氟化工产业链深度报告(三)：算力时代拉动氟化工需求，电子特气国产进程有望加速

产业深度 产业研究中心 2024.01.26，01期 作者：肖洁 电话：021-38674660 邮箱：xiaojie@gtjas.com 资格证书编号：S0880513080002 作者：鲍雁辛 电话：0755-23976830 邮箱：baoyanxin@gtjas.com 资格证书编号：S0880513070005 氟化工产业链深度报告（三）：算力时代拉动氟化工需求，电子特气国产进程有望加速 摘要： 含氟电子特气迎来增长机会，国产替代势在必行。全球含氟电子特气下游集成电路需求占比71%，而我国仅占42%，在高端应用具备较大成长空间。2022年，全球电子特气规 模达到50亿美元，国内电子气体总规模在249亿元，近5年CAGR达19%，高于全球 往期回顾 平均增速。在国内集成电路、新能源等下游行业崛起及海外半导体出口管制持续收紧的 当下，产业转移已是大势所趋，尤其电子特气等重要半导体材料的国产替代势在必行。 电子特气行业高壁垒，国产化进程有望加速。电子特气市场仍被国际巨头垄断，CR4超过90%，国内市场CR4占比亦高达85%，国际龙头公司呈现出营收稳定、抗波动能力强特性。电子特气行业呈现出明显的技术壁垒高、客户黏性强、先发优势显著特质，国际 巨头多为综合气体供应商，这类从事大宗电子气体业务的企业在客户建厂同时，已经匹配建设气站和供气设施，具备很强的市场竞争力，使新进入者难以进入。我国电子特气企业尚未完成行业整合。含氟特气方面，我国已实现了高纯氨、三氟化氮、四氟化碳、六氟化硫等电子特气产品的自主供应能力。随着下游国产化需求提升，电子特气国产替代有望加速。 电子特气企业模式多样，具备高ROE有望脱颖而出。我国电子特气公司主要分为三类：1）起家于工业气体，延伸至电子气体领域，优势在于气体供应系统完善，销售服务网络完备；2）专注于特种气体壁垒突破，在技术端领先于同业；3）电子材料平台型公司， 通过并购等方式进入电子特气，实现电子材料多维优势。从ROE看，海外龙头公司ROE相对稳定国内企业ROE较高但波动较大，不断丰富产品品类、保障上游工业气体稳定供应是未来特气企业的成长路径。 风险提示：下游需求不及预期、技术进展不及预期、国产替代不及预期 智能汽车软硬件产品齐发力，CES展示汽车酷炫新亮点——智能汽车产业研究系列（三） 2024.01.16 硬件芯片是智能化方案的基座，软件算法是制约用户体验的核心——智能汽车产业研究系列（二） 2024.01.13 材料产业探讨：重读《塑造工业时代》 2024.01.11 2024年人形机器人产业投资九大要点 2024.01.06 传感器为智能化基础，L3车规落地打开激光雷达新空间 2024.01.03 （感谢博士后工作站文越对本报告的贡献） 目录 1.国内市场规模增速高，国产替代势在必行3 2.供给端：电子特气行业高壁垒，先发优势显著5 3.品类扩展及头部认证，国内龙头加速腾飞6 4.风险提示12 1.国内市场规模增速高，国产替代势在必行 半导体为电子特气第一需求，是晶圆制造第二大耗材。电子特气主要应用于半导体、显示面板、LED等领域，全球来看，半导体占比为71%， 显示面板为18%，光伏占比3%，LED为8%。中国半导体/显示面板/光伏/LED对电子特气需求分别达到42%/37%/13%/8%，在高端应用中仍与发达国家有一定差距。随着未来产业转移，高端应用方面将逐步接近全球市场。细分来看，在集成电路中，电子特气主要作用于晶圆制造的光刻、刻蚀、掺杂、外延沉积等核心工艺环节，在晶圆制造材料需求中占比约13%，是晶圆制造材料中除硅片以外的第二大耗材。相较于一般纯度<5N（99.999%）的工业气体，电子特气要求纯度≥5N，且对质量稳定性与一致性、包装容器等要求更高。含氟电子特气为电子特气的主力军，市场需求约占总量的30%。