20160926-中国银河-化工行业深度报告_关键电子化学品系列报告之电子特气_小荷才露尖尖角_36页_1mb

石化化工行业电子特气研究报告总结

核心内容

电子特气是半导体制造中不可或缺的关键材料，被称为半导体材料的“粮食”和“源”。它几乎参与了芯片生长到封装的每一个环节，成本占IC材料总成本的5%-6%，对半导体器件性能影响深远。电子气体纯度每提高一个数量级，对半导体器件性能的提升具有质的飞跃。

主要观点

1. 电子特气技术壁垒高：

   • 深度提纯技术难度大，如硅烷纯度由4N提纯至6N需要解决普通杂质和金属元素的净化问题。
   • 包装和储运技术落后，导致二次污染风险。
   • 分析检验技术落后，国内重视不足。

2. 国产化进展显著：

   • 国内部分产品如高纯硅烷、高纯氨、高纯笑气、氘气等已实现突破。
   • 8英寸晶圆厂的特种气体国产化率已达到30%以上。
   • 国产化仍面临规模小、服务不足、低价竞争、利润薄等问题。

3. 重点上市公司：

   • 南大光电和巨化股份是主要的电子特气上市公司。
   • 南大光电已具备高纯磷烷、高纯砷烷的生产能力。
   • 巨化股份计划投资10.75亿元建设高纯电子气体和含氟特种气体项目。

关键信息

• 电子气体分类：

  • 一般气体（如N₂、H₂、O₂、Ar、He）和特殊气体（如SiH₄、PH₃、AsH₃、NF₃等）。
  • 按用途可分为外延晶体生长气、掺杂气、刻蚀气、化学气相沉积气等。

• 气体纯度标准：

  • 普通气体：3N（≤1000×10⁻⁶）。
  • 纯气体：4N（≤100×10⁻⁶）。
  • 高纯气体：5N（≤10×10⁻⁶）。
  • 超高纯气体：6N（≤1×10⁻⁶）及以上。

• 主要制造技术：

  • 气体分离技术：精馏法、吸附法、膜分离法。
  • 气体提纯技术：化学反应法、选择吸附法、低温精馏法、薄膜扩散法。
  • 气体检测技术：从常量级发展到ppm、ppb、ppt级。
  • 气体混配技术：混合多种气体以满足不同工艺需求。
  • 容器处理技术：高压蒸汽清洗、超纯水清洗、机械抛光、分子泵负压置换等。
  • 气体充装技术：需符合安全标准，定期检验保障安全。

行业现状与挑战

• 国内现状：

  • 国内电子气体企业规模小，服务能力有限，多通过低价竞争。
  • 国内部分电子气体如高纯硅烷、磷烷、砷烷、NF₃等已进入市场，但整体仍依赖进口。
  • 国家已开展02专项支持电子气体研发，但仍需时间实现大规模国产化。

• 主要风险因素：

  • 电子产品需求增长低于预期。
  • 技术进步和进口替代进程低于预期。

应用领域分析

一、半导体芯片行业

• 制程：

  • 包括晶圆制造、外延沉积、光刻、刻蚀、掺杂、化学机械研磨、晶圆检测等。

• 电子气体应用：

  • 外延沉积：使用SiH₄、SiH₂Cl₂、SiCl₄等。
  • 刻蚀：常用CF₄、SF₆、C₂F₆、NF₃等。
  • 掺杂：使用AsH₃、PH₃、BF₃、BCl₃等。

• 市场规模：

  • 8英寸晶圆厂年使用气体量约为5000瓶，市场规模约20亿元。
  • 12英寸晶圆厂对气体纯度要求更高，通常为6N以上，国内尚无法满足。

二、半导体照明行业（LED）

• 制程：

  • 与半导体集成电路类似，包括外延片和芯片制造。

• 电子气体应用：

  • 外延用气：SiH₄、NH₃、PH₃、NF₃等。
  • 掺杂扩散、离子注入、蚀刻清洗、化学气相沉积等均需电子气体。

• 市场规模：

  • 2008年至2015年，LED行业产值由16亿元增长至130亿元。
  • 国内主要供应大宗气体如O₂、N₂、Ar、He等，部分高纯气体仍依赖进口。

三、平板显示行业（TFT-LCD）

• 制程：

  • 阵列制程（前段）、组立制程（中段）、模组制程（后段）。

• 电子气体应用：

  • CVD非金属膜沉积：使用SiH₄、NH₃、NF₃等。
  • 溅射金属膜沉积：使用Ar等惰性气体。
  • 刻蚀工艺：使用CF₄、SF₆、HCl等。

• 市场规模：

  • 国内TFT-LCD企业已进入全球前十，但上游材料仍依赖进口。
  • 国内部分气体如Cl₂已实现国产化，但仍需进一步提升。

四、太阳能电池行业

• 制程：

  • 晶体硅太阳能电池制程包括扩散、刻蚀、减反射膜沉积等。
  • 薄膜太阳能电池包括非晶硅和非晶/微晶硅叠层工艺。

• 电子气体应用：

  • 晶体硅电池：使用SiH₄、NH₃、CF₄等。
  • 薄膜电池：使用SiH₄、PH₃/H₂、NF₃等。

• 市场规模：

  • 太阳能电池市场广阔，技术发展迅速。
  • 国内主要依赖进口，但部分气体如Cl₂已实现国产化。

国际与国内主要厂商

• 国际主要厂商：

  • 美国空气化学、普莱克斯集团、法国液化空气集团、林德集团等。

• 国内主要厂商：

  • 中昊光明化工院：中国最大品种最全的气体生产商。
  • 中船重工第七一八研究所：专注特种气体研发。
  • 南大光电：国内首个MO源自主生产商，打破国外垄断。
  • 巨化股份：氟化工全产业带动高质量含氟气体生产。
  • 北京绿菱气体科技有限公司：特种气体研发与生产。

投资与展望

• 股票价格表现催化剂：

  • 电子产品升级换代加速，人工智能、可穿戴设备、虚拟现实等产业快速发展。

• 投资建议：

  • 电子特气行业前景广阔，但需克服技术、规模和服务等瓶颈。

• 未来展望：

  • 随着技术进步和政策支持，国内电子气体有望实现大规模国产化。
  • 未来5-10年内，中国有望形成一到两家国际知名的电子气体企业。

总结

电子特气作为半导体制造的核心材料，其发展对整个产业链具有深远影响。尽管国内已有部分突破，但整体仍面临技术壁垒高、规模小、服务不足等问题。随着国家政策的支持和市场需求的增长，电子特气国产化前景广阔，但需持续投入和优化。未来，电子特气行业将迎来更多发展机遇，成为半导体产业链中不可或缺的一部分。