作 者丨王 寒 華商韜略原創(chuàng)文章

作為“工業(yè)糧食”，加速特種氣體國產(chǎn)化，就是盡快為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)建一座自主的工業(yè)糧倉。

相較于用來刻制集成電路的大硅片，大眾對于特種氣體在半導(dǎo)體中的應(yīng)用相對陌生。 它被稱為半導(dǎo)體、平面顯示材料的“糧食”和“源頭”，是半導(dǎo)體制造不可或缺的戰(zhàn)略物資。這一門類在中國工業(yè)體系中已經(jīng)沉淀了30年，但真正發(fā)展起來，還是最近10年的事。 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國特種氣體行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測分析報告》顯示，特種氣體主要應(yīng)用于電子、化工、醫(yī)療、環(huán)保等領(lǐng)域，其中電子行業(yè)約占41%。

▲資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，西部證券研發(fā)中心

簡單而言，芯片制造涉及硅片制備、硅片制造、硅片測試/揀選、裝配與封測、最終測試五大生產(chǎn)階段，彼此獨立，而特種氣體，則或多或少參與到各個環(huán)節(jié)當中。

比如，為向反應(yīng)系統(tǒng)提供所需能量，需要通過氣體混合，在硅片表面沉積一層固體膜，這種工藝稱為“化學(xué)氣相沉淀（CVD）”，當中常用的特種氣體就有高純氮、硅烷等；又如，高純四氟化碳、高純六氟乙烷等氟基氣體，是刻蝕工藝中所采用的主要介質(zhì)。

▲四氟化碳用于等離子刻蝕氣體

資料來源：《應(yīng)用物理》、國盛證券研究所

按照用途，特種氣體可劃分為摻雜氣、外延氣、離子注入用氣、LED用氣、光刻氣、載運和稀釋氣體等大類。其中，光刻氣是光刻機產(chǎn)生深紫外激光的光源，不同的光刻氣產(chǎn)生的光源波長不同，直接影響光刻機的分辨率，是光刻機的核心之一。 特種氣體在純度、組成、有害雜質(zhì)最高含量、產(chǎn)品包裝貯存等方面均有極其嚴格的要求，屬于高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品。 目前，應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的特種氣體有110余種，常用的有20—30種，在原材料需求占比中高達14%，僅次于大硅片。 作為不可或缺的關(guān)鍵性材料，國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，拉動著特氣需求的大幅上升。 中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國電子特氣市場規(guī)模已達121.6 億元，同比增長11.2%，全球占比達38.15%；預(yù)計2024年，其規(guī)模將達到230億。 全球范圍內(nèi)，電子特氣需求量也在不斷提升。2018年，全球集成電路用電子特氣的市場規(guī)模已達45.1億美元（約合人民幣318.7億元），同比增長15.9%。 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為互聯(lián)網(wǎng)、航天通訊、無人駕駛等高科技產(chǎn)業(yè)的基石，其發(fā)展程度與我國在國際競爭中的地位息息相關(guān)。因此，作為半導(dǎo)體生產(chǎn)的剛需，電子特種氣體是具有極大增長潛力的細分賽道。 經(jīng)過多年的技術(shù)積累和兼并布局，全球工業(yè)氣體市場已形成“四大氣企”寡頭壟斷的格局。特種氣體行業(yè)的話語權(quán)，也牢牢把持在法國液化空氣集團、德國林德集團、美國普萊克斯集團、美國空氣化工產(chǎn)品集團的手中。 目前，中國特種氣體主要以進口為主。截止2018年2月，中國特種氣體進口金額為24.51億美元，出口金額僅為1.46億美元。 這意味著，一旦國外企業(yè)或政府借此對中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實施制裁，國內(nèi)特氣企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)能將無法實現(xiàn)有效補充。

中國電子特氣何以受制于人？這要從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程中尋找答案。 上世紀50年代，中國半導(dǎo)體行業(yè)還處在草創(chuàng)時期。在第一個、第二個“五年計劃”中，半導(dǎo)體均被納入為重點科技攻關(guān)項目。然而，由于國際和國內(nèi)政治形勢的劇變，國家?guī)缀跬Ｖ沽藢Π雽?dǎo)體的投入。

