电子特气行业深度报告国产化迎历史性机遇 [复制链接]

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投资聚焦

报告背景

在微电子、光电子器件生产过程中，从芯片生长到最后器件的封装，几乎每一步、每一个环节都离不开电子气体，因此电子气体被称为半导体材料的“粮食”和“源”。电子气体成本占IC材料总成本的5%-6%，虽然看似占比不大，但是很大程度上决定了半导体器件性能的好坏。电子气体纯度每提高一个数量级，都会极大地推动半导体器件质的飞跃。

电子特气行业的技术壁垒：一是深度提纯技术难度较大。以硅烷为例，将其纯度由4N提纯到6N中间有漫长的道路，除了要解决普通气态杂质的纯化问题，还要将金属元素净化到10-9级至10-12级。二是包装和储运跟不上。超高纯气体的生产和应用都要求使用高质量的气体包装储运容器、相应的气体输送管线、阀门和接口，以避免二次污染的发生。三是分析检验观念落后。国内对电子气体生产应用领域分析检测技术的研究开发工作不够重视。

我们区别于市场的观点

国内电子特气的市场规模在年至年期间一直维持着高速的增长，在年已达.56亿元。目前全球主要的跨国气体公司均在中国设有生产基地，国内近85%的电子气体市场被外资企业垄断，电子特气的国产化需求迫在眉睫。目前国内在高纯硅烷、高纯氨、高纯笑气、氖气、高纯CL2、高纯砷烷和高纯锗烷等已实现突破。本土化进程在不断推进，但因本土电子气体的生产和供应商规模较小、利润薄，且知识产权的保护不足等潜在问题，市场对其发展力度信心不足，大多持保守态度。

我们认为，国内电子气体企业现已顺利国产化多种核心气体，并借此进一步抢占了一定份额的国内外市场，随着国家政策利好的推动和技术革新的促进，国产化进程有望得到进一步提升。

投资建议

电子特气行业从业者较多，近期我们主要推荐和远气体、华特气体、雅克科技、昊华科技和南大光电。其中和远气体和华特气体在近期刚完成招股上市，其募投项目都将大幅提升公司的工业气体产能。而半导体材料龙头雅克科技也因下游半导体制造企业的技术突破和半导体国产化进程有望营收持续走高；氟系龙头昊华科技主要得益于未来5G建设和军工业务发展，公司未来发展可期；另外，专注于电子特气研发的南大光电现已形成了35吨高纯磷烷、15吨高纯砷烷的生产能力，并在今年开始扩产，预计其磷烷砷烷产能将在现有基础上翻倍。

1、电子气体的概述

电子化学品是电子工业中的关键性基础化工材料，电子工业的发展要求电子化学品与之同步发展，不断地更新换代，以适应其在技术方面不断推陈出新的需要。特别是在集成电路（IC）的细微加工过程中所需的关键性电子化学品主要包括：光刻胶（又称光致抗蚀剂）、超净高纯试剂（又称工艺化学品）、电子特种气体和环氧塑封料，其中超净高纯试剂、光刻胶、电子特种气体用于前工序，环氧塑封料用于后工序。这些微电子化工材料约占IC材料总成本的20%，其中超净高纯试剂约占5%，光刻胶约占4%，电子特种气体约占5%-6%。

1.1、电子气体的定义

工业气体大致可以分为两大类别，即一般工业气体和特种气体。一般工业气体是指经过空气分离设备制造的普通级的氧气和氮气、经过焦炉气分离或电解等方法制造出来的普通纯度的其它种类气体。一般工业气体要求生产量大，但对气体的纯度要求不高。特种气体则是用途有别于一般气体的气体，是一个笼统的概念。它在纯度、品种、性能方面都是严格按照一定规格进行生产和使用的。一般认为，特种气体是由电子气体、高纯石油化工气体和标准混合气体所组成。

