場規(guī)模中，三氟化氮達 8.8 億美元，占比約 20%；六氟化鎢達 3.4 億美元， 占比約 8%；六氟丁二烯達3.1 億美元，占比約 7%。

1.3 細分類別特氣詳述：種類多元，市場各異

當前，國內(nèi)特氣市場整體平穩(wěn)運行，部分電子特氣因供需偏緊而高位維穩(wěn)，根據(jù)氣體信息數(shù)據(jù)，瓶裝氣電子級硅烷、三氟 化氮、四氟化碳、高純氯氣、電子級氯化氫、三氟化硼等廠家供貨平穩(wěn)，需求穩(wěn)步增加，產(chǎn)品價格多高位維穩(wěn)；氟化氫、 氯化氫等產(chǎn)品由于終端石化、玻璃、能源等行業(yè)需求尚未完全恢復(fù)，高位貨源區(qū)特氣價格窄幅下調(diào)。

1.3.1 含氟特氣：用量規(guī)模大，國產(chǎn)化率相對較高

從國內(nèi)各種電子特氣的具體情況來看，含氟特氣（特別是三氟化氮、四氟化碳、六氟化鎢）具有用量規(guī)模大、國產(chǎn)化率相 對較高的特點，主要是由于國內(nèi)對三氟化氮等含氟特氣的需求量大，早期嚴重依賴進口的局面限制了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因 此在政策大力支持下，含氟特氣成為中船重工 718 所首批研發(fā)的特氣產(chǎn)品，從而加快實現(xiàn)了技術(shù)突破和國產(chǎn)替代。

1.3.1.1 三氟化氮：國產(chǎn)化較成功的特氣，中短期供過于求，長期需求增勢更為強勁

高純?nèi)∟F3）常溫下具有化學(xué)惰性，高溫下則比氧氣更活潑、比氟更穩(wěn)定，具有非常優(yōu)異的蝕刻速率和選擇性（對 氧化硅和硅的選擇性），且在被蝕刻物表面不留任何殘留物，可作為刻蝕劑用于芯片和液晶顯示面板的加工，同時也是非常 良好的清洗劑，可提高清洗速率，主要用于化學(xué)氣相淀積（CVD）裝置的清洗。 三氟化氮作為目前應(yīng)用規(guī)模最大的特氣，出于國防產(chǎn)品研發(fā)需要，七一八所較早就開始從事其研發(fā)工作，屬于國產(chǎn)化較為 成功的特氣產(chǎn)品，目前已基本實現(xiàn)了在各應(yīng)用領(lǐng)域的國產(chǎn)替代。 2017-2021 年，全球三氟化氮需求年復(fù)合增速約為 10.3%，供應(yīng)年復(fù)合增速為 14.7%，整體供過于求；我國集成電路、顯 示面板等下游產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，國內(nèi)三氟化氮需求旺盛，2017-2021 年需求復(fù)合增長率達 23.60%，國內(nèi)供應(yīng)尚無法滿足需求； 2022-2023 年隨著國內(nèi)企業(yè)中船特氣（現(xiàn)有年產(chǎn)能 9250 噸，規(guī)劃到 2023 年增加 3250 噸/年）、南大光電（現(xiàn)有 3800 噸/年，規(guī)劃 2023-25 年新增 8200 噸/年）、昊華科技（現(xiàn)有 2000 噸/年，規(guī)劃新增 3000 噸/年）較大規(guī)模三氟化氮項目的集中 投產(chǎn)，疊加海外 SK Materials、曉星、關(guān)東電化等企業(yè)產(chǎn)能釋放，國內(nèi)外三氟化氮市場短期將呈現(xiàn)供過于求的局面。

未來，隨著集成電路制造廠產(chǎn)能逐步擴張，制程技術(shù)節(jié)點微縮、芯片尺寸縮小、3DNAND 多層技術(shù)發(fā)展，集成電路對精度 的要求提升，刻蝕、沉積、清洗等次數(shù)增加，國內(nèi)外三氟化氮需求增速有望超過供給增速，預(yù)計到 2025 年全球三氟化氮需 求量較 2020 年將擴大超一倍達到 6.37 萬噸左右，2022-2025 年需求年復(fù)合增速預(yù)期達 15%左右，到 2025 年全球三氟化 氮需求量有望超過供給從而形成供需缺口；國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持高發(fā)展，同時國產(chǎn)替代進程加速推進，或?qū)閲鴥?nèi) 三氟化氮市場需求帶來更大的增長空間，假設(shè) 2023-2026 國內(nèi)三氟化氮需求保持 25%左右的年復(fù)合增速，結(jié)合各企業(yè)產(chǎn)能 規(guī)劃測算，2023-2024 年國內(nèi)三氟化氮供需缺口有望進一步收窄，到 2025年扭轉(zhuǎn)為供不應(yīng)求的局面。但考慮到近幾年三氟 化氮市場競爭加劇，短期內(nèi)整體仍將呈現(xiàn)供過于求的局面，因此預(yù)期價格或呈波動下降趨勢。

1.3.1.2 六氟化鎢：國產(chǎn)化率較高，供需結(jié)構(gòu)類似三氟化氮

六氟化鎢可通過化學(xué)氣相淀積法（CVD）形成金屬鎢，用該法制成的鎢具有低電阻率、高抗電遷移性以及填充小通孔時具 優(yōu)異平整性等優(yōu)點，通過離子注入或 CVD 法在晶圓加工中形成的硅化鎢或鎢膜可作為集成電路的配線材料，用作電路互連 線和柵極，還可用于抗 X射線、γ射線的保護罩及高效太陽能吸收器生產(chǎn)中。 六氟化鎢供需結(jié)構(gòu)和三氟化氮類似，同時也是中船重工 718 所首批大力研發(fā)的特氣產(chǎn)品，因此國產(chǎn)化率也較高，基本在各 領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國產(chǎn)替代。從國內(nèi)市場現(xiàn)狀來看，2022 年由于中船特氣、昊華科技等公司較大規(guī)模產(chǎn)能的釋放，國內(nèi)六氟化鎢 呈現(xiàn)供過于求的局面；長期來看，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)正處高成長通道中，單張芯片層數(shù)用量增加，疊加下游產(chǎn)能擴張，預(yù) 計到 2025 年國內(nèi)六氟化鎢需求量將達 4500 噸，20-25 年復(fù)合增速達約 42%，超過供應(yīng)增速，轉(zhuǎn)為供不應(yīng)求的局面。

從全球市場來看，根據(jù) TECHCET 數(shù)據(jù)，2021 年全球六氟化鎢需求量約為 5675 噸，供給量約 6497 噸（主要來自 SK Materials1800 噸/年、關(guān)東電化 1400 噸/年、厚成化工 720 噸/年等），總體供給仍大于需求；隨著集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，3D NAND 層數(shù)從 32 層發(fā)展至 64、128 層，疊加存儲芯片 DRAM、3D NAND 等產(chǎn)能拉升，六氟化鎢用量有望大幅增加，預(yù) 計到 2025 年需求量將超 8900 噸，較 2020 年增長近 1 倍，20-25 年復(fù)合增速達約 14%，或?qū)⑴まD(zhuǎn)當前的供需格局。

1.3.1.3 六氟丁二烯：技術(shù)壁壘較高，國產(chǎn)化率仍有待提高

六氟丁二烯主要用作 3D NAND 的蝕刻氣體，具有高選擇性、高蝕刻精度、高蝕刻效率、低環(huán)境污染等優(yōu)點，發(fā)展?jié)摿Υ螅?但由于制備過程多且復(fù)雜，具有一定技術(shù)壁壘，單價較高。預(yù)計 2026 年全球 NAND 銷量較 2021 年增長 3 倍以上，除產(chǎn) 量增長外，未來隨著 3D NAND 的堆疊層數(shù)由 128 層向 200 層以上邁進，蝕刻所耗用的氣體量將不斷增長。 根據(jù)產(chǎn)業(yè)在線數(shù)據(jù)顯示，2019 年及以前，六氟丁二烯國產(chǎn)化率不足 30%；2020 年起，隨著半導(dǎo)體國產(chǎn)化浪潮的推進，大 大催生了含氟特種氣體需求，國內(nèi)廠商加大研發(fā)力度，逐漸擴大六氟丁二烯產(chǎn)能布局，六氟丁二烯國產(chǎn)化率有較大幅度的 提升，預(yù)估已達到 50%以上。當前，國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)有中巨芯、中船特氣、和遠氣體、南大光電等。