改革開放以后，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，再次被提到桌面上來。但與國外的差距，已經(jīng)非常巨大。 而此時，美、日、韓等國已經(jīng)在電子工業(yè)領(lǐng)域進行了長達十余年的積累，電子特氣產(chǎn)業(yè)也因為半導(dǎo)體的飛速發(fā)展，從工業(yè)氣體產(chǎn)業(yè)中細分出來，并逐漸發(fā)展出眾多的龍頭企業(yè)和成熟的國際合作模式。 80年代中期，美國氣體化工產(chǎn)品公司（APCI）進軍中國，成為第一家在華投資的海外氣體企業(yè)，主要向國內(nèi)鋼鐵公司、化學(xué)品公司等銷售空分、制氧裝置等工業(yè)氣體設(shè)備。值得注意的是，此時，APCI已經(jīng)開始向京津地區(qū)供應(yīng)少量特氣產(chǎn)品，用以滿足不多的電子工業(yè)生產(chǎn)需求。 隨后，各國氣體公司相繼到中國投資，或設(shè)立獨資企業(yè)，或合資建廠，以搶占中國市場。一時間，國內(nèi)企業(yè)提供政策、廠房、勞動力，國外企業(yè)提供技術(shù)、設(shè)備的合資企業(yè)在中國遍地開花。截止1995年5月底，外國氣體公司在華投資總額已逾5.2億美元，組建合資氣體公司約58家。 改革開放的深入，使中國氣體行業(yè)得以借助他國優(yōu)勢，彌補在技術(shù)和設(shè)備上的空白。然而，這也為中國特氣行業(yè)的發(fā)展埋下了隱患。 這一時期，中國半導(dǎo)體行業(yè)引進的大多為技術(shù)含量低的封測工序，在供應(yīng)鏈中處于劣勢狀態(tài)，直接影響到上游特種氣體的生產(chǎn)和供應(yīng)水平。 同時，由于下游半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展原動力完全依賴政策投入，重視短期成果和效益，缺少長遠觀念，這種飲鴆止渴的思維一直蔓延到特氣領(lǐng)域?？颗c外國企業(yè)合作，就能收獲不錯的效益，加之技術(shù)上的差距又十分懸殊，很少有企業(yè)靜下心來搞研發(fā)。 相反，前沿的國外氣體公司為了保持領(lǐng)先地位，每年在研發(fā)上投入巨額資金。以1995年為例，各主要氣體公司研發(fā)投入最低為6100萬美元，最高為1.446億美元，這一支出在凈利潤中的占比最高達36.75%。 值得一提的是，當年，英國BOC加工設(shè)備公司還設(shè)計開發(fā)了一種現(xiàn)場用的組裝式制氮裝備，特別適用于電子、金屬等領(lǐng)域的生產(chǎn)。 缺乏自主研發(fā)能力的中國電子特氣，只能望著巨頭越來越遠的背影。中國越來越體會到，以市場換技術(shù)的策略畢竟不是長久之計。 2000年6月，國家首次將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提升到了國家戰(zhàn)略層面，出臺了《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》（即“18號文件”），舉全國之力振興半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。隔年9月，為具體落實“18號文件”，又發(fā)布了《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進一步完善軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策有關(guān)問題的復(fù)函》。 然而，受歷史條件的局限，兩份文件都將重點放在了半導(dǎo)體的國產(chǎn)化上，無法兼顧上游特氣等原材料產(chǎn)業(yè)對半導(dǎo)體的牽制。 直到2020年，《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》出臺，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的布局，才從專攻集成電路生產(chǎn)環(huán)節(jié)，擴展到半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈。 正如“兩彈元勛”錢學(xué)森感嘆的那樣：“60年代，我們?nèi)ν度搿畠蓮椧恍恰覀兊玫胶芏啵?0年代，我們沒有搞半導(dǎo)體，我們?yōu)榇耸ズ芏?。?