另外，在半导体制造业中，气体还可以分为大宗气体和电子气体，大宗气体是指集中供应且用量较大的气体，如N2、H2、O2、Ar、He等。电子气体主要是半导体制造的每一个过程如外延生长、离子注入、掺杂、刻蚀清洗、掩蔽膜生成所用到的各种化学气体，如高纯SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCI3、BF3、HCI、CI2等，又可称为电子特种气体。

1.2、工业气体发展历史

第一阶段：工业气体开始进入商业领域

18世纪末，科学家们通过化学方法把氮气、氧气等从空气中分离出来，为工业气体行业奠定了基础。行业初期，氧气主要被用于医用领域，在19世纪末开始进入焊接等商业用途。同一时期，乙炔被发现，并逐渐成为常用的焊割气体，随后乙炔被发现能够溶于丙酮，从而使乙炔的远途运输成为可能，进一步推动了乙炔的商业应用。

第二阶段：工业气体行业日趋成熟

分馏加工方法的发明和使用，大大降低了工业气体的生产成本，加速了工业气体的产业化进程。20世纪中期，两次世界大战和运用氧气、乙炔焊炬切割的技术有力地推动了工业气体需求的增长。同时，钢铁企业出于减少碳与磷的含量、提高钢铁产品质量的考虑，放弃了早期的空气喷射法而改用氧气喷射法，新方法的采用使年全球氧气产量比年增加了10倍。此外，氮也被大量用作惰性“覆盖剂”，推动了气体生产设备的大规模兴建。

第三阶段：工业气体行业持续增长

20世纪80年代电子产业的兴起推动特种气体的需求提高。金属预制及生产等传统市场消费增大，加上在保健、电子、饮料和食品包装等终端市场增加新的应用领域，气体行业在20世纪90年代持续增长。能源领域在过去数年成了气体行业发展的最大动力。气体作为能源在众多行业得到广泛运用，这使气体需求在21世纪初持续走强。

1.3、电子气体分类

电子特种气体是超大规模集成电路、平板显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业生产不可或缺的原材料，它们主要应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。电子工业服务的电子气品种繁多，用途五花八门，它的分类方法亦较为复杂。一般可按电子气用量的多少分类，也可以按电子气的用途分类。

由于制造上的需要，工厂使用了许多种类的气体。一般我们皆以气体特性来区分，可分为特殊气体及一般气体两大类。前者为使用量较小的气体，如SiH4，NF3等，后者为使用量较大的气体，如N2，CDA（干燥压缩空气）等。在半导体制造中，需提供各种高纯度的一般气体用于气动设备动力、化学品输送压力介质或用作惰性环境，或参与反应去除杂质度等不同功能。

根据电子气的不同用途，电子气可分为十多类，例如外延晶体生长气、热氧化气、外延气、掺杂气、扩散气、化学气相沉积气、喷射气、离子注入气、等离子刻蚀气、载气、吹洗气、光刻气、退火气、焊接气、烧结气和平衡气等。表2列出了电子工业、半导体器件制备工艺中所用电子气的范例。

1.4、气体纯度标准

气体纯度的提法有多种，如普通纯、高纯气体、电子纯、特纯等，随着大规模集成电路（VISL）和特大规模集成电路（ULSI），又有VLSI和ULSI级纯的超净气体。这些提法都不十分确切，只是粗略地讲了气体纯度的高低，没有真正说明气体纯度的大小，准确表示气体的纯度主要有两种方法，即：用百分数表示，如99%、99.9%、99.99%等和用“N”表示，如3N、4.5N等，N数目与百分数表示中的9的个数对应，小数点后的数表示不足“9”的数，如4.5N表示99.%。

根据气体的纯度不同，通常又将气体纯度分为四级，即普通气体、纯气体、高纯气体和超高纯气体，下表3给出气体纯度等级和器件生产工艺上的应用。

1.5、气体制造主要技术

气体行业公司制造气体通常是先将气体粗分离，再通过气体提纯技术达到一定的纯度，并通过分析测试技术检验其纯度。此外生产好的气体如何充状，如何运输可以不导致二次污染和安全问题，也是气体制造商们需要