賣水是一個回報很高的行業，毛利率一度達到 60%，而賣氣，或許也是一個好生意。作為最大的工業氣體供應商，法國液化空氣集團近年毛利率持續保持在 60% 以上，近 12 個月毛利率也達 55%。

硬科技領域，氣體極少會被談及，但它比想象中要重要得多。去年，地緣政治摩擦導致氖氣價格飆升 20 倍，即便是如此天價，依然賣到搶手。這是因為電子氣體對現代智能制造來說，就相當于是人與空氣的關系，沒有它一切生產也將會隨之停擺。

時間來到現在，在國產電子氣體逐漸加大產能之下，氖氣價格已經出現明顯下跌 ^[1]，那么國產現在究竟發展到哪一步了？

付斌 | 作者

李拓 | 編輯

幾十種口糧喂出來的產品

任何電子產品都逃不開電子氣體，它是重要的基礎性原材料，被喻為工業制造的“血液“或”糧食”。

廣義上，任何用于電子工業生產的氣體，都歸屬于電子氣體范疇，而在狹義上，電子氣體又特指半導體行業所用電子特種氣體。^[2]

行業中，更偏向于廣義的解釋。在《戰略性新興產業分類 （2018）》中，電子專用材料制造重點產品部分將電子氣體分為電子特種氣體和電子大宗氣體兩大類 ^[3]，二者對制造都極為重要。

電子大宗氣體與特種氣體應用廣泛，涉及集成電路制造、光伏制造、顯示面板制造等領域，不同領域間所用氣體存在一定交集：

• 電子大宗氣體多充當環境氣、保護氣、載氣，用于高溫熱退火、保護氣體、清洗氣體等環節，常見氣體包括氮氣（N₂）、氫氣（H₂）、氧氣（O₂）、氬氣（Ar）、氦氣（He）；

• 電子特種氣體貫穿半導體和微電子工業各個工藝流程，如清洗、沉積、光刻、刻蝕、離子注入、成膜、摻雜等環節，常見氣體包括硅烷（SiH₄）、鍺烷（GeH₄）、溴化氫（HBr）、磷化氫（PH₃）、砷化氫（AsH₃）、乙硼烷（B₂H₆）、一氧化二氮（N₂O）、六氟化硫（SF₆）、六氟化鎢 (WF₆)、三氟化氮（NF₃）、四氟化碳（CF₄）、三氯化硼（BCl₃）、三氟化硼（BF₃）、三氟甲烷 (CHF₃)、六氟乙烷 (C₂F₆)、二氯二氫硅烷（Si₂H₂Cl）、四氟化硅 (SiF₄)、正硅酸乙酯 [(C₂H₅O)₄Si]、八氟丁烷 (C₄F₈)、高純氨氣（NH₃）、高純氯氣（Cl₂） 等。^[7]

其中，三氟化氮（NF₃）、硅烷（SiH₄）和氨氣（NH₃）是集成電路制造、光伏制造、顯示面板制造領域的三大主要氣體。

需要強調的是，電子氣體在薄膜沉積環節能夠發揮不可取代的作用，是形成薄膜的主要原材料之一，比如說，多晶硅便是由硅烷（SiH₄）沉積所得。

打個比方來說，就像利用物理或化學的方法，將電子氣體變成固體，從空中均勻地撒下，最終形成一層薄如白紙的膜，隨后精細的電路都會繪制在這張白紙上。^[8]

電子產品都是大胃王，一款產品需要幾十甚至上百種電子氣體。以集成電路為例，涉及電子氣體約 100 多種，核心工段約 40~50 種 ^[10]。雖然每種氣體用量并沒有很大，但種類繁多，整體用量就變大了。從全球市場占比來看，硅烷約為 22%，三氟化氮為 13%，離子注入氣為 10%，氟碳類為 6%，六氟化鎢為 4%，笑氣為 4%，鍺烷為 3%，高純氨為 3% 以及大量其它氣體。^[11]

造不同的產品，對電子氣體的要求也不同，其中用于制造集成電路的電子氣體規格最高。通常，光伏能源、光纖光纜領域審核認證周期為 0.5 年~1 年，顯示面板為 1 年~2 年，集成電路領域則需 2 年~3 年。^[12]

以當前電子氣體市場來看，集成電路市場最具活力、最先進、最具競爭力，太陽能制造商則需要能夠同時提高產量、提高電池效率、降低制造成本的電子氣體供應方法，平板顯示屏制造商需要大規模的超純氣體供應。^[13]

工業氣體本身是一個較為傳統行業，加了一個前綴的電子氣體又有何不同？相比傳統的工業氣體，電子氣體要求更嚴格，技術難點更多，具體包括：

電子產品都是潔癖

電子氣體對純度的要求比其它行業要高得多。任何微小的氣體純凈度差異，如氧氣、水分、金屬、顆粒等雜質，都會導致產品性能降低甚至報廢。為保證成品質量，電子氣體要同時滿足超純和超凈兩個要求。

