賣水是一個(gè)回報(bào)很高的行業(yè)，毛利率一度達(dá)到60%，而賣氣，或許也是一個(gè)好生意。作為最大的工業(yè)氣體供應(yīng)商，法國液化空氣集團(tuán)近年毛利率持續(xù)保持在60%以上，近12個(gè)月毛利率也達(dá)55%。

硬科技領(lǐng)域，氣體極少會(huì)被談及，但它比想象中要重要得多。去年，地緣政治摩擦導(dǎo)致氖氣價(jià)格飆升20倍，即便是如此天價(jià)，依然賣到搶手。這是因?yàn)殡娮託怏w對(duì)現(xiàn)代智能制造來說，就相當(dāng)于是人與空氣的關(guān)系，沒有它一切生產(chǎn)也將會(huì)隨之停擺。

時(shí)間來到現(xiàn)在，在國產(chǎn)電子氣體逐漸加大產(chǎn)能之下，氖氣價(jià)格已經(jīng)出現(xiàn)明顯下跌[1]，那么國產(chǎn)現(xiàn)在究竟發(fā)展到哪一步了？

本文是“果殼硬科技”策劃的“國產(chǎn)替代”系列第十九篇文章，關(guān)注電子氣體國產(chǎn)替代。在本文中，你將了解到：電子氣體有哪些，國內(nèi)外供應(yīng)情況如何，國產(chǎn)電子氣體行業(yè)發(fā)展難點(diǎn)。

付斌 | 作者

李拓 | 編輯

果殼硬科技 | 策劃

幾十種口糧喂出來的產(chǎn)品

任何電子產(chǎn)品都逃不開電子氣體，它是重要的基礎(chǔ)性原材料，被喻為工業(yè)制造的“血液“或”糧食”。

廣義上，任何用于電子工業(yè)生產(chǎn)的氣體，都?xì)w屬于電子氣體范疇，而在狹義上，電子氣體又特指半導(dǎo)體行業(yè)所用電子特種氣體。[2]

行業(yè)中，更偏向于廣義的解釋。在《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類 （2018）》中，電子專用材料制造重點(diǎn)產(chǎn)品部分將電子氣體分為電子特種氣體和電子大宗氣體兩大類[3]，二者對(duì)制造都極為重要。

工業(yè)氣體產(chǎn)業(yè)鏈全景圖，制圖丨果殼硬科技

參考資料丨億渡數(shù)據(jù)[4]、前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人[5]、民生證券[6]

電子大宗氣體與特種氣體應(yīng)用廣泛，涉及集成電路制造、光伏制造、顯示面板制造等領(lǐng)域，不同領(lǐng)域間所用氣體存在一定交集：

電子大宗氣體多充當(dāng)環(huán)境氣、保護(hù)氣、載氣，用于高溫?zé)嵬嘶稹⒈Ｗo(hù)氣體、清洗氣體等環(huán)節(jié)，常見氣體包括氮?dú)猓∟2）、氫氣（H2）、氧氣（O2）、氬氣（Ar）、氦氣（He）；電子特種氣體貫穿半導(dǎo)體和微電子工業(yè)各個(gè)工藝流程，如清洗、沉積、光刻、刻蝕、離子注入、成膜、摻雜等環(huán)節(jié)，常見氣體包括硅烷（SiH4）、鍺烷（GeH4）、溴化氫（HBr）、磷化氫（PH3）、砷化氫（AsH3）、乙硼烷（B2H6）、一氧化二氮（N2O）、六氟化硫（SF6）、六氟化鎢(WF6)、三氟化氮（NF3）、四氟化碳（CF4）、三氯化硼（BCl3）、三氟化硼（BF3）、三氟甲烷(CHF3)、六氟乙烷(C2F6)、二氯二氫硅烷（Si2H2Cl）、四氟化硅(SiF4)、正硅酸乙酯[(C2H5O)4Si]、八氟丁烷(C4F8)、高純氨氣（NH3）、高純氯氣（Cl2） 等。[7]

