“硬核”原料电子特气，走向国产化

2023-07-11 11:51

工业是立国之本、强国之基，工业稳则经济稳。

作者 | 蓝猫

编辑 | G3007

编者按

根据 SEMI 统计数据显示，2021-2023 年，全球半导体行业将新建 84 座大规模芯片制造工厂，其中中国大陆三年内计划新建 20 座晶圆厂，排名世界第一。电子特气作为晶圆制造中仅次于硅片的第二大耗材，占原材料成本的比例高达 15%。

工业气体是现代工业重要的基础原料，被广泛应用于钢铁、冶金、石油、化工、电子、医疗等国民经济的重要行业，被称为“工业的血液”；而电子特气作为其细分领域，被称为工业气体“王冠上的明珠”。近年来，在资本领域，工业气体行业被评价为“长坡厚雪”赛道，但同时又因地缘政治等因素面临“卡脖子”，机遇与挑战并存。

根据 TECHCET 发布的数据，2022 年全球电子特气市场规模为 50.01 亿美元，同比增长 8.43%，创下历史新高。预计到 2025年，全球电子特气市场规模将达到 60.23 亿美元，2022-2025 年均复合增速为 6.39%，行业规模持续增长，未来空间广阔。

工业气体

不被大众熟知的“工业的血液”

提到气体，大多数人会想到空气、氧气、二氧化碳、煤气等，但对于其产业和应用了解不多。事实上，气体不仅在生活中应用广泛，在工业生产中也至关重要。如果说能源是工业的命脉，那么气体就是工业的血液。

工业气体泛指在工业生产中，在常温常压下呈气态的产品。工业气体是现代工业的重要基础原材料，广泛应用于国民经济中，如传统行业中的金属冶炼、石油化学工业、机械工业等，成长性行业中的食品加工、电子及半导体、环保、医疗等，新兴前沿产业中的新能源、新材料等，对国民经济的发展有着战略性的支持作用，因此被称为“工业的血液”。

目前行业内根据应用领域的不同，将工业气体分为大宗气体和特种气体两大类，大宗气体指纯度要求低于5N（99.999%）、产销量大的工业气体，根据制备方式的不同可分为空分气体和合成气体；特种气体指被应用于特定领域，对纯度、品种、性质有特殊要求的工业气体，可分为标准气体、医疗气体、电子特气、激光气体等，在特种气体领域，电子特气占据主要份额，约为60%。

全球工业气体行业始于18世纪末，至今已十分成熟，大致可以分为萌芽期、成长期和快速发展期三个阶段。萌芽期为18世纪末-20世纪中期，18世纪70年代，法国化学家拉瓦锡成功从空气中分离出来氮气和氧气，成为了工业气体行业的基础。20世纪中期，工业气体生产设备大规模兴建，工业气体产业化，进入成长期。20世纪80年代，电子产业兴起推动了特种气体的发展，同时传统市场消费增大，推动了工业气体发展，工业气体行业进入快速发展期。

相较于全球，我国的工业气体行业起步晚，但发展迅速。我国的工业气体行业起步于建国初期，在20世纪80年代发达国家制造业放缓时，我国制造业正迅速崛起，工业气体行业随之逐渐发展起来，进入21世纪后，空气分离设备技术的突破进一步促进了行业的发展，我国工业气体行业进入了高速发展阶段。

从产业链结构来看，工业气体行业产业链的上游、中游、下游均比较完备。

产业链上游主要是原材料与设备及能源供应商，原材料包括空气、工业废气、化学原材料等，设备主要为气体生产设备、气体储存设备和气体运输设备，此外在生产、运输过程中还需要耗费大量的水电资源和化石能源。

产业链中游为工业气体供应商，分为自建供气设备和外包供气，自建设备供气指企业自行购买并运营气体生产设备，通过自行生产以满足自身用气需求。外包供气指企业将供气业务外包给专业气体供应商，由其向客户提供全方位用气服务的经营模式。相比自建设备，外包供气具有成本低、供气稳定性高、资源利用效率高等优点，因此运用更为广泛。

产业链的下游是应用领域，工业气体广泛应用于传统行业和新兴行业中，但在不同行业的需求量和产品技术要求不同。在钢铁、石油化工、冶金等传统行业中，对工业气体要求技术含量较低，但需求量大，占比约为80%；在电子产品、环保新能源等新兴行业中，对工业气体需求量占比约20%，但对工业气体纯度要求高，技术含量更高。

产品繁多、产业链完备、市场广阔，工业气体行业在资本领域被不少人评价为“长坡厚雪”。据亿渡数据预测，2022年全球工业气体行业市场规模为10238亿元，2026年有望增长至13299亿元；2022年中国工业气体市场规模为1964亿元，2026年有望增长至2842亿元。

行业明珠

寡头垄断，壁垒分明

在工业气体领域，电子特气绝对称得上是王冠上的明珠。电子特气是集成电路制造、半导体显示、半导体器件制造过程中不可或缺的关键材料，据北美半导体产业协会（SIA）统计，电子特气是仅次于硅片材料的第二大半导体材料，金额占比14%。2022年，我国电子特气市场规模已近200亿元。

