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电子大宗气体行业现状 规模稳步增长 在电子气体中占比较大 市场集中度高

电子大宗气体占全部气体成本的比例更高

根据观研报告网发布的《中国电子大宗气体行业发展深度研究与投资前景预测报告(2024-2031年)》显示,电子气体是电子专用材料制造的重点产品,分为电子大宗气体和电子特种气体。电子大宗气体与电子特种气体在气体品种及用量、应用环节、供应模式、合作期限、纯度要求等方面存在本质不同。

电子大宗气体和电子特种气体对比

类别 电子大宗气体 通用工业气体
气体用量 氮气为用量最大的品种 氧气为用量最大的品种
纯度要求 整体纯度要求通常为 5N-9N,对气体中单项杂质含量,不同的工艺制程有特定的指 纯度要求通常为 2N-5N,对气体中单项杂质含量无特殊要求
供应方式 对于大型半导体客户以现场安装制氮装置供气为主,其余气体一般以液体槽车、气体管束车等形式运至制气现场 对于大型工业客户以现场安装空分装置供气为主
可靠性及稳定性 现场制气系统具备每天 24 小时的不间断的供应能力,并且对连续供应的气体纯度波动有严格要求,通常在 1ppb 以内 现场制气系统要求连续供应
品质管理 检测设备精度为 ppb 级别,且须配备连续品质控制(CQC)系统 检测设备精度为 ppm 级别,品质管理要求一般为 COC

资料来源:观研天下整理

在集成电路制造、半导体显示等生产环节更多、生产要求更严苛、制程更先进的细分领域,电子大宗气体占全部气体成本的比例更高。

在集成电路制造、半导体显示等生产环节更多、生产要求更严苛、制程更先进的细分领域,电子大宗气体占全部气体成本的比例更高。

数据来源:观研天下数据中心整理

电子大宗气体应用领域广泛

电子大宗气体的下游应用领域涵盖集成电路制造、半导体显示、低温超导、电子设备及材料、光纤通信等领域。六大电子大宗气体品类下游均能应用于集成电路制造和半导体显示领域。其中,氮气还可应用于电子设备及材料的封装、电子烧结和退火环节。氦气下游还覆盖低温超导以及光纤通讯领域,分别应用于MRI磁体冷却及液氮补充以及光纤制造工艺。

电子大宗气体下游应用领域

电子大宗气体 集成电路制造 半导体显示 电子设备及材料 低温超导 光纤通信
氮气 硅片生产、光掩膜制造、电路布图、功能实现等环节 阵列制程、彩膜制程、成盒制程、模组制程 封装环节、电子烧结环节、退火环节 - -
氦气 掩膜制造、功能实现环 阵列制程、成盒制程 - MRI磁体冷却、MRI液氮补充、前沿科学研究 光纤制造工艺
氩气 光掩膜制造、电路布图、功能实现环节 阵列制程、彩膜制程 - - -
氧气 硅片生产、光掩膜制造、电路布图环节 阵列制程、彩膜制程 - - -
氢气 硅片生产、光掩膜制造、电路布图、功能实现环节 阵列制程 - - -
二氧化碳 掩膜制造、电路布图环 阵列制程 - - -

资料来源:观研天下整理

电子大宗气体作为环境气、保护气、清洁气和运载气等,覆盖泛半导体生产的各个环节。环境气体主要为氮气,主要为泛半导体生产全过程提供惰性氛围;保护气体包括氮气、氦气、氩气等,主要用于防止器件加工过程中发生氧化和反应等;清洁气体包括氮气、氦气、氩气、氧气、二氧化碳等,主要用于清洗反应后晶圆和器件上残留的杂质;运载气体包括氮气、氦气、氩气等,用以将挥发性物质和气体混合物从发生源输送至对应工艺程序中;反应气体包括氮气、氢气、氧气、氩气等,主要用作原料气和还原气,以及能够形成PN结、保护层和隔离层。

电子大宗气体在集成电路制造中的具体作用

气体种类

使用环节

具体作用

氮气

硅片生产

作为保护气、运载气、清洁气

光掩模制作

作为环境气、保护气、运载气、清洁气等

电路布图

作为保护气、运载气和清洁气

功能实现

作为环境气和运载气,并在金属层的铜制工艺中用于退火,部分晶圆厂将氮气离子化作为轰击金属靶材的气体

其他

在化学机械抛光、背面减薄和金属化、芯片封装等环节中,氮气亦可作为环境气、保护气、运载气、清洁气

氦气

光掩模制作

作为运载气

功能实现

在化学气相沉积中作为运载气,在先进制程中也作为冷却用气、保护气、溅射用气

氩气

光掩模制作

用于先进制程的紫外光刻激光器内,作为沉积反应气

电路布图

在蚀刻过程作为运载气和反应气,在涂胶、曝光、显影相关工序中作为保护气

功能实现

离子化后作为轰击金属靶材的气体

氧气

硅片生产

作为缺陷检验中的氧化气体

光掩模制作

氧气可在热氧化工艺中作为氧化反应气,并在部分先进制程产线中用于制备臭氧作为清洁气

电路布图

氧气在干法去胶工艺中作为反应气,在刻蚀工艺中也作为去除废料的反应用气

氢气

硅片生产

作为晶片外延生长的原料反应气

光掩模制作

用于外延生长和氧化工序中作为反应气

电路布图

在光刻阶段作为去除锡的反应用气

功能实现

在金属层的铜制工艺中用于退火,在沉积和离子注入等掺杂工序中作为反应气

二氧化碳

光掩模制作

部分晶圆厂将超临界态二氧化碳作为作清洁气

电路布图

部分晶圆厂将超临界态二氧化碳作为光刻镜头的保护气

资料来源:观研天下整理

三、我国电子大宗气体市场规模稳步增长

近年来,我国电子大宗气体市场规模稳步增长。2016-2022年我国电子大宗气体市场规模由53亿元增长至95亿元,预计2025年我国电子大宗气体市场规模将达到122亿元,2022年至2025年CAGR为8.70%。