其中，三氟化氮（NF3）、硅烷（SiH4）和氨氣（NH3）是集成電路制造、光伏制造、顯示面板制造領(lǐng)域的三大主要?dú)怏w。

各制造領(lǐng)域所需氣體情況，制表丨果殼硬科技

需要強(qiáng)調(diào)的是，電子氣體在薄膜沉積環(huán)節(jié)能夠發(fā)揮不可取代的作用，是形成薄膜的主要原材料之一，比如說，多晶硅便是由硅烷（SiH4）沉積所得。

打個(gè)比方來說，就像利用物理或化學(xué)的方法，將電子氣體變成固體，從空中均勻地撒下，最終形成一層薄如白紙的膜，隨后精細(xì)的電路都會(huì)繪制在這張白紙上。[8]

用于生產(chǎn)制造的特種氣體，制表丨果殼硬科技

參考資料丨《科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新》[9]，金宏氣體招股書[10]

電子產(chǎn)品都是大胃王，一款產(chǎn)品需要幾十甚至上百種電子氣體。以集成電路為例，涉及電子氣體約100多種，核心工段約40~50種[10]。雖然每種氣體用量并沒有很大，但種類繁多，整體用量就變大了。從全球市場(chǎng)占比來看，硅烷約為22%，三氟化氮為13%，離子注入氣為10%，氟碳類為6%，六氟化鎢為4%，笑氣為4%，鍺烷為3%，高純氨為3%以及大量其它氣體。[11]

造不同的產(chǎn)品，對(duì)電子氣體的要求也不同，其中用于制造集成電路的電子氣體規(guī)格最高。通常，光伏能源、光纖光纜領(lǐng)域?qū)徍苏J(rèn)證周期為0.5年~1年，顯示面板為1年~2年，集成電路領(lǐng)域則需2年~3年。[12]

以當(dāng)前電子氣體市場(chǎng)來看，集成電路市場(chǎng)最具活力、最先進(jìn)、最具競(jìng)爭(zhēng)力，太陽能制造商則需要能夠同時(shí)提高產(chǎn)量、提高電池效率、降低制造成本的電子氣體供應(yīng)方法，平板顯示屏制造商需要大規(guī)模的超純氣體供應(yīng)。[13]

各領(lǐng)域電子特種氣體和電子大宗氣體所需占比，圖源丨金宏氣體招股書[10]

工業(yè)氣體本身是一個(gè)較為傳統(tǒng)行業(yè)，加了一個(gè)前綴的電子氣體又有何不同？相比傳統(tǒng)的工業(yè)氣體，電子氣體要求更嚴(yán)格，技術(shù)難點(diǎn)更多，具體包括：

電子產(chǎn)品都是潔癖

電子氣體對(duì)純度的要求比其它行業(yè)要高得多。任何微小的氣體純凈度差異，如氧氣、水分、金屬、顆粒等雜質(zhì)，都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能降低甚至報(bào)廢。為保證成品質(zhì)量，電子氣體要同時(shí)滿足超純和超凈兩個(gè)要求。

純度是電子氣體質(zhì)量最重要的指標(biāo)。通常，行業(yè)會(huì)使用N來衡量純度，N前面數(shù)字越大純度越高。電子氣體純度往往要達(dá)到5N以上級(jí)別， 甚至需要達(dá)到6N、7N以上。此外，電子氣體還要將金屬元素雜質(zhì)含量凈化到10-9級(jí)~10-12級(jí)。

氣體級(jí)別與純度的關(guān)系，制表丨果殼硬科技

參考資料丨東方財(cái)富證券[14]，民生證券[6]

對(duì)產(chǎn)品來說，電子氣體一定是越純?cè)胶?。就拿集成電路來講，制程工藝已從28nm、14nm、7nm、5nm提升至4nm/3nm，這意味著任何肉眼不可見的細(xì)小差別都能對(duì)生產(chǎn)造成影響，更純的電子氣體才能保證生產(chǎn)的器件在性能、集成度、成品率等方面不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。[15]

不過，看似只是在小數(shù)點(diǎn)后增加一位數(shù)字，實(shí)際會(huì)是一次技術(shù)大升級(jí)。越純的東西，越難造，電子氣體純度等級(jí)每提高1N，意味著粒子、金屬雜質(zhì)含量濃度需要降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

