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电子气体:国外企业雄霸已久,国产化正当时
文章来源:最有料 2018-10-09 阅读:172

角色举足轻重

广义的“电子气体”指电子工业生产中使用的气体,是重要原材料之一;狭义的“电子气体”特指半导体行业用的气体。电子气体在电子产品制程工艺中广泛应用于薄膜、蚀刻、掺杂等工艺,被称为半导体、平面显示等材料的“粮食”和“源”。(来源:化工最有料;ID:XM-ZYL)

在硅片制造厂,一个硅片需要两到三个月的工艺流程,完成450道或更多的工艺步骤才能得到有各种电路图案的芯片。这个过程包括外延、成膜、掺杂、蚀刻、清洗、封装等诸多工序,需要的高纯电子化学气体及电子混合气高达30多种以上,且每一种气体应用在特定的工艺步骤中。

▲电子气体分类;来源:产业信息网,最有料

电子气体是仅次于硅片和硅基材料的第二大市场需求半导体材料。随着半导体集成电路技术的发展,对电子气体的纯度和质量也提出了越来越高的要求。电子气体的纯度每提升一个数量级,对下游集成电路行业都会产生巨大影响。

▲电子气体位列第二大半导体材料;来源:Semi,最有料

电子气体主要应用于半导体、平面显示、太阳能电池等领域,其中在集成电路中的应用占比最高,达到42%,其次是平板显示行业,占比37%。在晶圆的电子级硅制造、化学气相沉积成膜等工艺中均需电子气体。

▲国内电子气体需求分布;来源:中国工业气体工业协会,最有料

▲电子气体在晶圆制造中的作用;来源:CNKI,最有料


技术壁垒高,国外企业雄霸市场多年

●深度提纯难度大,而纯度是电子气体质量最重要的指标

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。电子气体度往往要求5N-6N级别,还要将金属元素净化到10-9级至10-12级。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。

●输送及储运对器件要求极高

高纯气体的生产和应用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,要求相应器件耐高压、耐高真空,对于腐蚀性气体要求耐腐蚀,以避免二次污染的发生。而且随着气体纯度的提高和产品种类的增多,对新的运送和储存设备提出了新的要求。

●分析检测与质量控制要求水平高

超高纯电子气体需要对ppm(10-6)至ppb(10-9)级别的杂质进行分析,金属离子更是要求检测限达到ppb(10-9)至ppt(10-12)级别。

●国际市场集中度极高,国内市场外资企业垄断严重

据国际半导体协会Semi统计2016年全球集成电路用电子气体市场规模约为36.1亿美元。我国集成电路用电子特气的市场规模约46亿元。2016年我国电子特气市场规模达到46亿元。

虽然我国电子气体已经摆脱完全依赖进口的状态,但面对国外化工巨头已经实现的市场垄断,国内企业依然面临巨大的竞争压力。

▲全球集成电路电子气体市场规模(亿美元);来源:Semi,最有料

▲中国集成电路电子气体市场规模(亿元);来源:ICMtia,最有料

国际知名电子特种气体供应商包括美国气体化工和普莱克斯、德国林德集团、日本昭和电工、酸素公司和大阳日三通桂式会社、英国BOC公司、法国液化空气等,其中美国气体化工、美国普莱克斯、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社和德国林德集团五家公司垄断全球特种气体91%的市场份额。

▲外资巨头垄断电子气体市场;来源:Semi,最有料

中国国内电子特气企业技术与国外仍然存在较大差距,电子特气市场仍被外企主导。截止2016年年底,国内方面电子特种气体行业集中度高,美国化工、普莱克斯、日本昭和电工、英国BOC公司(已被德国林德集团收购)、法国液化公司、日本大阳日酸等六家公司合计市场份额高达85%,国内企业主要集中中低端市场。

▲我国电子特气市场基本被国外企业瓜分;来源:Semi,最有料


国内外主要企业

●空气化工(美国)

空气化工(Air Products)是世界领先的工业气体供应商,公司产品包括大气气体、工艺和特种气体、高性能材料、设备和能源等。2017年销售收入82亿美元。

●普莱克斯(美国)

普莱克斯(Praxair)是北美和南美洲最大的工业气体供应商,提供大气气体、工艺气体、高附加值的应用特种气体、高性能表面涂料和相关的服务与技术。2017年营业收入114亿美元。

●林德集团(德国)

林德集团(The Linde Group)是一家位于德国慕尼黑的化学工业集团,以生产工业气体与物流堆高机为主。下辖气体部门、工程部门、Gist部门等三个部门,2017年营业收入171亿欧元,毛利率高达34%,其中气体部门收入150亿欧元。

●法液空(法国)

法国液化空气公司(Air Liquide)于1985年进入半导体市场,在电子气体方面的产品涉及半导体、光伏和平面显示设备。2016年法国液化空气公司(Air Liquide)收购美国Airgas公司,获得了更多的美国市场份额。2017年公司销售额203亿欧元,业务遍及80多个国家,员工约65000人。

●大阳日酸(日本)

大阳日酸株式会社成立于1910年,是日本最大的工业气体和空分设备制造公司,位居全球工业气体行业综合排名前五位。2018年7月以50欧元的价格收购普莱克斯在欧洲的部分资产,这些业务在2017年的销售额达13亿欧元。2017年全年营收6462亿日元,约合59亿美元。

●雅克科技(中国)

公司拟收购成都科美特特种气体公司,具有7000吨六氟化硫和1200吨四氟化碳产能。同时拟收购江苏先科剩余股份,间接控股韩国UPChemical,产品主要为有机硅烷前驱体和有机金属前驱体。

●巨化股份(中国)

公司是中国氟化工龙头企业,产业链布局完整,通过子公司浙江博瑞电子科技有限公司进入电子气体领域。博瑞电子高纯电子气体项目一期(年产0.1万吨高纯氯化氢、500吨高纯氯气、0.1万吨医药级氯化氢)已经投产,目前处于产品认证、市场拓展阶段。

目前虽然国内已经有了具有一定代表性的电子气体企业,但国内目前在高端市场还处在技术比较落后的阶段,产品在纯度和质量上与国际大企业存在一定差距,国内电子气体企业规模较小且一般为区域性企业,缺乏领军型企业,产品种类也不够丰富,国产化道路任重道远。

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