当前，无论全球还是国内电子特气行业，均呈现为外资寡头垄断的格局。根据TECHCET的数据，2020年全球电子气体市场的CR4超过75%，以林德集团、空气化工、液化空气和日本太阳日酸为首的海外气体寡头占据了全球七成以上的电子特气市场份额。根据亿渡数据，2020年海外寡头占据了我国84%的电子特气市场份额，特别是高端电子特气国内自给率非常低。而国际贸易摩擦、地缘政治冲突以及全球性疫情等因素更是加剧了我国半导体原材料供应链的不稳定性，实现半导体领域的电子特气自给自足的重要性愈发凸显。

电子特气行业寡头垄断格局的形成主要来源于较高的行业壁垒，电子特气的研究、生产和销售具有技术门槛高、客户认证周期长、资金投入大等特点。

技术方面，电子特气作为半导体行业的第二大原材料，半导体行业对于气源及其供应系统有着严苛的要求，电子气体的深度提纯难度大，而纯度是气体质量最重要的指标。在芯片加工过程中，微小的气体纯净度差异将导致整个产品性能的降低甚至报废。而气体纯度每提高一个层次对纯化技术就提出了更高的要求，技术难度也将显著上升。除气体纯度外，国内在气体包装物材料的处理技术、尾气处理回收技术和气体检测技术方面与国外均有较大差距。

客户认证周期方面，电子特气的质量对电子产品的精密度影响极大，因此当集成电路、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的选择时，一般会有厂商审核、多轮产品认证等严格审核流程，审核认证周期在0.5年-3年，供应商的质量和服务一旦得到认可，客户考虑审核流程等因素通常不会变更供应商，客户黏性较强。

资金投入方面，电子特气项目具有投资金额大、投资回收期长的特点，项目平均生产周期在2-3年，投入金额基本都超亿元规模，平均投资回收期在5-6年，且目前国内企业的资本开支率相比海外巨头，处于较高水平。

目前，在国内政策不断支持下，我国电子特气企业如华特气体、昊华科技、中船特气、凯美特气、金宏气体、和远气体等在部分产品上已经逐渐实现技术突破，产能开始释放并逐步进入下游企业供应链中。随着我国企业产能的不断释放，电子特气有望加快国产化进程。

国产替代大有可为

今年5月23日，日本政府正式出台半导体制造设备出口管制措施，将于7月23日起实施，这在一定程度上加快了国内半导体企业加大自研力度实现进口替代，同时也拉动了上游电子特气需求的不断增长。

与全球相比，国内气体行业起步较晚，尽管近年来国内企业实力逐渐增强，但相比国外巨头，仍呈现出企业规模较小、研发能力不足、行业内无序竞争、同质化严重的状态。根据浙商证券对中国工业气体行业的研判，行业内最终将形成2-3家综合气体解决方案供应商、5-10家专精电子特气某些领域的特种气体提供商、若干家气体配套设备或系统供应商及工业气体市场其他重要参与者。

2023年5月，杭氧股份和盈德控股（气体动力）发布公告，预计将在3年内完成股权整合，公开资料显示，气体动力是中国最大的工业气体公司，于2017年被太盟投资集团（PAG）收购，并私有化退市；杭氧股份的主营业务为工业气体和空分设备制造，在国内工业气体业务方面仅次于气体动力公司。

这次强强联手，业内评价为一次里程碑事件。从全球工业气体行业发展历史来看，20世纪90年代，全球市场呈现八大跨国气体公司及多个区域性气体公司并存的格局，市场集中度较低，之后林德气体开展了对瑞典AGA、英国BOC的收购，并与美国普莱克斯合并，成为全球最大的工业气体公司；法国液化空气也进行了对美国Airgas的收购。由此，全球工业气体市场集中度明显提升，2021年CR2达到41%，由无序竞争逐渐向寡头垄断发展。而参考海外经验，国内工业气体市场也有望在并购整合中迎来市场集中度的提升，竞争格局将得到改善，同时强强联合也会在技术研发上起到一定的促进作用。

龙头合并，强者恒强，而其他规模相对较小的国内企业专注于各自的细分领域，不断强化自身优质产品，形成错位竞争也是加速国产替代的路径之一。目前国内电子特气第一梯队的厂商在各自细分领域已经具有一定优势，从各企业电子特气业务的布局来看，不同企业侧重生产的气体种类与应用领域均有所不同。

国家政策的大力支持也在为电子特气国产化提速。自2016年，国家明确了电子气体在“高储能和关键电子材料制造”以及“专用化学品及材料制造”领域内的重点产品定位后，连续颁布一系列扶持性政策文件，向电子特气产业倾斜和支持。根据《“十四五”规划和2035远景目标纲要》相关电子特气产业发展规划显示，国家基于集成电路产业化发展，对其上游关键材料电子特气的技术攻关发展予以支持，同时通过降低相关电子高纯材料制造企业的生产经营成本促进行业的发展。