（报告出品：太平洋证券）
电子特气为半导体制造关键材料，被称为“芯片血液”
工业气体可分为大宗气体和特种气体
工业气体广泛应用于现代工业的各个领域，根据其纯度和用量大小可以分为大宗气体和特种气体两类。大宗气体指大批量用于 工业生产制造，纯度小于等于99.99%（4N）的气体；根据制备方式的不同可分为空分气体和合成气体。特种气体是指那些在特 定领域中应用的，对气体有特殊要求的纯气，高纯气或由高纯单质气体配制的二元或多元混合气，特种气体可分为标准气体、 高纯气体（电子大宗气体）和电子特气。
大宗气体对纯度要求较低，可分为空分气体和合成气体
空气气体指利用空气分离设备，从空气中分离出来的工业气体（广义上衍生为通过物理反应分离的工业气体），主要通过分离 空气或工业废气制取。空气气体主要包括氧气、氮气、氩气等，在空气中的体积占比分别为20.95%、78.08%、0.93%。合成气体 指通过化学发应制取的工业气体，包括乙炔、氨气、二氧化碳等。大宗气体是现代工业的重要基础原料，广泛应用于国民经济众多领域。目前，大宗气体消耗最多的行业是冶金和化工行业。新 能源、半导体、电子信息、生物医药、新材料等多个产业的快速发展，也促进了大宗气体应用领域的延伸。
电子气体包括电子特种气体和电子大宗气体
电子气体包括电子特种气体和电子大宗气体，是集成电路、显示面板、半导体照明、光伏等行业生产制造过程中不可或缺 的关键性材料。
集成电路制造涉及百种电子特种气体
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”。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。
电子特气广泛应用于集成电路、显示面板等领域
电子气体在集成电路制造中，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；在显示面板生产 中，主要工艺分为清洗、刻蚀和薄膜沉积，其中，CVD在玻璃基板上沉积二氧化硅薄膜所使用的特种气体，主要为三氟化氮、硅烷、 磷烷、超纯氨气等；在光伏电池生产中，主要工艺为扩散、薄膜沉积和刻蚀等，其中，用于扩散工艺的主要气体为三氯氧磷和氧气 。
特种气体物理形态特殊，配送要求严格
特种气体属于精细的特殊化学品，物理形态特殊，对配送过程有特殊严格的要求。专业化的气体公司在配送环节需要严格保证 产品纯度、质量稳定性、安全及时性，因此需要专业的储存、运输设备和丰富的运维管理经验，对气体公司的物流配送提出了 较高的技术要求。
电子特气行业壁垒较高，属于典型的技术密集型行业
电子气体应用广泛，对技术要求很高，对于气源及其供应系统有着苛刻的要求，属于典型的技术密集型行业。行业壁垒 主要体现在三方面：技术壁垒、认证壁垒、资质壁垒，其次资金壁垒、市场壁垒、人才壁垒等也构成行业进入壁垒。我国企业多年来不断积极研发，目前已取得一系列技术性突破，大部分电子特气已完成国产化替代，但是一些产品尚未 被验证和应用。
电子特气技术壁垒较高：气体纯度要求高
其中，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，客户粘性强
气体质量会决定整条生产线产品的质量，所以集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等高端领域客户对气体供应商进行选 择时，一般需要经过厂商审核、多轮产品认证等严格审核流程。在集成电路所领域，不同电子特气之间的相互替代性较弱。具体来看，影响集成电路工艺材料选择的因素，包括逻辑、存储器 等产品选型、设备选型，以及工艺条件等。不同电子特种气体能在工艺流程中发挥独特的作用，使得不同气体之间的替代性较 低。为保障气体供应稳定，客户在与气体供应商建立合作关系后不会轻易更换气体供应商，且供应商会定期接收反馈以满足下 游对于气体的定制化需求，以强化客户粘性。因此，行业潜在进入者需面对长认证周期与强客户粘性形成的认证壁垒。
资金、市场、人才也是电子特气进入壁垒
资金壁垒:电子特气行业生产设施要求较大规模的固定资产投入，同时为了保证产品质量的稳定性，需要采用大量精密监测和 控制设备。企业在扩大业务规模的过程中，往往通过兼并收购的方式横向布局，需要较强的资本实力。气体供应商需要有专业 的运输设备和特种运输车辆，还需要对运输的全过程等进行跟踪监测和严格控制，由此带来的运输及监控设备投入也比较大。