1.3.2 硅烷氣：電子級產(chǎn)品高進口依存度，國內(nèi)企業(yè)積極規(guī)劃新建產(chǎn)能

硅烷在半導(dǎo)體工業(yè)中主要通過氣相淀積法制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔離層、多晶硅歐姆接觸層和異質(zhì)或同 質(zhì)硅外延生長原料、以及離子注入源和激光介質(zhì)等，還可用于制作太陽能電池、光導(dǎo)纖維、LED 和 TFT-LCD 的外延片等。 電子級甲硅烷方面，自國內(nèi)企業(yè)“硅烷科技”的相關(guān)產(chǎn)品實現(xiàn)量產(chǎn)后，我國硅烷產(chǎn)品逐步擺脫嚴重依賴進口的局面，同時 改變了硅烷氣的供需結(jié)構(gòu)和價格，當前我國國產(chǎn)硅烷氣基本能滿足太陽能電池、液晶顯示面板、LED 領(lǐng)域的質(zhì)量要求，但 在純度要求更高（需電子級硅烷氣）的大規(guī)模集成電路領(lǐng)域仍有較大提升空間。國內(nèi)電子級甲硅烷主要生產(chǎn)商包括硅烷科 技、中寧硅業(yè)（多氟多子公司）、湖州迅鼎等，隆眾資訊預(yù)計甲硅烷市場在 2023 年達到供需緊平衡，價格或能維持高位。

電子級乙硅烷方面，因其易分解的化學(xué)特性，在 PECVD/LPCVD 加工中成膜溫度低、速率快、膜質(zhì)量均勻，應(yīng)用空間廣闊， 由于生產(chǎn)難度較大，技術(shù)需外購。國外主要生產(chǎn)企業(yè)有液化空氣和林德集團，2021 年全球六氯乙硅烷的市場規(guī)模約為 150 噸，預(yù)計 2025 年將超過 200 噸。目前國內(nèi)可量產(chǎn)乙硅烷的企業(yè)較少，主要在產(chǎn)企業(yè)有湖州迅鼎 240噸/年（2019 年投產(chǎn)）， 全椒亞格泰一期 10 噸/年已通過環(huán)評、另有 10 噸/年擬建項目，中寧硅業(yè)（多氟多）遠期規(guī)劃建設(shè) 300 噸/年。 電子級二氯二氫硅、三氯氫硅、四氯化硅方面，主要可通過薄膜沉積和蝕刻工藝用于微處理器、邏輯芯片、存儲芯片等半導(dǎo)體硅 片外延片的生產(chǎn)加工。其中，2021 年全球二氯二氫硅的市場規(guī)模約為 700 噸，預(yù)計 2025 年將超過 1200 噸。由于電子級產(chǎn)品生 產(chǎn)難度高，目前國內(nèi)可量產(chǎn)企業(yè)較少，基本依賴進口，三孚股份、和遠氣體、沁陽國順、中寧硅業(yè)、洛陽中硅、金宏氣體等的百 噸級至千噸級項目正在規(guī)劃建設(shè)中，預(yù)計 24-25 年相關(guān)項目的陸續(xù)投產(chǎn)將加快國內(nèi)電子級硅烷氣的國產(chǎn)替代進程。

1.3.3 磷烷和砷烷：海外出口限制，國內(nèi)企業(yè)待放量

砷烷、磷烷主要用于集成電路制造的摻雜工藝和 LED 的化學(xué)氣相沉積工藝，是半導(dǎo)體領(lǐng)域加工制造過程中的關(guān)鍵材料之一， 其質(zhì)量對電子器件良率和性能有直接影響，且國外對該類產(chǎn)品進行嚴格的出口限制，因此提升國內(nèi)磷烷和砷烷的自主研發(fā) 生產(chǎn)能力具必要性。 根據(jù) QY Research 數(shù)據(jù)，2022 年全球磷烷、砷烷產(chǎn)能分別約為 240 噸、135 噸，預(yù)計到 2028 年將分別達到 480 噸、 290 噸，2022-2028 年復(fù)合增長率分別為 12.25%、13.59%，保持穩(wěn)健增長。國內(nèi)磷烷和砷烷的產(chǎn)能增速更快。2022 年國 內(nèi)高純磷烷產(chǎn)能實現(xiàn) 102 噸，占全球比例為 42.51%；2024 年將達 212 噸，占全球比例為 55.79%；至 2028 年預(yù)計將達 到 292 噸，占全球比例上升至 60.83%，2022-2028 年復(fù)合增長率達 19.16%，增速高于全球水平。2022 年國內(nèi)高純砷烷 產(chǎn)能達約 50 噸，占全球比例為 37.03%；2024 年將達 160 噸，占全球比例為 60.38%；至 2028 年預(yù)計將達到 180 噸，占 全球比例再升至 62.07%，2022-2028 年復(fù)合增速達 23.80%，亦高于全球水平。

國內(nèi)市場銷售規(guī)模也呈快速增長趨勢。根據(jù) QY Research 數(shù)據(jù)，國內(nèi)磷烷 2021 年市場規(guī)模約為 10802 萬元，預(yù)計到 2028 年將達 33000 萬元，全球占比將達到 46.02%；國內(nèi)砷烷 2021 年市場規(guī)模為 8412 萬元，預(yù)計 2028 年將達到 15880 萬元，全球占比將達到38.93%，中國將成為磷烷、砷烷的主要銷售地區(qū)。 磷烷、砷烷易燃易爆劇毒，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)較少，目前主要生產(chǎn)企業(yè)是南大光電，其子公司全椒南大光電于 2013 年成立， 現(xiàn)已具備 70 噸高純磷烷、30 噸高純砷烷產(chǎn)能；2022年募投項目將新增高純磷烷、高純砷烷各 70 噸/年產(chǎn)能（含 20噸/年 砷烷技改項目）。此外，華特氣體有 10 噸磷烷和 10 噸砷烷年產(chǎn)能，但磷烷為外購其他企業(yè)副產(chǎn)磷烷后純化所得，砷烷為 采購充裝性質(zhì)，其本身并不合成磷烷、砷烷。未來隨著南大光電等國內(nèi)企業(yè)新增產(chǎn)能的不斷釋放，我國磷烷、砷烷國產(chǎn)替 代進程有望再推進。

1.3.4 光刻氣：高對外依存度，進口替代空間廣闊

稀有氣體（氦、氖、氬、氪、氙）除了氬氣在空氣中的體積含量達約 0.93%，其他 4 種之和在空氣中的占比不足 0.003%， 氙和氪被稱為“黃金氣體”。國內(nèi)稀有氣體市場廣闊，但嚴重依賴進口，據(jù)百川統(tǒng)計，2014-2022 年我國稀有氣體進口數(shù)量 從 2895 噸增至 4073 噸，年均復(fù)合增速為 4.36%，除 2022 年外，進口量自 2018年以來整體已呈逐年下行態(tài)勢，其中占 據(jù)絕大部分稀有氣體進口量的氦氣在 2021 年半導(dǎo)體行業(yè)需求高增的情況下，進口量（3682.68 噸）仍同比下降了 0.67%， 側(cè)面反映出國內(nèi)提氦項目已逐步進入投產(chǎn)期，國產(chǎn)替代進程加快。進口金額方面，2014-2022 年我國稀有氣體進口額從 1.65 億美元增長至 5.42 億美元，年均復(fù)合增速達 16.03%；進口國家方面，主要進口自卡塔爾，占比超80%。

烏克蘭占全球氖氣產(chǎn)量的 50%-70%，全球氪氣和氙氣產(chǎn)量的 40%和 30%，2021 年下半年-2022 年上半年俄烏戰(zhàn)爭導(dǎo)致 Ingas、Cryoin 和 Iceblick 三家稀有氣體業(yè)務(wù)生產(chǎn)地布局在烏克蘭的公司被迫停產(chǎn)，全球稀有氣體貨源緊張，疊加半導(dǎo)體、 光伏等產(chǎn)業(yè)需求增加，推動稀有氣體價格在此期間高漲；2022 年下半年需求弱勢影響下，稀有氣體價格已回落至較低的水 平；2023 年 2 月，Ingas 公司負責(zé)人稱，在烏克蘭控制區(qū)的備用工廠生產(chǎn)恢復(fù)取得新進展。

