電子大宗氣體行業現狀規模穩步增長在電子氣體中占比較大市場集中度高

2024-06-23 08:56

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一、電子大宗氣體占全部氣體成本的比例更高

根據觀研報告網發布的《中國電子大宗氣體行業發展深度研究與投資前景預測報告（2024-2031年）》顯示，電子氣體是電子專用材料制造的重點產品，分為電子大宗氣體和電子特種氣體。電子大宗氣體與電子特種氣體在氣體品種及用量、應用環節、供應模式、合作期限、純度要求等方面存在本質不同。

電子大宗氣體和電子特種氣體對比

類別	電子大宗氣體	通用工業氣體
氣體用量	氮氣為用量最大的品種	氧氣為用量最大的品種
純度要求	整體純度要求通常為 5N-9N，對氣體中單項雜質含量，不同的工藝制程有特定的指	純度要求通常為 2N-5N，對氣體中單項雜質含量無特殊要求
供應方式	對于大型半導體客戶以現場安裝制氮裝置供氣為主，其余氣體一般以液體槽車、氣體管束車等形式運至制氣現場	對于大型工業客戶以現場安裝空分裝置供氣為主
可靠性及穩定性	現場制氣系統具備每天 24 小時的不間斷的供應能力，并且對連續供應的氣體純度波動有嚴格要求，通常在 1ppb 以內	現場制氣系統要求連續供應
品質管理	檢測設備精度為 ppb 級別，且須配備連續品質控制（CQC）系統	檢測設備精度為 ppm 級別，品質管理要求一般為 COC

資料來源：觀研天下整理

在集成電路制造、半導體顯示等生產環節更多、生產要求更嚴苛、制程更先進的細分領域，電子大宗氣體占全部氣體成本的比例更高。

數據來源：觀研天下數據中心整理

二、電子大宗氣體應用領域廣泛

電子大宗氣體的下游應用領域涵蓋集成電路制造、半導體顯示、低溫超導、電子設備及材料、光纖通信等領域。六大電子大宗氣體品類下游均能應用于集成電路制造和半導體顯示領域。其中，氮氣還可應用于電子設備及材料的封裝、電子燒結和退火環節。氦氣下游還覆蓋低溫超導以及光纖通訊領域，分別應用于MRI磁體冷卻及液氮補充以及光纖制造工藝。

電子大宗氣體下游應用領域

電子大宗氣體	集成電路制造	半導體顯示	電子設備及材料	低溫超導	光纖通信
氮氣	硅片生產、光掩膜制造、電路布圖、功能實現等環節	陣列制程、彩膜制程、成盒制程、模組制程	封裝環節、電子燒結環節、退火環節	-	-
氦氣	掩膜制造、功能實現環	陣列制程、成盒制程	-	MRI磁體冷卻、MRI液氮補充、前沿科學研究	光纖制造工藝
氬氣	光掩膜制造、電路布圖、功能實現環節	陣列制程、彩膜制程	-	-	-
氧氣	硅片生產、光掩膜制造、電路布圖環節	陣列制程、彩膜制程	-	-	-
氫氣	硅片生產、光掩膜制造、電路布圖、功能實現環節	陣列制程	-	-	-
二氧化碳	掩膜制造、電路布圖環	陣列制程	-	-	-

資料來源：觀研天下整理

電子大宗氣體作為環境氣、保護氣、清潔氣和運載氣等，覆蓋泛半導體生產的各個環節。環境氣體主要為氮氣，主要為泛半導體生產全過程提供惰性氛圍；保護氣體包括氮氣、氦氣、氬氣等，主要用于防止器件加工過程中發生氧化和反應等；清潔氣體包括氮氣、氦氣、氬氣、氧氣、二氧化碳等，主要用于清洗反應后晶圓和器件上殘留的雜質；運載氣體包括氮氣、氦氣、氬氣等，用以將揮發性物質和氣體混合物從發生源輸送至對應工藝程序中；反應氣體包括氮氣、氫氣、氧氣、氬氣等，主要用作原料氣和還原氣，以及能夠形成PN結、保護層和隔離層。

