電子特氣布局長遠(yuǎn)

柏元灝

電子特氣市場技術(shù)門檻較高，體量雖然有限卻是決定半導(dǎo)體等領(lǐng)域發(fā)展的重要因素。電子特氣領(lǐng)域的國產(chǎn)化被視為我國芯片自主的重要戰(zhàn)場與又一次亟待把握的機遇。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上我國占據(jù)重要地位，這也是我國電子特氣市場增速遠(yuǎn)高于全球增速的重要原因。“十四五”期間我國晶圓制造生產(chǎn)線及產(chǎn)能將繼續(xù)提升，從而帶動電子氣體市場需求快速增長，國內(nèi)電子氣體企業(yè)迎來難得的市場空間和拓展市場的契機，國內(nèi)晶圓制造企業(yè)與本土電子氣體公司的有效聯(lián)動與合作意義重大，利用好半導(dǎo)體的高景氣度將有助于國產(chǎn)電子特氣加速發(fā)展。

電子工業(yè)的“血液”

電子特氣，即電子特種氣體，在電子產(chǎn)品制程工藝中廣泛應(yīng)用，涉及半導(dǎo)體、顯示面板、太陽能、LED等行業(yè)。如半導(dǎo)體制造就需使用到電子大宗氣體如氮氣、氫氣、氬氣、氦氣、氧氣和二氧化碳等，以及電子特氣如氖氣、氪氣、氙氣等。這些氣體被稱為半導(dǎo)體制造的“血液”，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈中僅次于大硅片的第二大市場需求，在半導(dǎo)體用材料市場占比達(dá)到14%，每年用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的電子特氣價值超過50億美元。乃至于狹義的“電子氣體”就是特指電子半導(dǎo)體行業(yè)用的特種氣體。

電子特氣貫穿應(yīng)用于半導(dǎo)體和微電子工業(yè)的各個工藝流程，從單個芯片生成到最后器件的封裝，幾乎每一個環(huán)節(jié)都離不開電子氣體，如芯片制造中的清洗、沉積/CVD、光刻、刻蝕、離子注入、成膜等工藝，電子特氣都參與其中。電子特氣的重要性在于，其對半導(dǎo)體器件性能好壞起著決定性作用，如性能、集成度、成品率等。為保證半導(dǎo)體器件的質(zhì)量，特種氣體產(chǎn)品要同時滿足“超純”和“超凈”的要求，“超純”要求氣體純度達(dá)到4.5N、5N甚至6N、7N，作為特種氣體的核心參數(shù)，純度每提升1N，粒子、金屬雜質(zhì)含量濃度每降低一個數(shù)量級，都將帶來工藝復(fù)雜度和難度的顯著提升。隨著半導(dǎo)體領(lǐng)域技術(shù)的快速更迭，制程技術(shù)從28nm、14nm、7nm到5nm漸次提高，對特種氣體的純度、混配精度等要求持續(xù)提升。

電子特氣技術(shù)包括氣體的合成、深度純化、混合氣配置、ppm/ppb/ ppt級雜質(zhì)的分析檢測技術(shù)、配套器件及氣瓶和管路。電子氣體的包裝與儲運技術(shù)也決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量，在其生產(chǎn)和運用中，需有相應(yīng)的包裝存儲容器、氣體輸送管線、閥門和接口，以保證氣體的純度。半導(dǎo)體行業(yè)下游客戶對氣體供應(yīng)商的選擇非常嚴(yán)格，氣體供應(yīng)商的產(chǎn)品需要取得客戶認(rèn)證，通常光伏能源、光纖光纜領(lǐng)域的審核認(rèn)證周期為半年到一年，顯示面板通常為一到兩年，集成電路領(lǐng)域的認(rèn)證周期長達(dá)兩到三年。長認(rèn)證周期與強客戶粘性對于新進(jìn)入者形成較高的客戶壁壘。