海外生產(chǎn)稀有氣體的企業(yè)有林德集團、太陽日酸、韓國 TEMC 和生產(chǎn)地位于烏克蘭的 Cryoin、Ingas 和 Iceblick 等公司。 國內(nèi)為逐步擺脫稀有氣體資源匱乏，長期嚴重依賴進口的局面，企業(yè)正加速布局氦/氖/氪/氙等氣體的產(chǎn)能規(guī)劃，目前國內(nèi) 生產(chǎn)稀有氣體的企業(yè)主要有凱美特氣（現(xiàn)有產(chǎn)能 22.465 萬方/年，計劃 23Q2 新增 9 萬方空分稀有氣體產(chǎn)能），華特氣體 （新建 135 噸/年稀有氣體，建設(shè)期 2 年），盈德氣體（擬分期建設(shè)兩套亞太區(qū)單體最大的氪氙精制裝置）等，寶武清能 （擬規(guī)模化布局稀有氣體產(chǎn)能，22 年內(nèi)增長約 46%的氙氣產(chǎn)能）。 其中，華特氣體的光刻氣（稀有氣體和氟氣等的混合氣，Ar/Ne/Xe、Kr/Ne、F2/Kr/Ne、F2/Ar/Ne 等）通過了 ASML 和日 本 GIGAPHOTON 的認證，是國內(nèi)唯一一家通過兩大海外光刻領(lǐng)域龍頭企業(yè)認證的公司；凱美特氣的光刻氣產(chǎn)品在 2023 年 2 月也通過了 ASML 子公司 Cymer 的合格供應(yīng)商認證，踏出了其打入頭部光刻企業(yè)供應(yīng)鏈的關(guān)鍵一步。

1.4 主要作用：貫穿晶圓制造全環(huán)節(jié)

電子特氣作為芯片加工的“血液”，基本貫穿晶圓制造全流程，具體包括生產(chǎn)外延片、清洗、沉積和氧化成膜、光刻、刻蝕、 摻雜（離子注入/擴散）等環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)特氣純度均會對最終出廠晶圓的精度和性能造成影響，因此半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)μ貧饧兌?和精度要求較高（工藝尺寸縮小、堆疊層數(shù)增加，部分環(huán)節(jié)需要多次重復(fù)，對特氣的需求也就越大）；同時電子特氣也可作 用于光伏電池和 LCD 液晶面板生產(chǎn)中的刻蝕、擴散環(huán)節(jié)，作為原料在光伏電池表面生成“減少反射膜”，或作為保護氣和 設(shè)備清洗氣。下文將主要圍繞晶圓生產(chǎn)過程，詳細介紹電子特氣在晶圓加工各環(huán)節(jié)中的作用原理。

1.4.1 CVD 外延沉積環(huán)節(jié)（硅烷氣為主）

外延沉積位于硅片初生產(chǎn)環(huán)節(jié)，指在襯底硅片上鍍上一層單晶薄膜（外延硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜、非晶硅膜）作為緩 沖層阻止有害雜質(zhì)進入晶圓襯底。常用的方法有化學(xué)氣相沉積法（CVD）和物理氣相沉積法（PVD），化學(xué)氣相沉積法需 用到大量電子氣體，是指氣體混合物（也稱外延氣，組分特氣甲硅烷、乙硅烷、氯硅烷、二氯二氫硅、5N以上高純氯化氫、 鍺烷和稀釋氣氦/氬/氫/氮的混合氣）和 MO 源（高純金屬有機化合物）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)膜沉積在硅片表面，含硅 薄膜制備具有生長速率快、結(jié)晶質(zhì)量好等特點。CVD 具體流程通常包括氣體傳輸至沉積區(qū)域、膜先驅(qū)物的形成、膜先驅(qū)物 附著在硅片表面、膜先驅(qū)物粘附、膜先驅(qū)物擴散、表面反應(yīng)、副產(chǎn)物從表面移除、副產(chǎn)物從反應(yīng)腔移除等八個主要步驟。 化學(xué)氣相沉積膜中所有的物質(zhì)都源于外部氣源，原子或分子會沉積在硅片表面形成薄膜。 注：外延片的作用是在電阻極低的襯底上生長一層高電阻率外延層，器件制作在外延層上，這樣高電阻率的外延層保證了 晶體管間有高的擊穿電壓，而低電阻的襯底又降低了基片的電阻，從而降低了飽和壓降，在兩者間形成了平衡。

1.4.2 光刻環(huán)節(jié)（Ar/Kr/Ne/F 混合光刻氣）

光刻：包括涂敷光刻膠、前烘、曝光、顯影、堅膜等工序，即在硅片表面覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠，再用光線 （一般是紫外光、深紫外光、極紫外光）透過掩模照射在硅片表面，被光線照射到的光刻膠會發(fā)生反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，此 后用特定溶劑洗去被照射（正性光刻，曝光部分的光刻膠易溶于顯影液，形成圖形與掩模版上相同，小尺寸高端芯片多使 用該方法）/未被照射的光刻膠，進而實現(xiàn)設(shè)計好的電路圖從掩模板到晶圓表面的轉(zhuǎn)移。 光刻過程中一般用到的電子特氣為光刻混合氣（Ar/F/Ne 、Kr/Ne 、Ar/Ne 、Kr/F/Ne 混合氣等），這種混合氣體在高壓受 激發(fā)后，就會形成等離子體(部分電子被剝奪后的原子及原子團被電離后產(chǎn)生的正負離子組成的電中性離子化氣體狀物質(zhì))， 在這個過程中，由于電子躍遷，會產(chǎn)生固定波長的光線，激發(fā)出來的紫外光線經(jīng)過聚合、濾波等過程就會產(chǎn)生***的光 源，再經(jīng)過復(fù)雜的光路對硅晶圓進行光刻。

1.4.3 刻蝕環(huán)節(jié)（氟基電子特氣）

刻蝕是指采用物理或化學(xué)方法，從襯底上的晶體薄膜有選擇地去除材料，從而使掩膜圖形正確復(fù)制在硅片薄膜上。常見的 刻蝕方法分為干法化學(xué)刻蝕和濕法化學(xué)刻蝕，濕法刻蝕是利用液態(tài)化學(xué)試劑或溶液通過化學(xué)反應(yīng)進行刻蝕；干法化學(xué)刻蝕 是利用低壓放電使導(dǎo)入氣體產(chǎn)生等離子體中的離子或游離基，進而與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生帶電離子、分子、電子及化 學(xué)活性很強的原子（分子）團，當產(chǎn)生的原子（分子）團擴散到被刻蝕膜層的表面時，會與硅片上的單晶薄膜反應(yīng)生成具 有揮發(fā)性的物質(zhì)，并被真空設(shè)備抽離排出。干法刻蝕的優(yōu)點是各向異性 (即垂直方向刻蝕速率遠大于橫向速率)明顯、特征 尺寸控制良好、化學(xué)品使用和處理費用低、蝕刻速率高、均勻性好、良率高等，常用的干法刻蝕是等離子體刻蝕。 硅片刻蝕氣體主要為氟基氣體。常見的氟基氣體包括 CF4、SF6、C2F6、NF3，以及氯基（Cl2）氣體和溴基（Br2、HBr） 氣體等。在刻蝕工藝中，O2 和 H2 會被適當?shù)丶尤耄⑴c輔助反應(yīng)，從而達到調(diào)節(jié)離子濃度，影響刻蝕速率的目的。

1.4.4 摻雜環(huán)節(jié)（含砷、硼、磷元素的特氣）

摻雜是指將需要的雜質(zhì)摻入特定的襯底基片中，形成 pn 結(jié)、電阻、歐姆接觸等，從而改變半導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)的過程。摻雜工 藝主要有擴散和離子注入（雜質(zhì)摻入量可精準控制、重復(fù)性好、加工溫度低，已成為主流技術(shù)），擴散是在 900-1200℃的 高溫和不同濃度梯度的 p 型（硼）或 n 型（砷、磷）雜質(zhì)氣氛下，使摻雜源向襯底的確定性區(qū)域擴散，III（硼類）、V （砷 類、磷類）族元素占據(jù)硅原子位置形成 pn結(jié)的過程；離子注入是直接將具有很高能量的雜質(zhì)離子射入半導(dǎo)體襯底中，注入 能量一般在 1KeV-1MeV，對應(yīng)的平均離子分布深度在 10nm-10um 間。 p 型半導(dǎo)體是在硅(鍺)單晶中摻入少量三價元素硼(或鋁、銦、鎵等)，常用的三價摻雜氣體有三溴化硼、三氟化硼、乙硼烷 等；n 型半導(dǎo)體是在硅(鍺)單晶中摻入少量五價元素磷 (或砷、銻等)，常用的五價摻雜氣體有磷烷、三氯氧磷、三氟化磷、 五氟化磷、砷烷、五氟化砷、五氯化銻等。