電子大宗氣體在集成電路制造中的具體作用

氣體種類	使用環節	具體作用
氮氣	硅片生產	作為保護氣、運載氣、清潔氣
	光掩模制作	作為環境氣、保護氣、運載氣、清潔氣等
	電路布圖	作為保護氣、運載氣和清潔氣
	功能實現	作為環境氣和運載氣，并在金屬層的銅制工藝中用于退火，部分晶圓廠將氮氣離子化作為轟擊金屬靶材的氣體
	其他	在化學機械拋光、背面減薄和金屬化、芯片封裝等環節中，氮氣亦可作為環境氣、保護氣、運載氣、清潔氣
氦氣	光掩模制作	作為運載氣
氦氣	功能實現	在化學氣相沉積中作為運載氣，在先進制程中也作為冷卻用氣、保護氣、濺射用氣
氬氣	光掩模制作	用于先進制程的紫外光刻激光器內，作為沉積反應氣
	電路布圖	在蝕刻過程作為運載氣和反應氣，在涂膠、曝光、顯影相關工序中作為保護氣
	功能實現	離子化后作為轟擊金屬靶材的氣體
氧氣	硅片生產	作為缺陷檢驗中的氧化氣體
	光掩模制作	氧氣可在熱氧化工藝中作為氧化反應氣，并在部分先進制程產線中用于制備臭氧作為清潔氣
	電路布圖	氧氣在干法去膠工藝中作為反應氣，在刻蝕工藝中也作為去除廢料的反應用氣
氫氣	硅片生產	作為晶片外延生長的原料反應氣
	光掩模制作	用于外延生長和氧化工序中作為反應氣
	電路布圖	在光刻階段作為去除錫的反應用氣
	功能實現	在金屬層的銅制工藝中用于退火，在沉積和離子注入等摻雜工序中作為反應氣
二氧化碳	光掩模制作	部分晶圓廠將超臨界態二氧化碳作為作清潔氣
二氧化碳	電路布圖	部分晶圓廠將超臨界態二氧化碳作為光刻鏡頭的保護氣

資料來源：觀研天下整理

三、我國電子大宗氣體市場規模穩步增長

近年來，我國電子大宗氣體市場規模穩步增長。2016-2022年我國電子大宗氣體市場規模由53億元增長至95億元，預計2025年我國電子大宗氣體市場規模將達到122億元，2022年至2025年CAGR為8.70%。

數據來源：觀研天下數據中心整理

四、電子大宗氣體在電子氣體中占據較大比重

電子大宗氣體在電子氣體中占據較大比重。根據數據，2022年我國電子氣體市場規模為174億元，其中電子大宗氣體占比54.60%；預計2025年我國電子氣體市場規模為218億元，其中電子大宗氣體占比55.96%。

數據來源：觀研天下數據中心整理

五、電子大宗氣體市場集中度高

技術、客戶認證、資本實力及綜合服務能力等構筑電子大宗行業高進入壁壘，強者恒強效應突出。電子大宗氣體行業屬于半導體上游材料的關鍵配套行業，對于下游半導體客戶的單個工廠/產線來說，現場制氣一般僅有一個電子大宗氣體供應商，供氣期15年，這就使得新進入者只有在客戶新增產線時才有機會進入，同時電子大宗氣體屬于半導體制造的關鍵材料，對于氣體的品質和穩定運營的要求極高，客戶招標通常會考察其過往的運營經驗，這就使得強者恒強效應突出。