純度是電子氣體質量最重要的指標。通常，行業會使用 N 來衡量純度，N 前面數字越大純度越高。電子氣體純度往往要達到 5N 以上級別，甚至需要達到 6N、7N 以上。此外，電子氣體還要將金屬元素雜質含量凈化到 10^-9 級~10^-12 級。

對產品來說，電子氣體一定是越純越好。就拿集成電路來講，制程工藝已從 28nm、14nm、7nm、5nm 提升至 4nm / 3nm，這意味著任何肉眼不可見的細小差別都能對生產造成影響，更純的電子氣體才能保證生產的器件在性能、集成度、成品率等方面不會出現差錯。^[15]

不過，看似只是在小數點后增加一位數字，實際會是一次技術大升級。越純的東西，越難造，電子氣體純度等級每提高 1N，意味著粒子、金屬雜質含量濃度需要降低一個數量級。

為了追求更極致的純，電子氣體生產全流程都將迎來技術升級，涉及氣體合成、分離與提純、混配（如為混合氣）、容器處理、充裝、分析檢測等工序，相關技術包括氣體合成、深度純化、混合氣配置、ppm / ppb / ppt 級雜質的分析檢測技術、配套器件及氣瓶和管路。

不同氣體特性千差萬別，任何環節都不能疏漏。簡單來說，氣體供應商首先會對上游原料工業氣進行全面分析，其次根據雜質成分復雜程度設計生產工藝和設備，最后采用在線自動監控設備進行高精度分析。 ^[12]

能造也得能運

電子氣體的運輸要求比傳統行業要高得多。首先，高純度氣體從出廠到實際生產的路途或許很近又或者很遠，中途都會有污染風險，在電子氣體生產和運輸中，需借助專業的包裝存儲容器、氣體輸送管線、閥門和接口，以保證氣體純度，并嚴格按照安全生產、安全運輸等規程操作 ^[16]；其次，一些電子氣體特性不穩定，長時間運輸還會帶來自發分解，亦或是強腐蝕性帶來的雜質含量提高的問題；另外，許多電子氣體本身還是被人熟知的劇毒氣體，這種危險化學品的包裝、運輸擁有嚴格的規定。

不得不說，種種難題必然會造成成本的提升。比如說，現階段我國的大部分高端氣體幾乎完全依賴進口，進口繁瑣的手續與長周期使得氣體價格比國產氣體貴 2~3 倍甚至更多。^[17]

當然，除了長距離運輸，電子氣體行業也擁有一種 TGM（全面氣體及化學品運維管理服務）的供氣模式。簡單解釋，就是為客戶提供全流程的供氣服務。不過，該模式要求公司具備現場制氣經驗、專業性和安全管控能力 ^[18]，并不是想做就能做。

用完可別扔

當電子氣體竭盡一生，并不意味著終點，必然要面對尾氣處理問題。直接排放沒有經過完全處理的尾氣會對環境造成極大影響，同時也是一種資源浪費，經過回收提純，電子氣體又將重新投入生產中。

比較典型的氣體包括：二氧化碳與氧化亞氮是典型的溫室氣體，經回收提純后可用于半導體、生物醫藥、食品加工等行業生產；氫氣和天然氣經回收提純后是很好的清潔能源，可用于半導體生產；氯化氫和氯氣具有較強的腐蝕性和毒性，經回收提純可應用于半導體蝕刻、外延、晶體生產等多個環節。^[10]

在節能減排與碳中和要求下，亦對尾氣處理與回收技術提出了更高的技術要求。

壟斷市場中找生意

電子氣體是賺錢生意。雖然企業間產品品種結構、下游用氣細分市場、供氣方式存在差異，且整體利潤率與原材料價格、能源供應、電價、市場需求與市場競爭直接掛鉤，但行業整體毛利率較高。

從生產總成本上來看，電子氣體的占比很低，但它能撬動較為穩定的市場。比如說，電子氣體僅占芯片總成本的 5%~6%^[19]，但下游廠商對電子氣體的需求具有剛性和穩定性，導致對價格的敏感度較低，從而使電子氣體擁有較強的成本轉嫁能力。

不僅如此，電子大宗氣體與電子特種氣體在整個市場上都有穩定的市場。

數據顯示，我國電子大宗氣體 2020 年市場規模為 1632 億元，同比增長 10.49%，預計 2023 年有望突破 2000 億元，達到 2172.2 億元，由于細分行業壁壘高，目前國產化率較低 ^[20]；2021 年中國特種氣體市場規模預計達 342 億元，其中電子特氣預計達 216 億元，電子特氣占特種氣體接近 6 成。^[21]

不過，想要拿走這份錢，沒有想象中那樣容易。縱觀整個電子氣體的發展史，遵循著由低純度向高純度、由百花齊放向整合并購的路線發展，至今已成為技術密集型行業，具備較高行業壁壘，對氣源及供應系統有著嚴苛要求 ^[22]。我國電子氣體行業萌芽于上世紀 80 年代，起步較晚，始終與國際先進產品存在代差。