二、 需求驅(qū)動力：半導(dǎo)體和面板周期拐點將至，ChatGPT 開啟新增勢

從電子特氣的應(yīng)用結(jié)構(gòu)來看，全球電子特氣 70%以上應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域，我國電子特氣 42%用于集成電路、37%用于顯 示面板、13%用于光伏電池，應(yīng)用結(jié)構(gòu)上的差異一方面是超大規(guī)模集成電路對電子特氣的質(zhì)量要求高，而目前國內(nèi)企業(yè)特 氣產(chǎn)品在純度和性能上與海外成熟氣體生產(chǎn)商尚有差距；另一方面國內(nèi)集成電路發(fā)展進程較海外相對滯后，半導(dǎo)體材料尚 處于高成長周期中，因此國內(nèi)仍有較大比例特氣產(chǎn)品用于對純度要求相對低的顯示面板和光伏電池領(lǐng)域，未來隨著國內(nèi)企 業(yè)電子特氣產(chǎn)品在生產(chǎn)技術(shù)、純度、品質(zhì)等方面的持續(xù)突破，其在集成電路領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模和滲透率有望再提升。

2.1 新一輪半導(dǎo)體周期待開啟，特氣國產(chǎn)替代有望再推進

半導(dǎo)體周期拐點將至，新一輪上行周期待開啟。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)長周期（也稱為產(chǎn)品創(chuàng)新周期）即半導(dǎo)體產(chǎn)品從研發(fā)到規(guī)模化 應(yīng)用的跨期，代表了新技術(shù)的全面迭代，以全球半導(dǎo)體銷售額增速來看，每 8-10 年呈現(xiàn)一個 M 型波段，當前處于 5G/6G 技術(shù)、AloT/AIGC 應(yīng)用時代，海外頭部企業(yè)已實現(xiàn) EUV 型光刻膠量產(chǎn)，國內(nèi)部分企業(yè)實現(xiàn)了 ArF 光刻膠的量產(chǎn)，芯片技術(shù) 向超越摩爾定律發(fā)展，全球 12 英寸晶圓、7nm 芯片滲透率逐步提升。 半導(dǎo)體中周期（設(shè)備投資周期或稱產(chǎn)能周期、朱格拉周期），以全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資本開支的增速來看，每 3-5 年呈現(xiàn)一個山 峰型波段，根據(jù)波段的劃分，預(yù)期 24 年將開啟新一輪產(chǎn)能周期。半導(dǎo)體短周期與庫存情況和供需結(jié)構(gòu)掛鉤，一般在 2-3 年， 分為主動補庫、被動補庫、主動去庫、被動去庫四個階段， 2021 年半導(dǎo)體行業(yè)供需錯配帶來缺芯漲價潮，廠家紛紛加大 芯片產(chǎn)能規(guī)模，導(dǎo)致 2022 年下半年芯片供過于求，23Q1 半導(dǎo)體庫存高位，現(xiàn)階段行業(yè)整體仍處于去庫中（23H2 主動去 庫為主），預(yù)期 2023 年下半年需求漸修復(fù)、庫存逐步去化（24H1 被動去庫至庫存出清），行業(yè)有望迎來供需結(jié)構(gòu)改善、價 格上行、業(yè)績增加的拐點，預(yù)期 2024 年有望開啟新一輪半導(dǎo)體庫存周期。

半導(dǎo)體材料市場規(guī)模呈現(xiàn)周期性波動增長的態(tài)勢，2018-2021 年全球和我國大陸半導(dǎo)體材料市場年復(fù)合增速分別在 6.8%和 11.9%，其中，集成電路領(lǐng)域占據(jù)了 80%以上的半導(dǎo)體材料市場，除 2022 年受疫情和 21 年廠家大幅擴產(chǎn)影響需求低迷、 芯片庫存高企，其余年份我國集成電路銷售額增速均超 15%，整體較全球增速更高。

我國芯片仍以進口為主，國產(chǎn)替代空間大。根據(jù) IC Insights 數(shù)據(jù)，2021 年我國芯片市場需求總規(guī)模約為 1870 億美元，其 中在我國大陸生產(chǎn)的 IC 規(guī)模約為 312 億美元，占比約 16.7%，其余 83.3%的需求依賴于進口。進一步來看，在中國大陸 制造的價值 312 億美元的芯片中，臺積電、SK 海力士、三星、英特爾、聯(lián)電和其他在中國大陸擁有晶圓廠的海外企業(yè)生 產(chǎn)了價值 189 億美元的芯片，占比約 60.6%，總部位于中國大陸的國內(nèi)公司生產(chǎn)了價值約 123 億美元的芯片，占比約 39.4%，在中國大陸 1865 億美元的芯片消費市場當中占比 6.6%，這意味著我國 IC 實際的自給率僅為 6.6%左右，IC 國產(chǎn) 替代之路任重而道遠，國內(nèi)企業(yè)的國產(chǎn)替代空間廣闊。 全球晶圓產(chǎn)能正逐步向我國轉(zhuǎn)移，2015-2021 年，中國大陸生產(chǎn)的晶圓產(chǎn)能在全球的占比從 9.7%逐步升至 16%，據(jù) SEMI 預(yù)計，到 2024 年將進一步提高到 20%左右。同時，我國新建晶圓廠的增加將帶動國內(nèi)晶圓產(chǎn)能上行，國產(chǎn)晶圓制造材料 需求空間有望進一步打開。據(jù) SEMI 在 22 年初統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，彼時中國大陸共有 23 座 12 英寸晶圓廠正在投產(chǎn)，總計月產(chǎn)能 約為 104.2 萬片，與總規(guī)劃月產(chǎn)能 156.5 萬片相比，產(chǎn)能裝載率為 66.58%，仍有擴產(chǎn)空間；SEMI 預(yù)計中國大陸 2022 年2026 年還將新增 25 座 12 英寸晶圓廠，總規(guī)劃月產(chǎn)能將超過 160 萬片；預(yù)計到 2026 年底，中國大陸 12 英寸晶圓廠的總 月產(chǎn)能將超過 276.3 萬片，相比 22 年初提高 165.1%；在全球的比重也將自 2022 年的22%，提升至 2026 年的 25%。

電子特氣作為半導(dǎo)體加工中的重要原料，在晶圓制造材料細分市場中的規(guī)模占比約為 4%，主要作用在刻蝕、摻雜、外延沉 積等環(huán)節(jié)。集成電路制造涉及上千道工序，基底晶圓加工中需使用上百種電子特種氣體，未來隨著國內(nèi)高精度芯片處理器 技術(shù)迭代和市場發(fā)展，AI 應(yīng)用場景的不斷落地，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展將成為帶動電子特氣需求上行的主要驅(qū)動力，同時 隨著國內(nèi)頭部特氣生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)突破、純度提高、產(chǎn)品矩陣不斷完善，電子特氣的國產(chǎn)替代空間也有望進一步打開。

電子特氣在芯片加工中的需求測算：根據(jù)論文《Life cycle assessment of silicon wafer processing for microelectronic chips and solar cells》，測算得到每平方米 DRAM 存儲電路和邏輯電路晶圓加工所需要的大宗特氣約為 1070.6 千克和 3332.8 千克，所需電子特氣約為 913.4 克和 2842.0 克。邏輯芯片和存儲芯片在集成電路中的合計規(guī)模占比超 6 成，未來 隨著 5G 和車載電子的高速發(fā)展，晶圓制造工廠產(chǎn)能擴張、集成電路制程技術(shù)節(jié)點微縮、3D NAND 多層技術(shù)的發(fā)展，芯片 的工藝尺寸縮小、堆疊層數(shù)增加，集成電路制造中進行刻蝕、沉積和清洗的步驟增加，電子特氣用量還將不斷提升。