為了追求更極致的純，電子氣體生產(chǎn)全流程都將迎來技術(shù)升級(jí)，涉及氣體合成、分離與提純、混配（如為混合氣）、容器處理、充裝、分析檢測(cè)等工序，相關(guān)技術(shù)包括氣體合成、深度純化、混合氣配置、ppm/ppb/ppt級(jí)雜質(zhì)的分析檢測(cè)技術(shù)、配套器件及氣瓶和管路。

不同氣體特性千差萬別，任何環(huán)節(jié)都不能疏漏。簡(jiǎn)單來說，氣體供應(yīng)商首先會(huì)對(duì)上游原料工業(yè)氣進(jìn)行全面分析，其次根據(jù)雜質(zhì)成分復(fù)雜程度設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝和設(shè)備，最后采用在線自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行高精度分析。 [12]

能造也得能運(yùn)

電子氣體的運(yùn)輸要求比傳統(tǒng)行業(yè)要高得多。首先，高純度氣體從出廠到實(shí)際生產(chǎn)的路途或許很近又或者很遠(yuǎn)，中途都會(huì)有污染風(fēng)險(xiǎn)，在電子氣體生產(chǎn)和運(yùn)輸中，需借助專業(yè)的包裝存儲(chǔ)容器、氣體輸送管線、閥門和接口，以保證氣體純度，并嚴(yán)格按照安全生產(chǎn)、安全運(yùn)輸?shù)纫?guī)程操作[16]；其次，一些電子氣體特性不穩(wěn)定，長時(shí)間運(yùn)輸還會(huì)帶來自發(fā)分解，亦或是強(qiáng)腐蝕性帶來的雜質(zhì)含量提高的問題；另外，許多電子氣體本身還是被人熟知的劇毒氣體，這種危險(xiǎn)化學(xué)品的包裝、運(yùn)輸擁有嚴(yán)格的規(guī)定。

不得不說，種種難題必然會(huì)造成成本的提升。比如說，現(xiàn)階段我國的大部分高端氣體幾乎完全依賴進(jìn)口，進(jìn)口繁瑣的手續(xù)與長周期使得氣體價(jià)格比國產(chǎn)氣體貴2~3倍甚至更多。[17]

當(dāng)然，除了長距離運(yùn)輸，電子氣體行業(yè)也擁有一種TGM（全面氣體及化學(xué)品運(yùn)維管理服務(wù)）的供氣模式。簡(jiǎn)單解釋，就是為客戶提供全流程的供氣服務(wù)。不過，該模式要求公司具備現(xiàn)場(chǎng)制氣經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)性和安全管控能力[18]，并不是想做就能做。

電子氣體行業(yè)擁有多種經(jīng)營模式[12]

用完可別扔

當(dāng)電子氣體竭盡一生，并不意味著終點(diǎn)，必然要面對(duì)尾氣處理問題。直接排放沒有經(jīng)過完全處理的尾氣會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大影響，同時(shí)也是一種資源浪費(fèi)，經(jīng)過回收提純，電子氣體又將重新投入生產(chǎn)中。

比較典型的氣體包括：二氧化碳與氧化亞氮是典型的溫室氣體，經(jīng)回收提純后可用于半導(dǎo)體、生物醫(yī)藥、食品加工等行業(yè)生產(chǎn)；氫氣和天然氣經(jīng)回收提純后是很好的清潔能源，可用于半導(dǎo)體生產(chǎn)；氯化氫和氯氣具有較強(qiáng)的腐蝕性和毒性，經(jīng)回收提純可應(yīng)用于半導(dǎo)體蝕刻、外延、晶體生產(chǎn)等多個(gè)環(huán)節(jié)。[10]

在節(jié)能減排與碳中和要求下，亦對(duì)尾氣處理與回收技術(shù)提出了更高的技術(shù)要求。

壟斷市場(chǎng)中找生意

電子氣體是賺錢生意。雖然企業(yè)間產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)、下游用氣細(xì)分市場(chǎng)、供氣方式存在差異，且整體利潤率與原材料價(jià)格、能源供應(yīng)、電價(jià)、市場(chǎng)需求與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)直接掛鉤，但行業(yè)整體毛利率較高。