市场壁垒:下游客户对气体产品的质量、品牌和服务的认同需要建立在长期合作的基础上。一般情况下，能够提供综合解决方 案的供应商由于其完善的服务，能满足客户多样化的需求，并可为客户节约成本，往往具有较强的竞争优势。供应商的服务一 旦得到认可，客户考虑质量、服务等因素通常不会变更供应商。
人才壁垒:工业气体特别是特种气体的相关研发、生产与销售专业性都较强，工业气体行业企业的研发生产运营需要大批专门 人才。
下游三大需求领域强力驱动，中国电子特气市场规模高速增长
电子特气主要应用于集成电路，半导体耗材中仅次于硅片
从全球来看，电子特种气体应用于集成电路行业的需求占市场总需求的71%，而我国电子特种气体应用于集成电路行业的需求占比为 42%，主要原因在于我国的集成电路产业技术水平和产业规模与世界先进国家还存在一定差距。从半导体市场构成来看，电子特气为晶圆制造过程中的第二大耗材，占比接近14%，仅次于硅片。电子特气广泛应用于光刻、刻蚀、 成膜、清洗、掺杂、沉积等工艺环节，产品的性能、成品率、集成度等方面均具有重要影响。
受益于技术进步与下游需求拉动，国内外半导体材料市场规模波动上升
受益于5G、人工智能、消费电子、汽车电子等领域的需求拉动，全球半导体材料市场规模呈现波动向上的态势。2016-2021年 半导体材料的市场规模由428.2亿美元提升至643亿美元，CAGR为8.47%，根据SEMI预测，2023年全球半导体材料市场规模预计 突破700亿美元，同比提升0.29%。伴随着国内半导体材料厂商技术水平和研发能力的提升，中国半导体材料市场规模提升速度高于全球。2017-2021年国内半导 体材料市场规模由76.3亿美元提升至119.3亿美元，CAGR达到11.82%，根据SEMI预测，2023年市场规模预计为149亿美元，同 比提升12.02%。
逻辑与存储芯片占半导体市场份额比重超过50%
集成电路简称IC，是采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容等元件集成在半导体晶圆上，成为具有所需电路功 能的微型结构，占全球半导体市场份额的83%。集成电路可进一步细分为承担计算功能的逻辑芯片、承担存储功能的存储芯片，承担传输与能源供给功能的模拟芯片以及将运算、 存储等功能集成于一个芯片之上的微控制单元（MCU），它们的市场份额分别占到半导体总体市场份额的28.22%、27.39%、13.28%、 14.11%，逻辑芯片与存储芯片合计占比超过50%。而非集成电路半导体元件（分立器件、光电子器件、传感器）的市场份额占半导体 总体市场份额的17%。常见的逻辑芯片有CPU（中央处理器）、GPU（图像处理器）、ASIC（专用处理器）与FGPA（现场可编程门阵列）。
芯片巨头美光未通过中国网络安全审查，国产存储芯片有望受益
从存储芯片细分产品来看，DRAM和NAND Flash占据了存储芯片95%左右的市场份额，DRAM、NAND Flash和NOR Flash为存储芯片三大 主流产品。2020年，全球DRAM市场中三星、SK海力士、美光市场份额分别达到42.71%、29.27%、22.52%；NAND Flash经过几十年的 发展，已经形成了由三星、铠侠、西部数据、美光、SK海力士、英特尔六大原厂组成的稳定市场格局。全球存储芯片行业集中度较 高，2020年DRAM和NAND Flash市场CR5分别达到98.48%、89.17%，NOR Flash市场CR5也达到78.4%。2023年5月21日晚间，网络安全审查办公室发布通告称，美光公司在华销售的产品未通过网络安全审查。按照《网络安全法》等法 律法规，我国内关键信息基础设施的运营者应停止采购美光公司产品。在此情况下，原本美光的中国客户可能会转而采购三星、SK 海力士，以及中国存储芯片企业长江存储、长鑫存储等企业的产品。
国产替代势在必行
全球电子特气市场呈现海外寡头垄断格局
由于电子特种气体具有较高的行业壁垒，所以导致全球电子特气行业市场集中较高，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。在中国，由于国内气体产业起步较晚，存在数量多、规模小、产品单一的特点，目前市场仍由早期进入市场的国外企业垄断 。2020年中国电子特气市场前四企业分别为美国空气化工、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸，占比分别为24.8% 、22.60%、22.30%、16.10%。