國內(nèi)半導(dǎo)體市場空間廣闊，***產(chǎn)能持續(xù)擴張；特氣貫穿晶圓加工全流程，需求將不斷增加。通過我們的梳理，國內(nèi) 企業(yè)擴建的邏輯和存儲芯片項目中，按計劃在 2022H2-2025 年間投產(chǎn)放量的項目超 20 個，預(yù)計到 2025 年新增產(chǎn)能合計 將達 374.1 萬片/月，結(jié)合表 47 給出的單平米邏輯和存儲電路的晶圓加工過程中所需的特氣用量，測算出國內(nèi)企業(yè)擴產(chǎn)邏 輯芯片共需大宗特氣約 68.88萬噸、電子特氣 587.36 噸；擴產(chǎn)存儲芯片需大宗特氣 5.62 萬噸、電子特氣 47.99 噸。

集成電路用電子特氣市場規(guī)模：根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2020 年我國集成電路用電子氣體的市場規(guī)模為 76 億元， 2021 年增長至為 85 億元，預(yù)計 2025 年市場規(guī)模將達 134 億元，2021-2025 年復(fù)合增長率為 12.05%。根據(jù) ICMTIA 統(tǒng) 計數(shù)據(jù)，中國集成電路用電子氣體中，電子特種氣體市場規(guī)模約占 64%。 根據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021 年全球晶圓制造用電子氣體市場規(guī)模達 45.4 億美元，同比增長 3.9%；根據(jù)高禾投資 研究中心預(yù)測數(shù)據(jù)，至 2028 年全球晶圓制造用電子氣體市場規(guī)模達59.1 億美元，年復(fù)合增長率為 3.84%。

2.2 ChatGPT 大算力需求，驅(qū)動 GPU 芯片新增勢

2022 年 12 月，微軟投資的 AI創(chuàng)業(yè)公司 OpenAI 推出聊天機器人 ChatGPT，微軟Azure 為 OpenAI 開發(fā)的超級計算機是一 個單一系統(tǒng)，具有超過 28.5 萬個 CPU核心、1萬個 GPU 和 400 GB/s 的 GPU 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，以此來支撐 GPT的 大算力需求。ChatGPT 發(fā)布后，國內(nèi)的百度 “文心一言”、阿里“通義千問”、騰訊“混元”、網(wǎng)易“伏羲”、科大訊飛“星 火認知”、商湯日日新等大模型也相繼發(fā)布。AI 模型對算力的需求主要體現(xiàn)在訓(xùn)練和推理兩個層面，2021 年中國人工智能 服務(wù)器工作負載中，57.6%的負載用于推理，42.4%用于模型訓(xùn)練；據(jù) IDC 預(yù)計，到 2026 年 AI 推理的負載比例將進一步 提升至 62.2%。通過測算，GPT-3 模型訓(xùn)練約需 1.87 萬顆 A100 GPU，推理（單月）需 4057.65顆 A100 GPU 芯片。 據(jù)外媒 semianalysis 報道，ChatGPT 每天在計算硬件方面的運營成本約 69.4 萬美元，Open AI 需要大約 3617 臺 HGX A100 服務(wù)器（28936 個 GPU）為 ChatGPT 提供服務(wù)。根據(jù)測算，假設(shè) GPT 模型在 10 天內(nèi)完成訓(xùn)練，可支撐單月 6.16 億次使用量（每次回復(fù)時間 1s），則共需約 22725 顆 A100 GPU 芯片量，目前 GPU 芯片持有量超過 1 萬枚的企業(yè)不超過 5 家，其中，擁有 1 萬枚英偉達 A100 GPU 的企業(yè)至多只有 1 家，高端芯片呈供不應(yīng)求局面。ChatGPT興起帶動 GPU 需 求增加，未來相關(guān)技術(shù)廣泛應(yīng)用仍需要大算力支撐，或?qū)?a target="_blank">驅(qū)動芯片產(chǎn)業(yè)鏈開啟新增長極。

2.3 顯示面板：上行周期啟動，需求增長在即

全球顯示面板行業(yè)在經(jīng)歷了 2020Q1-2021Q2 供需兩旺的漲價周期后，在 2022年由于全球經(jīng)濟較疲軟、疫情沖擊、供應(yīng)過 剩等因素的影響，價格步入下行周期，相關(guān)企業(yè)經(jīng)營業(yè)績遭受了較大的壓力，根據(jù)中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會液晶分會統(tǒng)計 數(shù)據(jù)，2022 年全球顯示市場產(chǎn)值約為 1998 億美元，同比下降超 20%；其中，顯示器件（面板）產(chǎn)值約 1100 億美元，同 比下降近 27%；顯示材料產(chǎn)值約 766 億美元，同比下降近 13%；顯示裝備產(chǎn)值約 120 億美元，同比下降超 9%。 2023 下半年或?qū)⑹秋@示面板產(chǎn)業(yè)新一輪上行周期的起點。當前，全球液晶顯示器面板價格企穩(wěn)，電視面板價格已全線調(diào)漲， 新一輪漲價周期開啟，預(yù)期 2023 年下半年顯示面板市場或?qū)⒂瓉砀纳啤?/p>

根據(jù) Omdia 針對顯示器生產(chǎn)與庫存追蹤的最新研究表示，受益于 LCD 電視、手提電腦、顯示器面板和智能手機 LCD 面板提高產(chǎn)能利用率方面仍面臨挑戰(zhàn)（預(yù)計 2023 年上半年 OLED 生產(chǎn)商的平均產(chǎn)能利用率仍不足 60%），下半年面板產(chǎn)業(yè)加速 回暖，新一輪上行周期開啟，或?qū)Ⅱ?qū)動 OLED 產(chǎn)能利用率也有所回升。

國內(nèi)市場顯示出更為強勁的增長韌勁。2022 年，國內(nèi)顯示行業(yè)產(chǎn)值近 5000 億元，在全球市場的占比超過 38%，投資結(jié)構(gòu) 方面也有了明顯改善，投資方向從 LCD 向更高技術(shù)含量的高性能 OLED、Micro LED 及部分上游材料轉(zhuǎn)移，未來國內(nèi)面板 市場將向更高附加值的產(chǎn)品逐步迭代，同時在全球的占比也將進一步提高。 從全球顯示面板產(chǎn)能分布來看，有較為明顯的向我國轉(zhuǎn)移的趨勢。根據(jù) DSCC 數(shù)據(jù)，近年來國內(nèi)面板企業(yè)快速增加第六代 柔性 OLED 產(chǎn)線，我國 OLED 市場份額快速提升，2023 年國內(nèi)企業(yè)在全球柔性 OLED 產(chǎn)能中的占比有望超過 50%；在中 國面板廠商占據(jù)主導(dǎo)地位的液晶顯示器（LCD）產(chǎn)能中，預(yù)計到 2027 年中國企業(yè)份額將提高至 70%以上；顯示面板總產(chǎn) 能中（包括 OLED 和 LCD），2023 年中國面板企業(yè)占據(jù) 60%左右的市場份額，預(yù)計從 2024 年起將保持在70%左右。

2.4 光伏電池：市場持續(xù)高增，特氣需求穩(wěn)增

據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2022 年我國光伏新增裝機量達 87.41GW，同比增長 59.2%，其中分布式光伏占比持續(xù)提升至近 70%， 是推動光伏裝機量快速增加的重要增長極；2022 年我國光伏電池產(chǎn)量達 343.64GW，同比增長 46.8%。隨著“十四五”時 期加快推進雙碳戰(zhàn)略的達成，各省積極布局光伏建筑一體化、大型風(fēng)光基地建設(shè)等舉措，截至 2022 年底，全國 25 個省已 發(fā)布明確的“十四五”期間新增光伏裝機規(guī)劃，合計達 344GW。 2023 年光伏需求增勢保持強勁，一季度全國光伏新增裝機并網(wǎng) 33.66GW，同比高增 154.81%；一季度我國光伏電池產(chǎn)量 達 105.26GW，同比增長 53.2%。據(jù) CPIA 預(yù)測，2023 年我國光伏新增裝機保守預(yù)測為 95GW，樂觀預(yù)測為 120GW，疊 加一定規(guī)模的出口預(yù)期，預(yù)計 2023 年我國光伏電池產(chǎn)量將達近 445GW，同比增加 29.4%。

