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          “硬核”原料電子特氣,走向國產化

          2023-07-11 12:54:35    來源:維科號

          工業是立國之本、強國之基,工業穩則經濟穩。

          作者 | 藍貓


          (資料圖)

          編輯 | G3007

          編者按

          根據 SEMI 統計數據顯示,2021-2023 年,全球半導體行業將新建 84 座大規模芯片制造工廠,其中中國大陸三年內計劃新建 20 座晶圓廠,排名世界第一。電子特氣作為晶圓制造中僅次于硅片的第二大耗材,占原材料成本的比例高達 15%。

          工業氣體是現代工業重要的基礎原料,被廣泛應用于鋼鐵、冶金、石油、化工、電子、醫療等國民經濟的重要行業,被稱為“工業的血液”;而電子特氣作為其細分領域,被稱為工業氣體“王冠上的明珠”。近年來,在資本領域,工業氣體行業被評價為“長坡厚雪”賽道,但同時又因地緣政治等因素面臨“卡脖子”,機遇與挑戰并存。

          根據 TECHCET 發布的數據,2022 年全球電子特氣市場規模為 50.01 億美元,同比增長 8.43%,創下歷史新高。預計到 2025年,全球電子特氣市場規模將達到 60.23 億美元,2022-2025 年均復合增速為 6.39%,行業規模持續增長,未來空間廣闊。

          01

          工業氣體

          不被大眾熟知的“工業的血液”

          提到氣體,大多數人會想到空氣、氧氣、二氧化碳、煤氣等,但對于其產業和應用了解不多。事實上,氣體不僅在生活中應用廣泛,在工業生產中也至關重要。如果說能源是工業的命脈,那么氣體就是工業的血液。

          工業氣體泛指在工業生產中,在常溫常壓下呈氣態的產品。工業氣體是現代工業的重要基礎原材料,廣泛應用于國民經濟中,如傳統行業中的金屬冶煉、石油化學工業、機械工業等,成長性行業中的食品加工、電子及半導體、環保、醫療等,新興前沿產業中的新能源、新材料等,對國民經濟的發展有著戰略性的支持作用,因此被稱為“工業的血液”。

          目前行業內根據應用領域的不同,將工業氣體分為大宗氣體和特種氣體兩大類,大宗氣體指純度要求低于5N(99.999%)、產銷量大的工業氣體,根據制備方式的不同可分為空分氣體和合成氣體;特種氣體指被應用于特定領域,對純度、品種、性質有特殊要求的工業氣體,可分為標準氣體、醫療氣體、電子特氣、激光氣體等,在特種氣體領域,電子特氣占據主要份額,約為60%。

          全球工業氣體行業始于18世紀末,至今已十分成熟,大致可以分為萌芽期、成長期和快速發展期三個階段。萌芽期為18世紀末-20世紀中期,18世紀70年代,法國化學家拉瓦錫成功從空氣中分離出來氮氣和氧氣,成為了工業氣體行業的基礎。20世紀中期,工業氣體生產設備大規模興建,工業氣體產業化,進入成長期。20世紀80年代,電子產業興起推動了特種氣體的發展,同時傳統市場消費增大,推動了工業氣體發展,工業氣體行業進入快速發展期。

          相較于全球,我國的工業氣體行業起步晚,但發展迅速。我國的工業氣體行業起步于建國初期,在20世紀80年代發達國家制造業放緩時,我國制造業正迅速崛起,工業氣體行業隨之逐漸發展起來,進入21世紀后,空氣分離設備技術的突破進一步促進了行業的發展,我國工業氣體行業進入了高速發展階段。

          從產業鏈結構來看,工業氣體行業產業鏈的上游、中游、下游均比較完備。

          產業鏈上游主要是原材料與設備及能源供應商,原材料包括空氣、工業廢氣、化學原材料等,設備主要為氣體生產設備、氣體儲存設備和氣體運輸設備,此外在生產、運輸過程中還需要耗費大量的水電資源和化石能源。

          產業鏈中游為工業氣體供應商,分為自建供氣設備和外包供氣,自建設備供氣指企業自行購買并運營氣體生產設備,通過自行生產以滿足自身用氣需求。外包供氣指企業將供氣業務外包給專業氣體供應商,由其向客戶提供全方位用氣服務的經營模式。相比自建設備,外包供氣具有成本低、供氣穩定性高、資源利用效率高等優點,因此運用更為廣泛。

          產業鏈的下游是應用領域,工業氣體廣泛應用于傳統行業和新興行業中,但在不同行業的需求量和產品技術要求不同。在鋼鐵、石油化工、冶金等傳統行業中,對工業氣體要求技術含量較低,但需求量大,占比約為80%;在電子產品、環保新能源等新興行業中,對工業氣體需求量占比約20%,但對工業氣體純度要求高,技術含量更高。

          產品繁多、產業鏈完備、市場廣闊,工業氣體行業在資本領域被不少人評價為“長坡厚雪”。據億渡數據預測,2022年全球工業氣體行業市場規模為10238億元,2026年有望增長至13299億元;2022年中國工業氣體市場規模為1964億元,2026年有望增長至2842億元。

          02

          行業明珠

          寡頭壟斷,壁壘分明

          在工業氣體領域,電子特氣絕對稱得上是王冠上的明珠。電子特氣是集成電路制造、半導體顯示、半導體器件制造過程中不可或缺的關鍵材料,據北美半導體產業協會(SIA)統計,電子特氣是僅次于硅片材料的第二大半導體材料,金額占比14%。2022年,我國電子特氣市場規模已近200億元。

