常熟超高纯气体[大腾]中泰化工丨特种气体专题报告：电子工业“血液”，国产化势在必行
公司名称：大腾科技（武汉）有限公司
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公司地址：武汉市东湖新技术开发区光谷总部国际2栋26F
联系方式：400-100-9681
公司简介：大腾科技位于武汉光谷自贸片区，公司致力于精细化制造业配套服务，随着近年来国防工业、科学研究、自动化技术、精密检测，特别是微电子技术的发展，国内特种气体的需求不断攀升，公司产品专注于高纯、超纯特种气体相关的高端细分行业，包含稀有气体、电子气体、电光源气体、超高纯气体、标准气体、激光气体、医用气体、食品工业用气体等，同时为高精度气体管道设计安装、技术咨询、检漏维护等。产品广泛应用与军事工业、航空航天、芯片制造、半导体工业、生物医药等等，为用户提供精细化的应用方案。
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摘要观点1：特种气体：现代工业“粮食”。特种气体是工业气体中的一个新兴门类，是随着近年来国防工业、科学研究、自动化技术、精密检测，特别是微电子技术的发展而发展起来的，从应用领域划分，可以划分为电子气体、高纯气体、标准气体。广义的“电子气体”指可用于电子工业生产中使用的气体，是最重要原材料之一，可以分为电子特种气体和电子大宗气体，电子气体广泛应用于离子注入、刻蚀、气相沉积、掺杂等工艺，被称为集成电路、液晶面板、LED及光伏等材料的“粮食”和“源”。观点2：产能转移，下游行业快速发展。特种气体广泛应用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆、新能源汽车、航空航天、环保和医疗等新兴产业领域。集成电路领域，中国大陆集成电路销售规模从2158亿元迅速增长到2018年的6531亿元，复合增速为20.27%，远超全球其他地区；显示面板领域，根据IHS预测，2016年-2025年全球新型显示面板需求面积的CAGR预计将达4%，到2025年增长至2.66亿平方米。观点3：特气市场持续增长。全球特种气体市场保持平稳增长态势，其中亚太地区特种气体需求增长最快，预计2020年市场规模将达到168亿美元，占全球特气比重提升至25.80%。我国特气市场规模由2010年118.14亿元增长至2018年296.49亿元，CAGR为12.19%，预计2024年市场规模可达1087亿元；电子特气市场规模由2010年38.99亿元增长至2018年121.56亿元，预计到2024年我国电子特气市场规模达到230亿元。观点4：外企寡头垄断，国产化势在必行。电子特气行业具有较高的进入壁垒，空气化工、林德集团、液化空气和大阳日酸等四大公司控制着全球90%以上的市场份额，呈现寡头垄断的格局。在国内市场，海外四大气体巨头控制了我国电子特气市场88%的份额，国内气体公司市场份额合计仅占12%，国内企业占比较低。目前国内雅克科技、中船重工718所、华特气体、昊华科技等企业陆续突破，未来有望逐渐实现进口替代。投资建议：随着下游半导体行业转移，相关企业有望快速放量，建议关注雅克科技、华特气体、昊华科技、金宏气体、和远气体、南大光电等。风险提示事件：特种气体研发不及预期，下游客户认证不及预期。1特种气体概况1.1 工业气体：工业“血液”工业中，把常温常压下呈气态的产品统称为工业气体。工业气体是现代工业的基础原材料，在国民经济中有着重要的地位和作用，工业气体行业原材料是空气、工业废气、基础化学原料等，其上游行业是气体分离及纯化设备制造业、基础化学原料行业、压力容器设备制造业等。下游领域包括集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏、医疗健康、节能环保、新材料、新能源、高端装备制造等新兴行业以及冶金、化工、机械制造等传统行业，对国民经济的发展有着战略性的支持作用，因此被喻为“工业的血液”。根据制备方式和应用领域的不同，工业气体可分为大宗气体和特种气体，大宗气体主要包括氧、氮、氩等空分气体及乙炔、二氧化碳等合成气体，特种气体品种较多，主要包括电子特种气体、高纯气体和标准气体等。