電子特氣在晶硅太陽能電池和非晶硅薄膜光伏電池的生產(chǎn)中都必不可少，比如硅烷作為一種提供硅組分的氣體源，是將硅 分子附著于電池表面最有效的方式，是其他硅源無法取代的特氣產(chǎn)品；硅烷、磷化氫、硼烷、氫氣等作為沉積氣體，可用 于非晶硅薄膜太陽能電池制造；含氟電子特氣或強腐蝕性酸堿常作為光伏電池制造中的刻蝕劑。國內(nèi)外光伏市場需求前景 向好，國內(nèi)光伏電池產(chǎn)量增勢強勁，電子特氣在光伏領(lǐng)域的需求有望穩(wěn)步上行。

三、 電子特氣行業(yè)具資金、技術(shù)、客戶認證等多重壁壘

電子特氣的研究、生產(chǎn)、銷售具有資金投入大、技術(shù)門檻高、用戶認證周期長等特點，因此該行業(yè)具有較高的進入壁壘。

3.1 技術(shù)門檻高：芯片薄化趨勢，特氣純度和配置精度要求提升

電子特氣對純度的要求較高，特別是用在半導(dǎo)體加工中，一般需達到 5N 級、6N 級及以上的純度要求，因此其制備中最主 要的環(huán)節(jié)除了合成外還包括純化，此外，氣體混配（組分配制）、氣瓶處理（存儲運輸）、分析檢測等環(huán)節(jié)對最終產(chǎn)品精度、 純度均有影響，因此也是特氣生產(chǎn)中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。當前，國內(nèi)頭部電子特氣生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品純度以 5N 為主，有 企業(yè)可實現(xiàn) 7N 級高純大宗氣體的生產(chǎn)，但 6N 及以上的電子特氣仍主要依賴進口；國內(nèi)企業(yè)在配氣誤差、研磨光潔度、腐 蝕性氣體量值變化、氣體檢測精度等方面有了一定提升，但仍有再優(yōu)化空間。

集成電路制程技術(shù)的不斷迭代，從大規(guī)模向超大規(guī)模和極大規(guī)模發(fā)展，晶圓尺寸從 4 寸、6 寸、8 寸向 12 寸、14 寸突破， 芯片線寬從 28nm、14nm 向 7nm 甚至 5nm 突破，高端芯片對特氣的純度要求也在不斷提升，特氣純度每提升一個 N 級， 粒子、金屬雜質(zhì)含量濃度每降低一個數(shù)量級，都將帶來工藝復(fù)雜度的顯著提升；混合氣配比方面，隨著產(chǎn)品組分的增加、 配制精度的上升，其配制過程的難度與復(fù)雜程度也顯著增大。

電子特氣的主要合成方法有電解法、化學(xué)法和電解-化學(xué)法等，主要純化方法有吸附法、精餾法、吸收法、膜分離法以及可 滿足更高純度要求的離心法、吸氣劑法、催化凈化法及冷凍法等。國內(nèi)企業(yè)主要采用精餾、吸附等方式提純，更高純度要 求技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍有待突破。目前國內(nèi)在新技術(shù)研發(fā)上有了一定突破，中船重工( 邯鄲) 派瑞特氣的徐海云等采用乙醇 鈉-無水乙醇溶液對一氟甲烷粗氣進行吸收處理，該法能夠有效吸收一氟甲烷粗氣中的酸性雜質(zhì)并降低含水量，再通過精餾 等過程可制得電子級一氟甲烷；昊華氣體的張金彪等采用活性金屬 Cu、Mn 與 Ca、Al、Zn 的混合物（Cu+Mn 質(zhì)量分 數(shù)>50%）對四氟化碳粗氣中的三氟化氮雜質(zhì)在催化劑（鉻或鎳的氟化物）作用下進行氟化，該方法最終可將四氟化碳中的 三氟化氮雜質(zhì)含量降至 1×10-6 以下。

3.2 認證周期長：集成電路領(lǐng)域的客戶認證周期長達 2-3 年

特氣的質(zhì)量對集成電路、顯示面板產(chǎn)品的精密度影響極大，因此下游客戶尤其是集成電路、顯示面板、光伏能源、光纖光 纜等高端領(lǐng)域客戶對氣體供應(yīng)商的選擇均需經(jīng)過審廠、產(chǎn)品認證 2 輪嚴格的審核認證，其中光伏能源、光纖光纜領(lǐng)域的審 核認證周期通常為 0.5-1 年，顯示面板通常為1-2 年，集成電路領(lǐng)域的審核認證周期長達 2-3 年。 目前，華特氣體、金宏氣體、中船特氣等頭部氣體廠商已成為中芯國際、長江存儲、華虹半導(dǎo)體等國內(nèi)集成電路生產(chǎn)企業(yè) 的特氣主要供應(yīng)商，同時產(chǎn)品陸續(xù)獲得了臺積電、聯(lián)華電子、德州儀器、海力士等海外領(lǐng)先企業(yè)的認證，部分產(chǎn)品已進入 相關(guān)企業(yè)供應(yīng)鏈，未來隨著國內(nèi)特氣企業(yè)產(chǎn)品矩陣的完善，一體化供應(yīng)服務(wù)的優(yōu)化，有望進一步成為國內(nèi)外集成電路、顯 示面板等生產(chǎn)企業(yè)的核心供應(yīng)商。

3.3 資金投入大：項目投建金額超億元，投資回收期長達 5-6 年

梳理國內(nèi)上市的氣體公司新增的特氣項目資本開支和生產(chǎn)周期可見，電子特氣項目具有投資金額大、投資回收期長的特點， 項目平均生產(chǎn)周期在 2-3 年，擬投入金額基本都超億元規(guī)模，平均投資回收期在 5-6 年。但是隨著國內(nèi)半導(dǎo)體國產(chǎn)替代進 程加快，下游產(chǎn)能規(guī)模的不斷擴大，國內(nèi)電子特氣需求增加，且高壁壘下特氣產(chǎn)品具高毛利高回報特點，因此國內(nèi)氣體企 業(yè)通過定增和發(fā)行可轉(zhuǎn)債募資等方式積極進行電子特氣產(chǎn)能擴張、品類拓展，其中，華特氣體、凱美特氣、金宏氣體、南 大光電、和遠氣體、昊華科技等均有超 10億元規(guī)模的資金投入到新增電子特氣項目中，資本開支率處于較高水平。

四、 海外企業(yè)寡頭壟斷格局下，國內(nèi)企業(yè)如何突出重圍

國外頭部氣體企業(yè)發(fā)展歷史悠久，多以大宗氣體生產(chǎn)和設(shè)備制造起家，在大宗工業(yè)氣體領(lǐng)域基本已形成寡頭壟斷格局，因 資金實力雄厚、研發(fā)能力強，拓展的電子特氣品種也相對齊全，且規(guī)模大、純度高。海外著名的氣體生產(chǎn)企業(yè)有林德集團、 液化空氣、空氣化工、大陽日酸，在電子特氣領(lǐng)域有較強競爭力的海外企業(yè)有 SK Materials（三氟化氮、六氟化鎢主要供 應(yīng)商）、日本關(guān)東電氣（提供三氟化氮、四氟化碳、六氟乙烷等含氟特氣）、昭和電工（高純四氟甲烷、三氟甲烷、六氟乙 烷、三氯化硼等）等，前四大企業(yè)（林德、液化空氣、空氣化工、大陽日酸）占據(jù)了全球電子氣體 70%以上市場份額。 國內(nèi)電子特氣產(chǎn)業(yè)起步較晚（從國內(nèi)外各氣體企業(yè)成立時間來看，較海外晚 50-100 年左右）、技術(shù)力量較薄弱、產(chǎn)品矩陣 和一體化服務(wù)方面有待完善，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，國產(chǎn)電子特氣在研究上已取得一定進展，但在產(chǎn)品性能與生產(chǎn)規(guī)模方 面，與國外頭部企業(yè)相比尚存差距，2020 年海外龍頭企業(yè)仍占據(jù)了我國 80%以上的市場份額，國產(chǎn)替代之路任重而道遠。