全球电子特气市占率前2位的含氟特气产品是三氟化氮（NF3）和六氟化钨（WF6），分别为20%和8%。 表1：电子特气分类及用途 应用行业 主要用途 主要气体 六氟化钨（WF6）、四氟化硅（SiF4）、 成膜 乙炔（C2H2）、丙烯（C3H6）、硅烷（SiH4）、氧氩混合气（Ar/O2）、氘代氨（ND3）等 光刻 氟氪氖（F2/Kr/Ne）、氪氖（Kr/Ne）等混合气三氟化氮（NF3）、六氟乙烷（C2F6）、八氟丙烷（C3F8）、八氟环丁烷（C4F8）、 集成电路 刻蚀、清洗 六氟丁二烯（C4F6）、氟化氢（HF）、氯化氢（HCl）、氧氦（O2/He）、氯气（Cl2）、氟气（F2）、溴化氢（HBr）、六氟化硫（SF6）等 离子注入 砷烷（AsH3）、磷烷（PH3）、四氟化锗（GeF4）、三氟化硼（11BF3）等六氯乙硅烷（Si2Cl6）、六氯化钨（WCl6）、 其他 四氯化钛（TiCl4）、四氯化铪（HfCl4）、四乙氧基硅（Si(OC2H5)4）等 显示面板 成膜、清洗 三氟化氮（NF3）、硅烷（SiH4）、氨气（NH3）、笑气（N2O）、氧氩混合气（Ar/O2）、氯化氢氢氖混合气（HCl/H2/Ne）等 半导体照明 外延 砷烷（AsH3）、磷烷（PH3）、三氯化硼（BCl3）、氨气（NH3）等 光伏 沉积、扩散、刻蚀 三氟化氮（NF3）、硅烷（SiH4）、氨气（NH3）、四氟化碳（CF4）等 资料来源：中船特气招股说明书，国泰君安证券研究 图1：全球电子特气下游应用领域分布图2：中国电子特气下游应用领域分布 资料来源：中船特气招股说明书，国泰君安证券研究资料来源：中船特气招股说明书，国泰君安证券研究 图3：电子特气在集成电路中的应用环节 资料来源：中船特气招股书 图4：电子特气在晶圆制造材料需求中占比约 13.1%图5：三氟化氮在电子特气中需求最高 资料来源：Linx，国泰君安证券研究资料来源：中船特气招股书，Linx，国泰君安证券研究 国内电子气体5年CAGR达到19%，高于全球平均。据统计，2017年全球电子气体市场规模达51.77亿美元，其中电子特种气体规模为36.91亿美元。至2022年，电子特气规模已达50亿美元，2017-2022年CAGR 为6.3%。2022年，国内电子特气总规模达到264亿元，2017-2022年CAGR达到19%，增长速度显著高于全球平均。在国内集成电路、新能源等下游行业崛起及海外半导体出口管制持续收紧的当下，产业转移已是大势所趋，尤其电子特气等重要半导体材料的国产替代势在必行。 图6：2017-2022全球电子特气CAGR为6%图7：2017-2022中国电子特气CAGR为19% 资料来源：TECHCET，国泰君安证券研究 资料来源：金宏气体公司公告，SEMI，亿渡数据，国泰君安证券研究 2.供给端：电子特气行业高壁垒，先发优势显著 四大巨头垄断电子特气行业，近十年格局相对稳定。当前电子气体呈现外资寡头垄断的格局，2022年全球电子特气市场CR4超过90%，主要 为林德集团(含普莱克斯)、液化空气、大阳日酸和空气化工。国内电子特气国产化率低，四大巨头占比仍超过85%。四大巨头格局十年来维持稳定，主要由于龙头公司气体业务多以现场制气为主要模式，而现场制气合同通常在十年以上，有特殊需求的常为15年以上，这保证了气体公司营收稳定、抗波动能力强。 电子特气行业壁垒高，客户黏性强，先发者优势显著。电子特气行业壁垒主要集中在两方面：1）技术端的气体纯化及混配壁垒：电子特气品种 繁多，目前常用电子气体纯气有60多种，混气有80多种，且需要获得危化品生产资质。气体合成及纯化难度高，将气体提纯至5N、6N、7N，难度呈指数级增长，且对容器储运、分析检测、尾气处理提出更高要求，而当前气体供应系统也主要被外资气体巨头垄断。2）客户端的资质、认证壁垒：电子特气尤其集成电路领域，客户黏性高，需要较长的认证周期，尤其是集成电路领域需要2-3年，平均扩产时间长2-2.5年。3）先发优势显著。