電子大宗氣體行業壁壘

壁壘	簡介
技術壁壘	目前電子大宗氣體的純度要求最高達到 ppb 級，比通用工業氣體 ppm 級的純度高 1000 倍，并且對各類氣體的單項雜質水平也有特定的要求，除了純度方面，電子半導體客戶對于電子大宗氣體供應的可靠性、穩定性、一致性也有嚴格的要求，這對氣體公司的系統工藝設計、工程建設、氣站運營提出了綜合性的要求，技術壁壘極高。
客戶認證壁壘	客戶對于電子大宗氣體供應商的認證極為苛刻，客戶在新項目招標時通常要求供應商在電子級同類工廠的建廠和運營的經驗業績，這使得市場的頭部效應愈加突出，新進入者的難度極大。
資本實力和綜合服務能力壁壘	半導體工廠的配套大宗氣站需要氣體公司預先投入大額建設資金，項目整體回收期通常在 6 年以上，這對于氣體公司的資產規模、負債能力、現金流管理能力有較高要求。另外客戶通常要求氣體公司在項目周圍有穩定的液體保供能力，用以應對現場制氮機中斷生產或產能不足帶來的氣體短缺風險。區域性氣體公司資本實力不足，也不具備全國的液體工廠布局，進入難度大。

資料來源：觀研天下整理

全球范圍來看，國際電子半導體行業發展成熟度高，上下游產業鏈的供應商較為穩定，以林德氣體、液化空氣、空氣化工為代表的全球大型工業氣體公司占據了電子大宗氣體行業的主要市場份額。

國內市場看，過去我國電子大宗氣體市場基本被外資氣體公司所壟斷，主要由于外資氣體公司在國內市場具有先發優勢。近年來，我國電子大宗氣體市場格局發生改變。2018年中美貿易戰的背景下，廣鋼氣體公司中標第一單電子大宗氣體現場制氣項目（惠科股份現場制氣項目），自此打破了外資氣體公司在國內市場的壟斷格局。目前新增市場形成了廣鋼氣體與林德氣體、液化空氣、空氣化工三大外資氣體公司“1+3”的競爭格局。

電子大宗氣體行業代表企業簡介

類別	企業名稱	簡介
外資企業	林德氣體	林德（Linde）是全球領先的工業氣體和工程公司之一，是工業氣體、工藝與特種氣體的全球領先供應商。2021年銷售額為310億美元（260億歐元）。其所觸及的終端市場涵蓋眾多行業，包括化工與精煉、食品與飲料、電子、醫療健康、制造業以及初級金屬等。
	液化空氣	成立于1902年的法國液化空氣集團，是世界上最大的工業氣體和醫療氣體以及相關服務的供應商之一。法液空集團向眾多的行業提供氧氣、氮氣、氫氣和其它氣體及相關服務。
	空氣化工	作為世界上唯一的同時生產氣體產品和化學品的公司，除了工業氣體產品，工藝和特種氣體產品之外，還提供相關設備，特種化學品和化學中間體產品。自1940年創立以來，空氣化工產品公司不僅在主要市場上居于領先地位,而且一直以創新的企業文化、完善的管理和對環境及安全的承諾得到廣泛的認可。
本土企業	廣鋼氣體	廣州廣鋼氣體能源股份有限公司（以下簡稱“公司”）是國內領先的電子大宗氣體綜合服務商，是國務院“科改示范企業”及廣州市國資委重點混合所有制改革項目企業，系廣州工業投資控股集團有限公司子公司。公司的主營業務是研發、生產和銷售以電子大宗氣體為核心的工業氣體。公司打造了全方位、自主可控的氣體供應體系，專業和能力涵蓋從氣體制備裝置的設計到投產運行、氣體儲運、數字化運營、氣體應用解決方案等全部環節，為客戶提供現場制氣、零售供氣等綜合服務。公司擁有齊全的產品線，包括電子級超高純氮氣（N2）、氦氣（He）、氧氣（O2）、氫氣（H2）、氬氣（Ar）、二氧化碳（CO2）等氣體品種，廣泛應用于集成電路制造、半導體顯示、光纖通信等電子半導體領域以及能源化工、有色金屬、機械制造等通用工業領域。