4.1 海外企業(yè)大舉投資并購，大擴規(guī)模、廣拓業(yè)務(wù)，奠定龍頭地位

國外氣體企業(yè)規(guī)模大、業(yè)務(wù)廣，2000 前后幾大跨國巨頭企業(yè)大舉投資收購中小區(qū)域性氣體廠商，同時構(gòu)建氣體一體化服務(wù) 體系，設(shè)備制造和氣體生產(chǎn)運輸?shù)榷囗椃?wù)并舉，進一步擴展業(yè)務(wù)規(guī)模，提升市場集中度，強化馬太效應(yīng)，從而奠定了全 球工業(yè)氣體行業(yè)寡頭壟斷的格局。其中，林德氣體在 2000-2018 年間陸續(xù)收購瑞典 AGA、英國 BOC 等，并與美國普萊克 斯合并成為最大的工業(yè)氣體集團；法國液化空氣在 2007-2020 年間收購了德國 Lurgi 和美國 Airgas 等；空氣化工公司以提 供氣體服務(wù)起家，拓展氣體設(shè)備制造業(yè)務(wù)，鞏固行業(yè)領(lǐng)先地位。

4.2 借鑒海外產(chǎn)品多元化、服務(wù)一體化模式，以差異化競爭實現(xiàn)各特氣國產(chǎn)替代

國內(nèi)氣體行業(yè)有望迎來集中度的提升和競爭格局的改善。參考海外經(jīng)驗，目前國內(nèi)的華特氣體和杭氧股份已有制氣和設(shè)備 制造一體化發(fā)展的舉措，2023 年 5 月杭氧股份（空分設(shè)備龍頭）和盈德控股（工業(yè)氣體頭部供應(yīng)商）公布預(yù)計將在 3 年內(nèi) 完成股權(quán)整合；國內(nèi)金宏氣體、凱美特氣等做傳統(tǒng)大宗氣體起家的公司在擴大原有業(yè)務(wù)產(chǎn)能的同時，積極布局高端特氣產(chǎn) 品，優(yōu)化盈利結(jié)構(gòu)。 同時，國內(nèi)企業(yè)在特氣產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)上進行差異化競爭，各企業(yè)側(cè)重的研發(fā)項目各異，金宏、華特、凱美等企業(yè)高度重視 研發(fā)能力，逐年提高研發(fā)支出，積極推進先進電子材料生產(chǎn)技術(shù)突破，目前已在多項制備及純化工藝上達到了國際領(lǐng)先水 平，同時在多類電子特氣產(chǎn)品上完成了自主研發(fā)生產(chǎn)，實現(xiàn)了進口替代，未來將向更多品類、更高純度的特氣產(chǎn)品突破。

國內(nèi)企業(yè)大力布局高純特氣研發(fā)項目，未來三年有望實現(xiàn)多種電子特氣進口化率的重大突破。國內(nèi)以華特、金宏、凱美、 南大光電、中船特氣等為代表的企業(yè)，已實現(xiàn)了包括高純?nèi)⒏呒兞u、高純四氟化碳、高純六氟乙烷、光刻 氣、高純二氧化碳、高純一氧化碳、高純氨、高純一氧化氮、高純?nèi)淄椤⒏呒儼朔椤㈡N烷、高純乙烯、高純甲烷、 高純六氟丁二烯、高純磷烷、高純砷烷、電子級正硅酸乙酯等在內(nèi)的眾多產(chǎn)品的進口替代。 同時，在電子級六氟丁二烯的提純工藝，八氟丙烷合成與純化工藝，電子級氧化亞氮、高純?nèi)取⒏呒円环淄楹桶?導(dǎo)體級四氟化硅等的研發(fā)，八氟環(huán)丁烷用新型吸附劑的研發(fā)，稀混光刻氣的研制，鍺烷純化及鍺烷混合氣分析技術(shù)研發(fā)， 氦氮氬混合氣混配技術(shù)開發(fā)與研究等多項高新技術(shù)上實現(xiàn)了進口替代，部分研發(fā)技術(shù)達到了國內(nèi)領(lǐng)先乃至國際領(lǐng)先的水平。

4.3 把握地域和成本優(yōu)勢，全國范圍廣覆蓋倉儲和銷售網(wǎng)絡(luò)，集中化率有望提升

氣體的供應(yīng)模式主要有大宗供氣、零售供氣。海外氣體巨頭企業(yè)的大宗供氣主要用大型現(xiàn)場制氣，在用戶現(xiàn)場投資空分設(shè) 備直接供氣，或通過管道為一定區(qū)域內(nèi)用戶供氣，合同期較長，通常為 10 年以上，可滿足大型客戶長期需求。目前國內(nèi)企 業(yè)供氣仍以零售供氣為主，可分為瓶裝供氣和儲槽供氣，一般儲槽氣為外購，瓶裝氣為自產(chǎn)，瓶裝氣體主要滿足現(xiàn)貨市場 需求，適合小批量氣體用戶；液體槽車適用于中等批量需求客戶或用氣需求波動較大、對多種氣體有零碎需求的客戶。 電子特氣的需求具有多品種、小批量、高頻次特征，多采用瓶裝氣模式，且因高技術(shù)壁壘、高附加值而受運輸半徑長成本 高的限制相對小（但從海外運至國內(nèi)的半徑過長帶來的高成本和及時性上仍有諸多不便），客戶更關(guān)注產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性， 銷售網(wǎng)絡(luò)可覆蓋全國乃至海外市場。

外資企業(yè)在中國的發(fā)展戰(zhàn)略主要定位于現(xiàn)場制氣市場，瓶裝、儲槽氣受限于運輸半徑，有一定的區(qū)域特征，要求供應(yīng)商有 較強的供應(yīng)保障和本地化服務(wù)能力，因此國內(nèi)氣體供應(yīng)商在中國市場有天然的供貨及時性和運輸成本上的競爭優(yōu)勢。 海外企業(yè)向國內(nèi)供應(yīng)氣體裝置和原料的運輸周期長、成本高，例如林德集團從美國向上海港船運氣體原料需 1 個月左右， 從歐洲向上海港運輸氣體原料需 35 天左右，再由上海港向其在中國的各地工廠運輸原料又需一周左右，但由國內(nèi)企業(yè)自產(chǎn) 原料和氣體成品，并向各地輸氣供氣，則極大減少了運輸時間和物流成本，例如華特氣體在半徑 200 公里內(nèi)均可一日送達。

國內(nèi)氣體企業(yè)以所在地為圓心，制氣和倉儲工廠全面覆蓋華東/華中/華南/華北各地為主，運輸范圍輻射至全國各地；但各 企業(yè)重點布局區(qū)域有異，以此進行空間上的差異化競爭。瓶裝氣和儲槽氣市場在我國出現(xiàn)時間較晚，市場尚未飽和，加之 地域性強，因此各區(qū)域存在大量中小氣體經(jīng)銷商，市場集中度仍較低，區(qū)域整合空間大。此外，特種氣體進出口受嚴格管 制，近年來我國陸續(xù)發(fā)布一系列鼓勵特氣產(chǎn)品自主研發(fā)生產(chǎn)的政策，推動國內(nèi)企業(yè)加快突破高純特氣高進口依賴局面。

五、 投資分析

5.1 華特氣體：特氣產(chǎn)品種類完備，光刻氣率先獲海外龍頭認證

公司是國內(nèi)領(lǐng)先的特氣研發(fā)生產(chǎn)商，成立自 1999 年，2005 年確立以特氣作為研發(fā)方向，2011 年以半導(dǎo)體用特氣作為主攻 方向，率先實現(xiàn)高純六氟乙烷、高純一氧化氮等特氣量產(chǎn)，并逐步實現(xiàn)了高純六氟乙烷、高純?nèi)淄椤⒏呒兯姆肌?高純二氧化碳、高純一氧化碳、高純八氟丙烷、八氟環(huán)丁烷、稀混光刻氣等 50 余種產(chǎn)品的進口替代，2022 年公司的高純 碳氫、高純含硅氣體、高純?nèi)取⒏呒兞榈犬a(chǎn)品研發(fā)取得進一步突破，以期打破日韓等國外企業(yè)的壟斷，截至 22 年在研項目新增至 53 個，公司取得的生產(chǎn)、經(jīng)營資質(zhì)覆蓋產(chǎn)品種類超過100 種。 2017 年和 2021 年，公司自主研發(fā)的光刻混合氣先后通過了全球最大***制造商 ASML 和 EUV 開發(fā)商 GIGAPHOTON 的認證，是目前國內(nèi)唯一一家光刻氣產(chǎn)品同時通過兩大頭部外企認證的公司。2022 年公司為擴大特種氣體產(chǎn)能，擬通過發(fā) 行可轉(zhuǎn)債的方式募集資金不超過 6.46 億元，主要用于建設(shè)年產(chǎn) 1764 噸高純特氣項目，建設(shè)期 2 年。