电子特气国产替代不断加速
半导体材料国产化率成长大致可分为认证导入阶段、加速放量阶段以及稳步提升阶段三个阶段。在多方因素的驱动下，国产电 子特气的替代进程已进入放量加速的初始阶段。需求方面，下游Fab厂的逆周期扩产将会为电子特气带来需求的持续增长。政 策方面，《中国制造2025》提出了我国70%的核心基础零部件以及关键基础材料需实现自主保障的规划，为电子特气国产化提供 了政策指导和支持。规模方面，未来三年，当本土产品实现规模化供应后，气体产品的稳定性、性价比，以及定制化等方面的 优势将更为显著。因此，电子特气国产化进程将在市场因素的主导下全面催化，迎来加速放量周期。
主要特种气体介绍
电子特气前十大品种占比达到56%，主要产品为三氟化氮、六氟化钨
从电子特气细分气体来看，前十大品种市场份额占比达到56%。据Linx Consulting统计，2021年全球主要电子特气品种三氟 化氮、六氟化钨、六氟丁二烯、氨气市场规模分别为8.8亿、3.4亿、3.1亿、1.9亿美元，前十大品种市场规模合计25.4亿美 元，约占全球电子特气市场份额56%。
三氟化氮：电子工业中优良的等离子蚀刻气体和反应腔清洗剂
三氟化氮：在常温下是一种无色、无臭、性质稳定的气体，是一种强氧化剂。高纯三氟化氮具有优异的蚀刻速率和选择性( 对氧化硅和硅)，它在蚀刻时，在蚀刻物表面不留任何残留物，是电子工业中优良的等离子蚀刻气体和反应腔清洗剂，广 泛应用于制造半导体芯片、平板显示器、光伏电池(非晶硅薄膜电池)等领域。三氟化氮制备方法可分为两类，一类是电解法，另一类是化学氟化。目前国内厂家主要采用熔融盐电解法,而欧美厂家多采 用化学氟化法。
六氟化钨（WF6）是唯一能稳定存在的钨的氟化物，广泛应用于半导体集成领域
六氟化钨（WF6）是唯一能稳定存在的钨的氟化物，具有极强的腐蚀性，可根据外界环境的变化表现出灵活的物化性能，被 广泛应用于工业生产的各个领域。六氟化钨在电子工业中主要作为集成电路的配线材料使用，其在经过化学气相沉积工艺 后可形成金属钨导体膜，钨导体膜在集成电子学中通常被用作高传导性的互连金属、金属层间的通孔和垂直接触的接触孔 以及铝和硅间的隔离层，因此被广泛应用于半导体集成领域；另外，六氟化钨还可以应用于太阳能吸收器以及X射线发射电 极的制造、导电浆糊等电子元器原材料。六氯化钨的生产工艺主要为氟化剂氧化法，涉及合成和提纯等步骤。工业上采用钨粉与氟化剂反应制备六氟化钨，常用的 氟化剂是氟气，氟气与钨粉反应合成初级六氟化钨，再通过多步提纯使产品达到高纯要求，经过精馏之后的六氟化钨纯度 可达到99.999%以上。六氟化钨主要用于半导体工业和碳化钨的生产行业，其中半导体产业占全球六氟化钨下游总消费量的近76％。
国内公司积极加速研发
华特气体：深耕气体行业二十余年，特种气体国产化先行者
深耕气体行业二十年，从发展普通工业气体转向电子特种气体：公司1999年成立于广东佛山，从事普通工业气体的充装、零售;2005年公 司基本完善珠三角的气体销售和服务网络，并正式确立特种气体为研发方向;2012年成立亚太气体子公司，销售网络向海外扩张;公司在气 体纯化、气体混配、气瓶处理、分析检测等特种气体生产关键环节形成了自主研发的核心技术，技术水平均达到国际先进水平。
金宏气体：深耕气体行业二十余年，民营工业气体龙头
深耕气体行业20多年的综合型气体龙头企业：公司成立于1999年，成立以来一直深耕气体行业达20多年，规模持续扩大，目前 主要产品覆盖超纯氨、高纯氧化亚氮、正硅酸乙酯、高纯二氧化碳、高纯氢等特种气体；氧气、氮气、氩气、二氧化碳、乙炔 等大宗气体；天然气和液化石油气等燃气。公司致力于成为综合性气体供应商和成为气体行业的领跑者，自2020年至2022年， 公司控股的分子公司已经由27家上升到61家，布局的区域从6个增加到15个。
昊华科技：产学研一体的含氟气体供应商
昊华科技前身是四川天一科技股份有限公司，2018年年底完成11家科技型研究所的收购,2019年更名为昊华科技并于年底收 购西南院,2020年设立昊华气体有限公司,至此,昊华科技形成了12家科研机构+1家企业的形式,公司涵盖高端氟材料、电子化 学品、航空化工材料及碳减排四大业务板块，业务范围从以提供技术服务为主导转变为以研发、生产、销售一体化发展的经 营模式。
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