自 21 世紀初至今，全球電子氣體市場持續保持較高的集中度，目前，美國空氣化工、德國林德集團、法國液化空氣、日本大陽日酸四家海外巨頭占據了全球約九成市場。^[21]

我國所使用的電子氣體也以外資為主，雖然國內部分企業已具備生產高純電子氣體的能力，卻很難進入集成電路領域 ^[23]，集成電路所用的電子特氣我國僅能生產約 20% 品種 ^[24]，國產化率不足 15%^[25]。與此同時，國內高端電子特氣幾乎全部依賴進口。^[26]

雖然前路困難，但發展勢在必行，僅從價格上來說，國內高純電子氣體的平均價格便能達到國際的 60% 左右。^[27]

國產的錢途在哪里

迄今為止，國內電子氣體玩家分為三類：

• 第一類是以工業氣體為主營業務，產品覆蓋到部分品種電子氣體，代表公司有華特氣體、金宏氣體；

• 第二類是專注深耕電子特氣的公司，代表公司有派瑞特氣、昊華科技、華宇同方；

• 第三類是電子材料平臺型公司，除電子氣體外，業務還涉及其它電子材料，代表公司有雅克科技、南大光電。^[28]

對比國內外發展情況，國際廠商供應客戶均為尖端制造廠商，產品品種覆蓋面更廣，供氣模式也更豐富，大部分可提供 TGM 供氣模式。國內則缺乏高端氣體技術，同時僅少部分公司擁有 TGM 模式。

從技術角度來看，雖然我國已在氣體提純技術、容器處理技術、氣體充裝技術和檢測技術上達到國際通行標準 ^[30]，但整體水平仍與國際存在差距：

• 大宗氣體生產方面，我國在凈化材料核心技術上與國際有差距；

• 特種氣體生產方面，我國整體技術不過關，并呈供應短缺狀態；

• 管路、閥門及包裝物等金屬表面處理方面，我國內在制造材料和包裝

• 內部處理技術與國際有明顯差距，此外超高純氣用容器和管道以進口為主；

• 尾氣處理與回收技術方面，市場基本被外資壟斷；

• 氣體檢測技術方面，我國已掌握基礎的氣相色譜法和化學分析法，部分超痕微量分析檢測技術與國際差距大。^[31]

從投融資市場上來看，電子氣體的熱度并不是很高，近兩年內相關事件屈指可數，同時新晉公司業務普遍以單一幾種氣體為主要業務和市場切入點。

對于國內氣體發展情況，果殼硬科技團隊認為：

• 原料供應是不得不考慮的問題，事實上，部分氣體地理分布極度不均勻，比如說，截至 2021 年底，美國已探明氦氣總資源量占全球的 35.33%^[32]，而美國也掌握了全球 43.6% 的氦氣產量 ^[33]，國內應注意特定氣體原料供應，同時也應盡可能地建立多種供應渠道；

• 電子大宗氣體與電子特種氣體在需求量上相當，兩條產線都值得關注，目前國內經營較為分散，國際龍頭企業則在氣體供應品種上極為全面，相關能力是由并購整合而成，同時持續鯨吞中小型企業或其它公司業務，可以預見的是，未來國內也避免不了整合的大趨勢，彼時馬太效應或會逐步加重；

• 大宗氣體方面，由于自建供氣裝置前期投入大，供給應由自建向外包轉型，數據顯示，2019 年中國工業氣體外包率約 55%，同期發達國家外包率則為 80%；^[29]

• 特種氣體方面，國際廠商基本均采用 TGM 供氣的商業模式，且較為壟斷，雖然國內已有少部分廠商已有 TGM 模式，但仍需進一步靠攏；

• 電子氣體屬于技術密集型行業，研發難度大，專家建議與高等院校及科研機構加強合作，探索建立電子氣體技術創新中心，此外，氣體供應商可與電子元器件、軟件、整機企業合作聯動，通過戰略聯盟、資本合作、技術聯動的方式實現群體躍升；^[22]

• 電子氣體標準化有助于行業統一發展，目前我國已制定三氟化氮、三氯化硼、六氟丁二烯和氟甲烷相關新標準，這些標準將很快實施；^[30]

• 政策為市場創造了更多機會，比如說，在工信部發布的《重點新材料首批次應用示范指導目錄 (2019 版)》中，高純氯氣、三氯氫硅、氯化氫、氧化亞氮等已被列為重點新材料。^[28]

總結來說，國產電子氣體整體在高端氣體上存在缺口，且在充裝技術、尾氣處理與回收、檢測技術、供應模式上還有突破空間。

而通過多年與外資企業交往，國內企業已普遍認為，外資企業可通過交貨期限拖延及定價限制國產 ^[34]。現如今，打破壟斷已成共識，而行業也不應該被一口氣扼住喉嚨。

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本文來自微信公眾號：果殼硬科技 （ID：guokr233），作者：付斌

總結

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