行業(yè)集中度極高是電子特氣領(lǐng)域的特色，美國空氣化工、法國液化空氣、日本酸素、德國林德集團(tuán)等海外巨頭占據(jù)全球電子特氣市場9成左右的份額，我國市場上外資巨頭也控制著相當(dāng)高的份額，半導(dǎo)體領(lǐng)域的電子特氣國產(chǎn)化率一度不足15%。從產(chǎn)品種類上看，據(jù)中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，目前用于集成電路生產(chǎn)的電子特氣，我國僅能生產(chǎn)約20%的品種。

國產(chǎn)化邁向新高度

經(jīng)過多年積淀發(fā)展，我國電子特氣企業(yè)已在高純砷烷、磷烷、硅烷、含氟氣體等價值量較高的領(lǐng)域中實現(xiàn)技術(shù)突破，逐步進(jìn)入臺積電、英特爾、德州儀器、中芯國際、長鑫存儲等半導(dǎo)體制造廠商，Osram、三安光電等LED芯片廠商，以及京東方、惠科集團(tuán)等顯示面板廠商的供應(yīng)鏈中。2020年發(fā)布的《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，明確電子特氣成為國家產(chǎn)業(yè)投資的重點目標(biāo)。

如今我國已發(fā)展成為特種氣體的供應(yīng)國之一，《2021年稀有氣體進(jìn)出口信息》的數(shù)據(jù)顯示，2021年我國氖氣出口量為6.5萬立方，氪氣出口量為2.5萬立方，氙氣出口量為900立方，部分產(chǎn)品已實現(xiàn)自主可控。不過，業(yè)界人士指出，我國電子特種氣體行業(yè)在國際上的競爭力仍受限于企業(yè)規(guī)模、資金實力、研發(fā)能力、人才團(tuán)隊、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面的問題。特別是相當(dāng)部分的國產(chǎn)氣體公司產(chǎn)品較為單一，純度級別有待提高，在集成電路、液晶面板、LED、光纖通信、光伏等高端領(lǐng)域，相關(guān)特種氣體產(chǎn)品仍存在進(jìn)口依賴。

某種程度上，海外巨頭的發(fā)展軌跡我國企業(yè)可以適度復(fù)刻，空氣化工通過不斷收購其他國家和地區(qū)的氣體公司完成了全球化布局，鞏固了市場地位；日本酸素同樣通過并購實現(xiàn)了歐洲業(yè)務(wù)的拓展，最終搭建了其工業(yè)氣體業(yè)務(wù)的全球網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)電子特氣企業(yè)的并購已經(jīng)有所動作，通過合理整合、布局增強區(qū)域乃至全球競爭力值得期待。電子特氣行業(yè)單品市場容量小，開發(fā)單一產(chǎn)品很難實現(xiàn)企業(yè)做大做強的目的，收購整合發(fā)展平臺型企業(yè)或是未來行業(yè)發(fā)展的方向。

中國船舶集團(tuán)有限公司第718研究所副所長郭建增建議國家應(yīng)加大對電子特種氣體產(chǎn)業(yè)的扶持力度，以推動國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，保障國家產(chǎn)業(yè)鏈安全，“相關(guān)部委應(yīng)進(jìn)一步加大對規(guī)模大、產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良、符合國家未來電子材料領(lǐng)域長期發(fā)展的優(yōu)秀企業(yè)的支持力度，爭取早日培育出具有國際氣體標(biāo)桿水平的中國電子氣體企業(yè)，助力我國電子氣體產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。”然而國產(chǎn)電子特氣的競爭焦點不在供應(yīng)，而在市場。芯謀分析師王立夫提醒不能讓電子特氣領(lǐng)域的貿(mào)易型企業(yè)擠占了技術(shù)自研型企業(yè)的市場，“我們需要的是掌握核心技術(shù)的國內(nèi)生產(chǎn)化，而不是貼牌式的國內(nèi)品牌替代?！彼瑫r指出氣體自主可控應(yīng)有政策方面的大力支持，國產(chǎn)氣體打開、夯實國內(nèi)市場之后，才能更好走向世界，“從0到1的關(guān)鍵，就是要給國內(nèi)廠商提供更多上線跑量的機會。”