2022 年公司營收和歸母凈利潤分別達 18.03 億元和 2.06 億元，同比增長 33.84%和 59.47%，其中光刻及其他混合氣體業(yè) 務(wù)營收近 6 億元，同比增長近 2 倍，占比達 33.2%；氫化物營收近 2.2 億元，yoy+42.8%，占比 12.02%。23Q1 公司實現(xiàn) 營收和歸母凈利 3.59 億元和 0.40 億元，同比-6.41%和+2.17%。隨著公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)改善，特氣營收占比提升，公司銷售毛 利率自 2021 年以來呈現(xiàn)上升趨勢（從 2021 年的 24.19%升至 23Q1 的30.25%）。

5.2 金宏氣體：大宗氣體和特氣雙輪驅(qū)動，盈利能力持續(xù)提升

公司成立于 1999 年，起步于液化空分氣體和電解水制氫項目，2010 年電子級超純氨投產(chǎn)后，進軍電子氣體賽道。公司的 產(chǎn)品線較廣，既生產(chǎn)超純氨、高純氧化亞氮、正硅酸乙酯、高純二氧化碳、高純氫等特種氣體，又供應(yīng)應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè) 的電子大宗載氣，以及應(yīng)用于其他工業(yè)領(lǐng)域的大宗氣體和燃氣，旗下品類超100 多個。 根據(jù)公司 22 年年報披露的產(chǎn)能規(guī)模，現(xiàn)有設(shè)計年產(chǎn)能超純氨 1.2 萬噸、氫氣 6.18km3、氮氣 3.726 萬噸、氧氣 1.48 萬噸、 普通二氧化碳 12 萬噸、高純二氧化碳 1.1 萬噸、天然氣 1 萬噸，以大宗氣體為主；預(yù)計 2023 年公司將新增更多電子特氣 產(chǎn)品，其中年產(chǎn)能 200 噸全氟丁二烯、100 噸一氟甲烷、500 噸八氟環(huán)丁烷、200 噸二氯二氫硅、50 噸六氯乙硅烷的在建 項目預(yù)期將在 2023 年完工投產(chǎn)，新擴建產(chǎn)品均是國內(nèi)產(chǎn)能較少、進口依賴度高的品類，該項目的實施有助于我國本土企業(yè) 打破外企在電子特氣領(lǐng)域的長期壟斷，提升半導(dǎo)體先進材料的自主可控能力。

公司特氣和大宗氣體業(yè)務(wù)同步發(fā)展，產(chǎn)能規(guī)模持續(xù)擴大，2022 年實現(xiàn)營收 19.67 億元，yoy+12.97%，其中大宗氣體營收 7.92 億元，yoy+13.3%，占比 40.26%；特種氣體營收 7.44 億元，yoy+12.90%，占比 37.82%；實現(xiàn)歸母凈利潤 2.29 億 元，yoy+37.14%。2018-2022 年公司營收和歸母凈利年復(fù)合增速分別達 16.45%和 13.31%。2023 年一季度，公司特種氣 體營收占比升至 48.80%（2022 年為 37.82%），大宗氣體占比 41.32%，公司總營收達 5.18 億元，同比增加 16.25%；歸 母凈利潤達 0.60 億元，同比高增 55.46%。此外，公司合理把控成本費用，21 年以來銷售毛利率和凈利率均呈逐步回升態(tài) 勢，截至 23Q1 分別達 38.11%和 12.34%。

5.3 和遠氣體：液化空分氣起家，新建電子特氣項目放量在即

公司成立于 2003 年，液化空分氣體起家，2006 年涉足管道供氣和現(xiàn)場制氣領(lǐng)域，逐步形成“瓶裝氣體、液態(tài)氣體、現(xiàn)場 制氣、管道供氣”四大服務(wù)于客戶的供氣模式，同時在 2012 年從工業(yè)氣體向清潔能源產(chǎn)業(yè)拓展。截至目前，公司產(chǎn)品不僅 包括氧氣(42萬噸/年)、氮氣(53萬噸/年,在建 18 萬噸預(yù)計 23 年 12月完工)、氬氣(8500 噸/年,在建 2 萬噸預(yù)計 2023 年 10 月完工)、純氨(20 萬噸/年)、二氧化碳等大宗氣體，氫氣（9440 萬 Nm3 /年,產(chǎn)能利用率 19.42%待提升）、液化天然氣等清 潔能源，隨著宜昌電子特氣及功能性材料產(chǎn)業(yè)園和潛江電子特氣產(chǎn)業(yè)園項目的建成投產(chǎn)，公司還將新增電子特氣及電子化 學(xué)品、硅基功能性新材料等多種產(chǎn)品品類，兩大產(chǎn)業(yè)園產(chǎn)能將在 2023 年陸續(xù)釋放。

2022 年公司潛江電子特氣項目投產(chǎn)放量，工業(yè)氨業(yè)務(wù)規(guī)模大幅增加，同時特氣業(yè)務(wù)營收占比有所提高，22 年實現(xiàn)總營收 13.2 億元，yoy+33.3%，受毛利率下滑和資產(chǎn)減值損失影響，歸母凈利同比下降。2023 年，除了潛江項目高純氨、工業(yè)氨 和電子級高純氫產(chǎn)品產(chǎn)能釋放外，公司宜昌電子特氣及功能性材料產(chǎn)業(yè)園項目也將陸續(xù)投產(chǎn)放量，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完善的同時， 業(yè)務(wù)規(guī)模也將進一步擴大。23Q1 公司實現(xiàn)營收 4.1億元，同比增加34.0%；實現(xiàn)歸母凈利 0.3 億元，同比增加18.5%。

5.4 南大光電：國內(nèi)先進電子材料領(lǐng)先者，持續(xù)突破高壁壘特氣產(chǎn)品

公司孵化自國家 863 計劃的 MO 源研究課題組，是國內(nèi)首家 MO 源自主生產(chǎn)商；同時在國家“02-專項”（《極大規(guī)模集成 電路制造裝備及成套工藝》項目）的支持下，公司產(chǎn)品不斷向砷烷/磷烷等特種氣體、ALD/CVD 金屬有機前驅(qū)體、ArF 光刻 膠等擴展，逐步成為國內(nèi)先進電子材料核心供應(yīng)商。 在電子特氣業(yè)務(wù)方面，2013 年公司獲國家 02-專項高純特氣項目支持，啟動大規(guī)模砷烷/磷烷的研發(fā)工作；2016 年成功解 決困擾國內(nèi) 30 年的高壁壘特種氣體產(chǎn)品-高純砷烷/磷烷的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化問題，目前已成為國內(nèi)砷烷和磷烷的頭部生產(chǎn)企業(yè)； 2019 年 8 月收購山東飛源氣體，進軍氟類電子特氣領(lǐng)域（主要是三氟化氮），2022 年底新建成 2000 噸三氟化氮產(chǎn)能。

隨著公司三氟化氮、六氟化硫和高純磷烷/砷烷擴建和技改項目的陸續(xù)投產(chǎn)放量，公司特氣類產(chǎn)品營收占比不斷提高，從 2019 年的 51.8%提高至 2022 年的 75.6%，特氣類產(chǎn)品技術(shù)壁壘高，具有高毛利率特征，2020-2022 年公司特氣產(chǎn)品毛利 率呈現(xiàn)逐年上升趨勢（分別達 43.6%、45.0%、48.9%），23Q1 受下游半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)去庫周期影響，毛利率有所下滑，但在 費用端有效控制下，公司銷售凈利率仍高升至 23.8%。預(yù)期 2024 年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)庫存全面去化，新一輪上行周期開啟，電 子特氣需求增加，價格有望重回上升通道，公司特氣業(yè)務(wù)盈利能力有望提升。

近年來，隨著公司 MO 源、特氣、半導(dǎo)體前驅(qū)體、光刻膠幾大先進電子材料業(yè)務(wù)的拓展，產(chǎn)能規(guī)模的不斷擴大，公司營收 和凈利呈現(xiàn)逐年高增長態(tài)勢。2022 年，公司實現(xiàn)營收 15.8 億元，同比增加 60.6%；實現(xiàn)歸母凈利潤 1.9 億元，同比增長 37.1%。2023 年一季度，受到終端半導(dǎo)體晶圓需求較弱影響，營收 4.0 億元，yoy-3.1%；歸母凈利潤 0.7 億元，yoy-7.1%。

審核編輯 ：李倩