国外巨头多为综合气体供应商，下游业务多元，客户遍布全球，这类从事大宗电子气体业务的企业在客户建厂同时，已经匹配建设气站和供气设施，具备很强的市场竞争力，使新进入者难以进入。 图8：全球电子特气CR4占比大于90%图9：国内电子特气市场国产化率低 资料来源：观研天下，国泰君安证券研究资料来源：智研咨询，国泰君安证券研究 图10：电子特气平均扩产周期为2-2.5年图11：各应用领域电子特气平均认证周期 注：扩产周期以开建到达到预计可使用状态计算资料来源：公司公告，国泰君安证券研究 资料来源：公司公告，国泰君安证券研究 3.品类扩展及头部认证，国内龙头加速腾飞 国产替代正当时，高回报率企业将脱颖而出。我国电子特气企业尚未完成行业整合，工业气体企业进入门槛不高，投资强度较低。目前，我国已实现了高纯氨、三氟化氮、四氟化碳、六氟化硫等电子特气产品的自 主供应能力。从ROE看，海外龙头公司ROE相对稳定，基本维持在10%-15%水平。国内企业ROE较高但波动较大，主要由于我国特气企业气体品类较少，单品扩产及盈利波动影响显著。不断丰富产品品类、保障上游工业气体稳定供应是未来特气企业的成长路径。细分品类看，与大宗气体型企业相比，技术型企业受经济周期波动影响较小，盈利能力主要依赖于品类突破，及国产化需求提升。 表2：国内企业主要含氟特气产能布局 产品 作用 企业 产能规划 三氟化氮 大规模集成电路和显示面板等制造过程中清洗、刻蚀 中船特气 9250吨，规划3250吨预计于2023年投产 南大光电 5600吨，规划2700吨预计于2025年达产，规划8400吨预计一期于2025年达产，二期于2028年达产 昊华科技 5000吨，规划6000吨预计于2027年达产 六氟化钨 大规模集成电路化学气相沉积工艺，其沉积形成的钨导体膜可用作通孔和接触孔的互连线，具有低电阻、高熔点的特点 中船特气 2230吨 博瑞中硝 200吨，规划200吨预计于2023年达产 昊华科技 700吨 南大光电 规划500吨预计于2024年达产 六氟丁二烯 半导体绿色刻蚀气体 中船特气 试生产200吨 中巨芯 50吨 和远气体 50吨 金宏气体 200吨预计2023年完工，新规划200吨预计2026年达产 南大光电 规划100吨，预计2026年达产 建阳金石 100吨 日本大金 200吨 关东电化 260吨 六氟乙烷 等离子蚀刻，腔室清洗，制冷剂，光纤加工 华特气体 550吨 中船特气 110吨 华安新材 料 300吨 三美股份 2000吨 六氟化硫 电子级用于TFT-LCD显示面板，半导体行业腔体清洗和刻蚀 雅克科技 12000吨 昊华科技 2800吨 南大光电 3000吨 福建德尔 7000吨 中核红华 1400吨 永晶科技 600吨 八氟环丁烷 食品工业的喷射剂，制冷剂，集成电路蚀刻剂，与六氟化硫混合作电介质、含氟化合物聚合时的介质 昭和电子（上海） 750吨 博瑞电子 180吨 中船特气 220吨 滁州梅塞 尔 150吨 东岳集团 规划20吨，预计2023年10月达产 金宏气体 500吨预计2023年完工，新规划500吨预计2026年达产 日本大金（中国） 750吨 八氟丙烷 半导体行业等离子刻蚀/腔室清洗，医疗行业超声造影成像/制冷剂 华特气体 100吨 博瑞电子 5吨 四川富华 信 200吨 中船特气 30吨 永晶科技 未披露 资料来源：公司公告，国泰君安证券研究 图12：全球电子特气龙头ROE比较（%）图13：我国典型电子特气企业ROE比较（%） 资料来源：公司公告，国泰君安证券研究资料来源：wind，国泰君安证券研究 我国电子特气企业主要分为两类： 1）以金宏气体为代表的企业，起家于工业气体，延伸至电子气体领域，优势在于气体供应系统完善，销售服务网络完备。 以金宏气体为例，公司核心竞争力主要体现在：（1）公司技术创新投入力度强，积极打破电子特种气体垄断。2022年，研发费用达到8466万元，同比增加21.2%，自主创新研