從生產(chǎn)總成本上來看，電子氣體的占比很低，但它能撬動(dòng)較為穩(wěn)定的市場(chǎng)。比如說，電子氣體僅占芯片總成本的5%~6%[19]，但下游廠商對(duì)電子氣體的需求具有剛性和穩(wěn)定性，導(dǎo)致對(duì)價(jià)格的敏感度較低，從而使電子氣體擁有較強(qiáng)的成本轉(zhuǎn)嫁能力。

不僅如此，電子大宗氣體與電子特種氣體在整個(gè)市場(chǎng)上都有穩(wěn)定的市場(chǎng)。

數(shù)據(jù)顯示，我國電子大宗氣體2020年市場(chǎng)規(guī)模為1632億元，同比增長10.49%，預(yù)計(jì)2023年有望突破2000億元，達(dá)到2172.2億元，由于細(xì)分行業(yè)壁壘高，目前國產(chǎn)化率較低[20]；2021年中國特種氣體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)342億元，其中電子特氣預(yù)計(jì)達(dá)216億元，電子特氣占特種氣體接近6成。[21]

不過，想要拿走這份錢，沒有想象中那樣容易?？v觀整個(gè)電子氣體的發(fā)展史，遵循著由低純度向高純度、由百花齊放向整合并購的路線發(fā)展，至今已成為技術(shù)密集型行業(yè)，具備較高行業(yè)壁壘，對(duì)氣源及供應(yīng)系統(tǒng)有著嚴(yán)苛要求[22]。我國電子氣體行業(yè)萌芽于上世紀(jì)80年代，起步較晚，始終與國際先進(jìn)產(chǎn)品存在代差。

電子氣體發(fā)展簡(jiǎn)史，制表丨果殼硬科技

參考資料丨前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人[17]

自21世紀(jì)初至今，全球電子氣體市場(chǎng)持續(xù)保持較高的集中度，目前，美國空氣化工、德國林德集團(tuán)、法國液化空氣、日本大陽日酸四家海外巨頭占據(jù)了全球約九成市場(chǎng)。[21]

我國所使用的電子氣體也以外資為主，雖然國內(nèi)部分企業(yè)已具備生產(chǎn)高純電子氣體的能力，卻很難進(jìn)入集成電路領(lǐng)域[23]，集成電路所用的電子特氣我國僅能生產(chǎn)約20%品種[24]，國產(chǎn)化率不足15%[25]。與此同時(shí)，國內(nèi)高端電子特氣幾乎全部依賴進(jìn)口。[26]

雖然前路困難，但發(fā)展勢(shì)在必行，僅從價(jià)格上來說，國內(nèi)高純電子氣體的平均價(jià)格便能達(dá)到國際的60%左右。[27]

國產(chǎn)的錢途在哪里

迄今為止，國內(nèi)電子氣體玩家分為三類：

第一類是以工業(yè)氣體為主營業(yè)務(wù)，產(chǎn)品覆蓋到部分品種電子氣體，代表公司有華特氣體、金宏氣體；第二類是專注深耕電子特氣的公司，代表公司有派瑞特氣、昊華科技、華宇同方；第三類是電子材料平臺(tái)型公司，除電子氣體外，業(yè)務(wù)還涉及其它電子材料，代表公司有雅克科技、南大光電。[28]

對(duì)比國內(nèi)外發(fā)展情況，國際廠商供應(yīng)客戶均為尖端制造廠商，產(chǎn)品品種覆蓋面更廣，供氣模式也更豐富，大部分可提供TGM供氣模式。國內(nèi)則缺乏高端氣體技術(shù)，同時(shí)僅少部分公司擁有TGM模式。

國際與國內(nèi)主要公司供氣模式[29]

從技術(shù)角度來看，雖然我國已在氣體提純技術(shù)、容器處理技術(shù)、氣體充裝技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)上達(dá)到國際通行標(biāo)準(zhǔn)[30]，但整體水平仍與國際存在差距：