1.2 特种气体：现代工业“粮食”特种气体是工业气体中的一个新兴门类，是随着近年来国防工业、科学研究、自动化技术、精密检测，特别是微电子技术的发展而发展起来的。20世纪80年代，电子产业的兴起推动特种气体的需求提高，外资开始通过收购、新设等方式建立气体公司进入中国气体市场，向国内气体用户提供气体产品，随着气体供应商供气模式的引入，国内企业原有的气体车间、气体厂和供气站等纷纷发展为独立的气体公司，国内特种气体市场逐步发展起来。从应用领域划分，特种气体主要有电子气体、高纯气体和标准气体三种，广泛应用于电子半导体、化工、医疗、环保和高端装备制造等领域。其中，电子气体是指用于半导体及其它电子产品生产的气体，目前，我国电子气体品种基本齐全，但数量和质量与发达国家相比，尚有较大差距；高纯气体通常指利用现代提纯技术能达到的某个等级纯度的气体，对于不同类别的气体，纯度指标不同，大多用于超大规模集成电路及分离器件、光电子等高科技领域；标准气体严格意义上应称为标准校正气体，是一种高度均匀，稳定性良好和量值准确的气体，可分为单元标准气体和多元标准气体，目前标准气基本满足了我国石油、化工、环保、传感器校核等诸多领域的需求，但对活性较强的标准气，国内尚无法彻底解决量产问题。在2018年我国特种气体年销售额中，电子行业约占41%，石油化工约占39%，医疗环保约占10%，其它约占10%。1.3 电子气体：电子工业“血液”广义的“电子气体”指可用于电子工业生产中使用的气体，是最重要原材料之一，狭义的“电子气体”特指可用于电子半导体领域生产的特种气体。电子气体可以分为电子特种气体和电子大宗气体。电子气体在电子产品制程工艺中广泛应用于离子注入、刻蚀、气相沉积、掺杂等工艺，被称为集成电路、液晶面板、LED及光伏等材料的“粮食”和“源”。1.4电子气体地位日益凸显近年来，随着电子工业的快速发展，电子气体在半导体行业中的地位日益凸显。在微电子、光电子器件生产过程中，从单个芯片生成到最后器件的封装，几乎每一步、每一个环节都离不开电子气体，在不同的电子应用领域中，电子特种气体和电子大宗气体的成本占比略有不同。其中，集成电路领域，电子特种气体和电子大宗气体各自占比50%。电子气体的质量很大程度上决定了半导体器件性能的好坏。电子气体纯度每提高一个数量级，都会极大地推动半导体器件质的飞跃。电子气体是仅次于大硅片的第二大市场需求半导体材料，电子气体在2016年的半导体材料市场占比达14%。随着半导体产业的发展，电子气体市场也随之增长。电子特种气体的下游应用领域主要为电子半导体领域，具体又分为光伏、光纤通信、LED、液晶面板和集成电路，电子特气市场需求与下游产业景气度关联度较高。2018年中国集成电路、显示面板、光伏三大下游对电子特气的需求占比超过90%。1.5电子特气在电子产业的应用1）电子气体在集成电路领域的应用特种气体是半导体材料制造过程不可缺少的基硅性支撑材料，处于半导体产业链的上游，被称为半导体的“源”，主要应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。化学气相沉积(CVD)：是通过气体混合的化学反应，在硅片表面沉积一层固体膜的工艺，通常包括气体传输至沉积区域、膜先驱物的形成、膜先驱物附着在硅片表面、膜先驱物粘附、膜先驱物扩散、表面反应、副产物从表面移除、副产物从反应腔移除等八个主要步骤。化学气相沉积常用的特种气体包括:SiH4、DCS、TCS、SiCl4、TEOS、NH3、N2O、WF6、H2、O2。刻蚀：是采用化学和物理方法，有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程，刻蚀的目的是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形，可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。硅片的刻蚀气体主要是氟基气体，包括CF4、CF4/O2、SF6、C2F6/O2、NF3等，但由于其各向同性，选择性较差，因此改进后的刻蚀气体通常包括氯基(Cl2)和溴基(Br2、HBr)气体。