中芯國際創(chuàng)始人張汝京曾說：“半導(dǎo)體這個行業(yè)要長期投入，相關(guān)從業(yè)人員也要耐得住寂寞?！?“18號文件”發(fā)布后，中國開始埋頭鉆研半導(dǎo)體技術(shù)，國內(nèi)特氣企業(yè)亦跟上腳步，開始攻克技術(shù)難關(guān)，并取得了一些成果。 在2010年第十四屆全國特種氣體年會上，業(yè)內(nèi)人士開始自信地喊出：“國產(chǎn)特氣必將成為中國芯片、LED、太陽能電池等領(lǐng)域的主力，這只是一個時間問題！” 這樣的底氣，源于國產(chǎn)高純氨已在太陽能領(lǐng)域發(fā)揮的巨大作用。當年，國內(nèi)市場每年需要高純四氟化碳約1000噸，純度達99.9995%的國產(chǎn)貨，基本可滿足需求。 特氣從業(yè)者們據(jù)此欣喜地認為，國內(nèi)企業(yè)已具備規(guī)模化生產(chǎn)能力，國產(chǎn)化已是大勢所趨，金融危機以前“有價無貨”的時代基本結(jié)束了。 然而，現(xiàn)實的發(fā)展證明，這種論斷還為時過早。單一的技術(shù)突破，并沒有讓中國特氣企業(yè)揚眉吐氣。 SAI公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2019年，全球氣體巨頭仍占據(jù)中國特氣市場88%的市場份額；國內(nèi)企業(yè)僅占12%，可謂在夾縫中求生。

▲國內(nèi)電子特氣市場占比

資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

業(yè)內(nèi)人士透露，極大規(guī)模集成電路、新型顯示面板等精密化程度高的下游產(chǎn)業(yè)，對氣體供應(yīng)商的選擇非常嚴格，認證周期長，客戶粘性強。此外，客戶對特氣供應(yīng)具有多品種、小批量、高頻次的特點，他們既希望供應(yīng)商能夠提供一站式用氣服務(wù)，又對氣體公司綜合服務(wù)能力和配送能力具有較高要求。而這些，都需要企業(yè)具備深厚的行業(yè)積淀和深刻的行業(yè)理解。

▲客戶對特氣供應(yīng)企業(yè)要求嚴格

資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 西部證券研發(fā)中心

也就是說，要實現(xiàn)國產(chǎn)化的夙愿，技術(shù)突破只是其中一個方面。只有把綜合能力提上來，才能在更大范圍與國際巨頭競爭。 認清現(xiàn)實的中國氣體公司們，于是抱著更加踏實和堅定的態(tài)度，潛往行業(yè)更深的腹地。 以華特氣體為例，作為特氣領(lǐng)域的先行者，華特氣體陸續(xù)打破了高純六氟乙烷、Ar/F/Ne混合氣、Ar/Ne混合氣等特氣產(chǎn)品的進口制約，并實現(xiàn)了20個產(chǎn)品的國產(chǎn)替代。 除了注重在生產(chǎn)過程中包括合成、純化、混合氣配制等多項工藝技術(shù)的研發(fā)外，華特氣體還對客戶需求進行了具體分析，培養(yǎng)出國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)實力和綜合服務(wù)能力，并獲得了中芯國際、臺積電、華潤微電子、京東方等知名下游客戶的信賴，不僅幫助其解決氣體材料制約，還實現(xiàn)了對國內(nèi)8寸以上集成電路制造廠商超過80%的客戶覆蓋率。 除此以外，華特氣體還進入了英特爾、美光科技、德州儀器、海力士等全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè)供應(yīng)鏈體系。 同樣，以科研能力見長的金宏氣體，也與眾多優(yōu)質(zhì)客戶建立了長期穩(wěn)定的關(guān)系。 根據(jù)金宏氣體財報，公司擁有氣體行業(yè)中唯一專注于電子氣體研發(fā)的國家企業(yè)技術(shù)中心、CNAS實驗室、博士后科研工作站等，并將應(yīng)用于電子半導(dǎo)體領(lǐng)域的特種氣體和大宗氣體作為重點研發(fā)方向。在研發(fā)上的投入，使公司擁有貫穿氣體生產(chǎn)、提純、檢測、運輸、使用全過程的多項核心技術(shù)，并擁有150項專利（其中發(fā)明專利32項）。2019年，公司依靠核心技術(shù)產(chǎn)生的收入，占營收比的87%以上。 可以看出，在與國際巨頭的競爭當中，國內(nèi)特氣企業(yè)砥礪前行，逐漸形成了較強的研發(fā)能力、豐富的產(chǎn)品種類以及半導(dǎo)體行業(yè)的品牌優(yōu)勢等核心優(yōu)勢?？此凭薮蟮氖袌稣急炔罹?，是可以通過實力變化逆轉(zhuǎn)的。