大宗氣體生產(chǎn)方面，我國在凈化材料核心技術(shù)上與國際有差距；特種氣體生產(chǎn)方面，我國整體技術(shù)不過關(guān)，并呈供應(yīng)短缺狀態(tài)；管路、閥門及包裝物等金屬表面處理方面，我國內(nèi)在制造材料和包裝內(nèi)部處理技術(shù)與國際有明顯差距，此外超高純氣用容器和管道以進(jìn)口為主；尾氣處理與回收技術(shù)方面，市場(chǎng)基本被外資壟斷；氣體檢測(cè)技術(shù)方面，我國已掌握基礎(chǔ)的氣相色譜法和化學(xué)分析法，部分超痕微量分析檢測(cè)技術(shù)與國際差距大。[31]

國內(nèi)電子氣體生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展情況，制表丨果殼硬科技

參考資料丨《當(dāng)代石油石化》[31]

從投融資市場(chǎng)上來看，電子氣體的熱度并不是很高，近兩年內(nèi)相關(guān)事件屈指可數(shù)，同時(shí)新晉公司業(yè)務(wù)普遍以單一幾種氣體為主要業(yè)務(wù)和市場(chǎng)切入點(diǎn)。

電子氣體近期融資情況不完全統(tǒng)計(jì)，制表丨果殼硬科技

對(duì)于國內(nèi)氣體發(fā)展情況，果殼硬科技團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：

原料供應(yīng)是不得不考慮的問題，事實(shí)上，部分氣體地理分布極度不均勻，比如說，截至2021年底，美國已探明氦氣總資源量占全球的35.33%[32]，而美國也掌握了全球43.6%的氦氣產(chǎn)量[33]，國內(nèi)應(yīng)注意特定氣體原料供應(yīng)，同時(shí)也應(yīng)盡可能地建立多種供應(yīng)渠道；電子大宗氣體與電子特種氣體在需求量上相當(dāng)，兩條產(chǎn)線都值得關(guān)注，目前國內(nèi)經(jīng)營較為分散，國際龍頭企業(yè)則在氣體供應(yīng)品種上極為全面，相關(guān)能力是由并購整合而成，同時(shí)持續(xù)鯨吞中小型企業(yè)或其它公司業(yè)務(wù)，可以預(yù)見的是，未來國內(nèi)也避免不了整合的大趨勢(shì)，彼時(shí)馬太效應(yīng)或會(huì)逐步加重；大宗氣體方面，由于自建供氣裝置前期投入大，供給應(yīng)由自建向外包轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)顯示，2019年中國工業(yè)氣體外包率約55%，同期發(fā)達(dá)國家外包率則為80%；[29]特種氣體方面，國際廠商基本均采用TGM供氣的商業(yè)模式，且較為壟斷，雖然國內(nèi)已有少部分廠商已有TGM模式，但仍需進(jìn)一步靠攏；電子氣體屬于技術(shù)密集型行業(yè)，研發(fā)難度大，專家建議與高等院校及科研機(jī)構(gòu)加強(qiáng)合作，探索建立電子氣體技術(shù)創(chuàng)新中心，此外，氣體供應(yīng)商可與電子元器件、軟件、整機(jī)企業(yè)合作聯(lián)動(dòng)，通過戰(zhàn)略聯(lián)盟、資本合作、技術(shù)聯(lián)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)群體躍升；[22]電子氣體標(biāo)準(zhǔn)化有助于行業(yè)統(tǒng)一發(fā)展，目前我國已制定三氟化氮、三氯化硼、六氟丁二烯和氟甲烷相關(guān)新標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)將很快實(shí)施；[30]政策為市場(chǎng)創(chuàng)造了更多機(jī)會(huì)，比如說，在工信部發(fā)布的《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄(2019版)》中，高純氯氣、三氯氫硅、氯化氫、氧化亞氮等已被列為重點(diǎn)新材料。[28]

總結(jié)來說，國產(chǎn)電子氣體整體在高端氣體上存在缺口，且在充裝技術(shù)、尾氣處理與回收、檢測(cè)技術(shù)、供應(yīng)模式上還有突破空間。

而通過多年與外資企業(yè)交往，國內(nèi)企業(yè)已普遍認(rèn)為，外資企業(yè)可通過交貨期限拖延及定價(jià)限制國產(chǎn)[34]?，F(xiàn)如今，打破壟斷已成共識(shí)，而行業(yè)也不應(yīng)該被一口氣扼住喉嚨。