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数据来源:观研天下数据中心整理

电子大宗气体在电子气体中占据较大比重

电子大宗气体在电子气体中占据较大比重。根据数据,2022年我国电子气体市场规模为174亿元,其中电子大宗气体占比54.60%;预计2025年我国电子气体市场规模为218亿元,其中电子大宗气体占比55.96%。

电子大宗气体在电子气体中占据较大比重。根据数据,2022年我国电子气体市场规模为174亿元,其中电子大宗气体占比54.60%;预计2025年我国电子气体市场规模为218亿元,其中电子大宗气体占比55.96%。

数据来源:观研天下数据中心整理

数据来源:观研天下数据中心整理

数据来源:观研天下数据中心整理

电子大宗气体市场集中度高

技术、客户认证、资本实力及综合服务能力等构筑电子大宗行业高进入壁垒,强者恒强效应突出。电子大宗气体行业属于半导体上游材料的关键配套行业,对于下游半导体客户的单个工厂/产线来说,现场制气一般仅有一个电子大宗气体供应商,供气期15年,这就使得新进入者只有在客户新增产线时才有机会进入,同时电子大宗气体属于半导体制造的关键材料,对于气体的品质和稳定运营的要求极高,客户招标通常会考察其过往的运营经验,这就使得强者恒强效应突出。

电子大宗气体行业壁垒

壁垒 简介
技术壁垒 目前电子大宗气体的纯度要求最高达到 ppb 级,比通用工业气体 ppm 级的纯度高 1000 倍,并且对各类气体的单项杂质水平也有特定的要求,除了纯度方 面,电子半导体客户对于电子大宗气体供应的可靠性、稳定性、一致性也有严格的要求, 这对气体公司的系统工艺设计、工程建设、气站运营提出了综合性的要求,技术壁垒极高。
客户认证壁垒 客户对于电子大宗气体供应商的认证极为苛刻,客户在新项目招 标时通常要求供应商在电子级同类工厂的建厂和运营的经验业绩,这使得市场的头部效应 愈加突出,新进入者的难度极大。
资本实力和综合服务能力壁垒 半导体工厂的配套大宗气站需要气体公司预先投 入大额建设资金,项目整体回收期通常在 6 年以上,这对于气体公司的资产规模、负债能 力、现金流管理能力有较高要求。另外客户通常要求气体公司在项目周围有稳定的液体保 供能力,用以应对现场制氮机中断生产或产能不足带来的气体短缺风险。区域性气体公司 资本实力不足,也不具备全国的液体工厂布局,进入难度大。

资料来源:观研天下整理

全球范围来看,国际电子半导体行业发展成熟度高,上下游产业链的供应商较为稳定,以林德气体、液化空气、空气化工为代表的全球大型工业气体公司占据了电子大宗气体行业的主要市场份额。

国内市场看,过去我国电子大宗气体市场基本被外资气体公司所垄断,主要由于外资气体公司在国内市场具有先发优势。近年来,我国电子大宗气体市场格局发生改变。2018年中美贸易战的背景下,广钢气体公司中标第一单电子大宗气体现场制气项目(惠科股份现场制气项目),自此打破了外资气体公司在国内市场的垄断格局。目前新增市场形成了广钢气体与林德气体、液化空气、空气化工三大外资气体公司“1+3”的竞争格局。

电子大宗气体行业代表企业简介

类别

企业名称

简介

外资企业

林德气体

林德(Linde)是全球领先的工业气体和工程公司之一,是工业气体、工艺与特种气体的全球领先供应商。2021年销售额为310亿美元(260亿欧元)。其所触及的终端市场涵盖众多行业,包括化工与精炼、食品与饮料、电子、医疗健康、制造业以及初级金属等。

液化空气

成立于1902年的法国液化空气集团,是世界上最大的工业气体和医疗气体以及相关服务的供应商之一。法液空集团向众多的行业提供氧气、氮气、氢气和其它气体及相关服务。

空气化工

作为世界上唯一的同时生产气体产品和化学品的公司,除了工业气体产品,工艺和特种气体产品之外,还提供相关设备,特种化学品和化学中间体产品。自1940年创立以来,空气化工产品公司不仅在主要市场上居于领先地位,而且一直以创新的企业文化、完善的管理和对环境及安全的承诺得到广泛的认可。

本土企业

广钢气体

广州广钢气体能源股份有限公司(以下简称“公司”)是国内领先的电子大宗气体综合服务商,是国务院“科改示范企业”及广州市国资委重点混合所有制改革项目企业,系广州工业投资控股集团有限公司子公司。公司的主营业务是研发、生产和销售以电子大宗气体为核心的工业气体。公司打造了全方位、自主可控的气体供应体系,专业和能力涵盖从气体制备装置的设计到投产运行、气体储运、数字化运营、气体应用解决方案等全部环节,为客户提供现场制气、零售供气等综合服务。公司拥有齐全的产品线,包括电子级超高纯氮气(N2)、氦气(He)、氧气(O2)、氢气(H2)、氩气(Ar)、二氧化碳(CO2)等气体品种,广泛应用于集成电路制造、半导体显示、光纤通信等电子半导体领域以及能源化工、有色金属、机械制造等通用工业领域。

资料来源:观研天下整理(zlj)

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