          當前,無論全球還是國內電子特氣行業,均呈現為外資寡頭壟斷的格局。根據TECHCET的數據,2020年全球電子氣體市場的CR4超過75%,以林德集團、空氣化工、液化空氣和日本太陽日酸為首的海外氣體寡頭占據了全球七成以上的電子特氣市場份額。根據億渡數據,2020年海外寡頭占據了我國84%的電子特氣市場份額,特別是高端電子特氣國內自給率非常低。而國際貿易摩擦、地緣政治沖突以及全球性疫情等因素更是加劇了我國半導體原材料供應鏈的不穩定性,實現半導體領域的電子特氣自給自足的重要性愈發凸顯。

          電子特氣行業寡頭壟斷格局的形成主要來源于較高的行業壁壘,電子特氣的研究、生產和銷售具有技術門檻高、客戶認證周期長、資金投入大等特點。

          技術方面,電子特氣作為半導體行業的第二大原材料,半導體行業對于氣源及其供應系統有著嚴苛的要求,電子氣體的深度提純難度大,而純度是氣體質量最重要的指標。在芯片加工過程中,微小的氣體純凈度差異將導致整個產品性能的降低甚至報廢。而氣體純度每提高一個層次對純化技術就提出了更高的要求,技術難度也將顯著上升。除氣體純度外,國內在氣體包裝物材料的處理技術、尾氣處理回收技術和氣體檢測技術方面與國外均有較大差距。

          客戶認證周期方面,電子特氣的質量對電子產品的精密度影響極大,因此當集成電路、顯示面板、光伏能源、光纖光纜等高端領域客戶對氣體供應商的選擇時,一般會有廠商審核、多輪產品認證等嚴格審核流程,審核認證周期在0.5年-3年,供應商的質量和服務一旦得到認可,客戶考慮審核流程等因素通常不會變更供應商,客戶黏性較強。

          資金投入方面,電子特氣項目具有投資金額大、投資回收期長的特點,項目平均生產周期在2-3年,投入金額基本都超億元規模,平均投資回收期在5-6年,且目前國內企業的資本開支率相比海外巨頭,處于較高水平。

          目前,在國內政策不斷支持下,我國電子特氣企業如華特氣體、昊華科技、中船特氣、凱美特氣、金宏氣體、和遠氣體等在部分產品上已經逐漸實現技術突破,產能開始釋放并逐步進入下游企業供應鏈中。隨著我國企業產能的不斷釋放,電子特氣有望加快國產化進程。

          03

          國產替代大有可為

          今年5月23日,日本政府正式出臺半導體制造設備出口管制措施,將于7月23日起實施,這在一定程度上加快了國內半導體企業加大自研力度實現進口替代,同時也拉動了上游電子特氣需求的不斷增長。

          與全球相比,國內氣體行業起步較晚,盡管近年來國內企業實力逐漸增強,但相比國外巨頭,仍呈現出企業規模較小、研發能力不足、行業內無序競爭、同質化嚴重的狀態。根據浙商證券對中國工業氣體行業的研判,行業內最終將形成2-3家綜合氣體解決方案供應商、5-10家專精電子特氣某些領域的特種氣體提供商、若干家氣體配套設備或系統供應商及工業氣體市場其他重要參與者。

          2023年5月,杭氧股份和盈德控股(氣體動力)發布公告,預計將在3年內完成股權整合,公開資料顯示,氣體動力是中國最大的工業氣體公司,于2017年被太盟投資集團(PAG)收購,并私有化退市;杭氧股份的主營業務為工業氣體和空分設備制造,在國內工業氣體業務方面僅次于氣體動力公司。

          這次強強聯手,業內評價為一次里程碑事件。從全球工業氣體行業發展歷史來看,20世紀90年代,全球市場呈現八大跨國氣體公司及多個區域性氣體公司并存的格局,市場集中度較低,之后林德氣體開展了對瑞典AGA、英國BOC的收購,并與美國普萊克斯合并,成為全球最大的工業氣體公司;法國液化空氣也進行了對美國Airgas的收購。由此,全球工業氣體市場集中度明顯提升,2021年CR2達到41%,由無序競爭逐漸向寡頭壟斷發展。而參考海外經驗,國內工業氣體市場也有望在并購整合中迎來市場集中度的提升,競爭格局將得到改善,同時強強聯合也會在技術研發上起到一定的促進作用。

          龍頭合并,強者恒強,而其他規模相對較小的國內企業專注于各自的細分領域,不斷強化自身優質產品,形成錯位競爭也是加速國產替代的路徑之一。目前國內電子特氣第一梯隊的廠商在各自細分領域已經具有一定優勢,從各企業電子特氣業務的布局來看,不同企業側重生產的氣體種類與應用領域均有所不同。

          國家政策的大力支持也在為電子特氣國產化提速。自2016年,國家明確了電子氣體在“高儲能和關鍵電子材料制造”以及“專用化學品及材料制造”領域內的重點產品定位后,連續頒布一系列扶持性政策文件,向電子特氣產業傾斜和支持。根據《“十四五”規劃和2035遠景目標綱要》相關電子特氣產業發展規劃顯示,國家基于集成電路產業化發展,對其上游關鍵材料電子特氣的技術攻關發展予以支持,同時通過降低相關電子高純材料制造企業的生產經營成本促進行業的發展。

          結 語

          工業是立國之本、強國之基,工業穩則經濟穩。工業氣體行業雖不為大眾熟知,但其發展速度與規模是整個區域工業發展速度和規模的縮影;“卡脖子”既是風險也是機遇,技術突破和品質提升是發展的關鍵,工業氣體行業未來可期。

          - END -

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