當今的局勢下，特氣國產(chǎn)化，甚至成為了一種必然選擇。 長期以來，特種氣體嚴重依賴進口，導(dǎo)致產(chǎn)品價格高昂、交貨周期長、服務(wù)不及時等問題，嚴重影響了下游的生產(chǎn)活動，制約了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展；國內(nèi)半導(dǎo)體、新能源等產(chǎn)業(yè)的快速進步，對特種氣體國產(chǎn)化的需求日益旺盛；國家產(chǎn)業(yè)政策的支持和國內(nèi)特種氣體的技術(shù)突破，也從客觀上，讓國產(chǎn)特氣逐步替代進口有了可能。

中美貿(mào)易摩擦的不斷加劇，也加深了國人對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的認識，人們的焦點從設(shè)計、制造等單一環(huán)節(jié)，擴展至科研、開發(fā)、設(shè)計、材料制造、集成應(yīng)用與系統(tǒng)生態(tài)的全體系上來。 同時，長期作為世界工廠的中國，此時正處于產(chǎn)業(yè)躍遷的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點。一方面，中國手握世界領(lǐng)先的5G技術(shù)，隨時準備彎道超車；另一方面，中國在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的多個環(huán)節(jié)，受到他國掣肘。優(yōu)勢與劣勢極度不平衡的現(xiàn)象，嚴重制約著中國的國際競爭。 從2018年的中興事件，到2019年的禁用華為，再到最近逼迫TikTok“賣身”和“清潔網(wǎng)絡(luò)”行動……美國政府的舉措，讓中國切實看到，構(gòu)建自主可控、安全可靠的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)體系，是關(guān)鍵性的戰(zhàn)略部署，也是實現(xiàn)趕超的突破口。作為“工業(yè)糧食”，加速特種氣體國產(chǎn)化，就是盡快為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)建一座自主的工業(yè)糧倉。

在政策利好和市場空間的雙重驅(qū)動下，近年來，特種氣體在資本市場上備受青睞。 以金宏氣體為例，2020年5月20日，證監(jiān)會同意其向社會公眾公開募資超17億，其中，超過60%將用于電子特氣新產(chǎn)品研發(fā)，以實現(xiàn)打破國外壟斷，提高市場占有率。隨后，國盛證券發(fā)布研報，預(yù)計金宏氣體在此后三年將分別實現(xiàn)營收13億、15.3億、17.7億元，實現(xiàn)歸母凈利潤1.81億、2.46億、3.04億，給予“買入”評級。 無獨有偶，2019年末在科創(chuàng)板上市的華特氣體，也在公司年報中強調(diào)，將加大對電子特種氣體的研發(fā)投入和營銷網(wǎng)絡(luò)覆蓋；近日，又發(fā)行網(wǎng)下配售股127萬股，涉及股東262名，其中不乏長期戰(zhàn)略投資基金。 事實上，南大光電、昊華科技、雅克科技、凱美特氣等一眾國內(nèi)特氣企業(yè)，都在積極拓展電子特氣領(lǐng)域業(yè)務(wù)，并獲得資本加持，在技術(shù)上與國際巨頭競爭的同時，搶占巨大的替代空間。 各種內(nèi)外因素的疊加，一旦中國特種氣產(chǎn)業(yè)下決心突破，相信一定會誕生出行業(yè)內(nèi)乃至全球性的巨頭。 華商韜略將持續(xù)關(guān)注、擇機選擇具有代表性的特氣公司，與各位讀者更翔實具體地探討本土企業(yè)在特種氣體國產(chǎn)替代方向上的發(fā)展。

1.《金宏氣體：國產(chǎn)替代空間大 緊抓技術(shù)促發(fā)》雪球財經(jīng)

2.《特種氣體在電子行業(yè)中的應(yīng)用》低溫與特氣

3.《中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展歷史回顧》財新網(wǎng)

4.《華特氣體：先發(fā)優(yōu)勢明顯 未來發(fā)展可期》東方財富網(wǎng)

5.《特種氣體行業(yè)專題報告：國產(chǎn)化需求提升，電子特氣行業(yè)迎來發(fā)展機遇》西部證券

6.《1994-1995亞洲特氣市場》低溫與特氣

出品人：畢亞軍

主編：畢亞軍責(zé)編：周怡熊劍輝

美編：劉彥潮運營：方樂迪 張嬋 倪晨

原文標題：除了光刻機，中國半導(dǎo)體還差這口“氣”

文章出處：【微信公眾號：長沙新一代半導(dǎo)體研究院】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。