铝和金属复合层的刻蚀通常采用氯基气体，如CCl4、Cl2、BCl3等。掺杂：是将需要的杂质掺入特定的半导体区域中，以改变半导体电学性质，形成pn结、电阻、欧姆接触等。常用的三价掺杂气体有B2H6、BBr3、BF3等，常用的五价掺杂气体有PH3、POCl3、AsH3、SbCl5等。2）电子气体显示面板领域应用薄膜晶体管（TFT）和液晶显示器（LCD）具有体积小、重量轻、低辐射、低耗电量、全彩化、速度快、对比度和亮高、屏幕观察角度大、分辨率高等优点，是目前主流的平面显示设备。TFT/LCD的生产包括TFT阵列(包括薄膜、光刻、刻蚀)、彩色滤光片(包括黑矩阵膜、红绿蓝膜、透明导电层)、面板、模组等工序。薄膜工序，通过化学气相沉积，在玻璃基板上沉积SiO2、SiNx、a2Si、n型a2Si薄膜，使用的特种气体有SiH4、PH3、NH3、NF3等；干法刻蚀工序，在等离子气态氛围中选择性腐蚀基材，通常采用SF6、HCl、Cl2等气体。3）电子气体在太阳能电池中的应用太阳能电池分为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池分为非晶硅(a-Si)薄膜和非晶/微晶硅(a-Si/μc-Si)叠层薄膜。晶体硅电池片生产中的扩散工艺用到POCl3和O2，减反射层PECVD工艺用到SiH4、NH3，刻蚀工艺用到CF4；非晶硅太阳能电池在LPCVD沉积TCO工序用到DEZn、B2H6；非晶/微晶硅沉积工序用到SiH4、PH3/H2、TMB/H2、CH4、NF3等。2下游需求旺盛，引领特气行业高增长2.1 下游产业发展迅速，引领特气行业高增长我国特种气体行业在2006年后进入快速发展阶段，广泛应用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆、新能源汽车、航空航天、环保和医疗等新兴产业领域，在《十三五国家战略新兴产业发展规划》等产业政策的推动下，特种气体的下游产业迅速发展，同时产业创新、技术迭代带来新工艺和新产品等，不仅在规模上增加了特种气体的需求，也进一步拓宽了特种气体的应用领域，不断产生新的特种气体产品需求。1）半导体行业：产业链向国内转移，市场持续增长半导体产业向国内转移。从区域分布看，根据WSTS统计数据，亚太地区市场规模占全球市场的比例不断提高，亚太与日本市场合计约占全球半导体市场的70%左右，2017年，全球半导体市场规模为4122.21亿美元，同比增长21.6%，2018年全球半导体市场保持增长势头，市场规模达到4779.40亿美元，同比增长15.90%；从芯片销售额看，根据WSTS发布的数据，2016年中国半导体消费额1075亿美元，占全球总量的32%，已成为全球的半导体消费市场。随着国内制造业环节快速发展，以及国内巨大的消费市场和劳动力人口优势，半导体产业将加快向国内转移，世界市场份额不断向中国集中。半导体行业持续增长。全球半导体市场规模近年来增速平稳，2012-2018年复合增速8.23%。其中，中国大陆集成电路销售规模从2158亿元迅速增长到2018年的6531亿元，复合增速为20.27%，远超全球其他地区，全球半导体产业加速向大陆转移。2014年国家发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》并设立了投资产业基金，根据规划我国集成电路销售额平均增速将保持在20%，因此半导体集成电路电子用气市场规模有望快速增长。2）显示面板行业：尺寸大型化发展，市场平稳增长全球显示面板行业稳定增长。全球平板显示产业保持平稳增长，业态发展呈现尺寸大型化、竞争白热化、转移加速化和产品定制化等特点，受益于电视平均尺寸增加以及大屏手机、车载显示和公共显示等需求的拉动，根据IHS预测，2016年-2025年全球新型显示面板需求面积的CAGR预计将达4%，到2025年增长至2.66亿平方米。我国面板显示行业市占率不断提升。受益于国家政策的支持，我国面板显示行业逐渐发展起来，在全球的市占率也逐步提高，2011年中国大陆大尺寸面板占全球比例约为1%，经过多年的发展，2018年上升至42%，大尺寸面板产能为78