电子化学品系列报告之一：电子特气：未来已来，成长可期

电子特气：未来已来，成长可期——电子化学品系列报告之一证券分析师：陈元君执业证书编号：S0600520020001联系邮箱：chenyj@dwzq.com.cn联系电话：138112331672020年8月17日证券研究报告 第一章◼受益于半导体产业转移，国产替代推升电子特气需求：电子特气广泛应用于半导体生产工艺各个环节，被称为电子工业的血液。2019年，我国电子特气的市场规模为140亿元左右，得益于集成电路产业向国内转移，预计未来中长期内国内电子特气市场将保持10%以上的高速增长。目前，全球前五大气体公司占据全球电子特气90%以上市场份额，2019年电子特气国产化率仅为15%左右。市场规模的增加将加速推动电子特气的国产化进程，在此过程，国内部分优势企业有望把握契机做大做强。◼电子特气品类繁多，有望最早实现全面的国产替代：电子特气品种多达上百种，目前我国已经取得多个品种的技术突破，如三氟化氮、超纯氨、锗烷等，是目前配套半导体材料中国产替代进度最快的子行业。由于其较大的市场空间（是半导体制造中第二大材料）以及较快的国产替代进度，在自主可控的大背景下，预计会成为电子材料国产化替代大潮下最早实现全面国产化替代的细分领域。◼国内特气公司尚未形成绝对龙头，但发展迅速且各具特色：市场内主要特气公司的特气业务销售规模不超过5亿，本土企业市占率低，尚无实现在IC全流程中供应配套气体。现有上市企业，如昊华科技、雅克科技、华特气体、南大光电和金宏气体等，凭借客户优势和产业转移契机，通过扩产和新建产能，有望实现公司的快速发展。此外，非上市企业中的部分优质标的，如派瑞特气、博纯材料、硅烷科技等，有望加速上市节奏，通过提升技术突破和产能扩张的节奏，抢抓市场机遇。◼风险提示：技术突破上存在一定的不确定性：客户认证和突破的风险：产能投建进度低于预期的风险：新增产能难以消化的风险。报告要点2 目录产能转移，电子特气迎来黄金布局期种类繁多，电子特气全品类透视分析各具特色，国内电子特气企业发展提速3 ◼全球半导体产能在正向我国大陆转移。半导体产业已经经历了1960s-1980s美国向日本的转移和1980s开始的从美国、日本向韩国、中国台湾的转移阶段，如今正处在往我国大陆进行第三次产业转移的阶段。◼我国集成电路产业规模持续增加，贸易摩擦加速国产化进程。2018年，我国集成电路市场规模已达1.5万亿元，成为全球最大的半导体市场。2020年-2022年是中国大陆晶圆厂的投产高峰期，以长江存储、长鑫存储等新兴晶圆厂和以中芯国际、华虹为代表的老牌晶圆厂正处于产能扩张期，未来3年将迎来密集投产潮，对相关配套材料的需求也随之快速上升。考虑到贸易摩擦的影响以及大陆晶圆厂的建设进度，半导体行业的国产替代进程有望提速。1.1半导体产业正在向大陆转移图. 半导体产业转移路径•向日本转移，造就了富士通、日立、东芝等世界顶级集成电路制造商1960s第一次转移•韩国、台湾成为主力，韩国成为继美、日后世界第三个半导体产业中心1980s第二次转移•向中国大陆、东南亚的马来西亚等地转移，我国有望成为下一个半导体产业中心2000s第三次转移图. 国内集成电路市场规模（亿元）数据来源：中国产业信息网，东吴证券研究所0%5%10%15%20%05000100001500020000201520162017201820192020E国内集成电路市场规模增长率数据来源：CNKI，东吴证券研究所4 ◼电子特气广泛应用于半导体各个工艺流程：电子特种气体是指用于半导体、平板显示及其它电子产品生产的特种气体。IC制造主要包括清洗、沉积/CVD、光刻、刻蚀、离子注入、成膜等工艺，从单个芯片生成到最后器件的封装，几乎每一个环节都离不开电子气体，因此电子气体被称为半导体材料的“粮食”和“源”。◼电子特气对半导体器件性能好坏起决定性作用：在微电子、光电子器件生产过程中，电子气体成本占IC材料总成本的5%～6%，虽然看似占比不大，但在很大程度上决定了半导体器件性能的好坏。电子气体纯度每提高一个数量级，都会极大地推动半导体器件质的飞跃。1.2电子特气是半导体制造中不可或缺的电子化学品表. 半导体制造各工艺所用的主要特气品种工艺所需特气清洗Cl2、ClF3、NF3、C2H6、SF6、HCl等沉积NH3、N2O、TEOS、SiH4、NO、WF6光刻Ar、F2、Ne、Kr、He等刻蚀NF3、C4F8、COS、CF4、C3F6、HF、CH3F、SiF4、SF6、BF3等离子注入BF3、B2H4、AsH、TEB、TEPO、PH3外延HCl、SiH2Cl2、SiHCl3等数据来源：CNKI，东吴证券研究所数据来源：CNKI，东吴证券研究所图. 芯片制造流程5 ◼电子特气在晶圆制造材料中成本占比相对较高：电子特气占据晶圆制造成本14%，为晶圆制造中仅次于硅片的第二大材料，主要品种达到上百种，被广泛应用于芯片制造过程的各个工艺流程。◼受益于集成电路产业向国内转移，国内电子特气市场稳步增长。据中国半导体协会的数据，2018年我国电子特气市场规模达到122亿元，同比增长16.1%。考虑到集成电路产业加速向国内转移，国内晶圆材料市场规模持续扩大，我国电子特气市场规模未来保守估计仍将保持10%以上复合增速。据中国产业信息网的预计，到2024年国内电子特气市场规模将达到230亿元，市场空间广阔。1.3半导体产业转移带动配套电子特气需求增加图. 国内特气市场规模（亿元）数据来源：中国产业信息网，东吴证券研究所图. 电子特气需求结构数据来源：前瞻产业研究院，东吴证券研究所图. 晶圆制造材料成本拆分数据来源：中国产业信息网，东吴证券研究所30%14%14%7%7%6%4%18%硅片电子特气掩膜版光刻胶配套试剂CMP材料工艺化学品集成电路42%显示面板37%太阳能13%LED8%0%5%10%15%20%25%30%050100150200250201020122014201620182020E2022E2024E中国电子特种气体市场规模(亿元）YOY6 ◼全球电子特气市场集中度高：电子特气从合成、提纯、储运等环节均存在较高的技术壁垒，且客户集中度高、认证周期长、更换供应商意愿低等也形成了较高的客户壁垒，因此目前全球以美国气体化工、美国普莱克斯、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社和德国林德集团五家公司垄断全球特种气体91%的市场份额。◼国内特气厂商小而散，国产替代需求迫切。虽然我国目前已经成为全球最大的半导体和平板显示市场，但由于我国电子特气行业发展较晚，叠加行业本身的技术壁垒和客户壁垒，2019年我国电子特气国产化率也仅有15%左右。为承接产业转移对配套材料的需求，电子特气的国产化已迫在眉睫。1.4电子特气国产替代迫在眉睫图. 2018年国内特气市场占有率数据来源：中国产业信息网，东吴证券研究所图. 2018年全球特气市场占有率数据来源：中国产业信息网，东吴证券研究所空气化工,25%法液空, 23%大阳日酸,18%普莱克斯,17%林德, 8%其他,9%美国空气化工,30%美国普莱克斯,20%日本昭和电工,15%英国BOC,10%法国液化空气, 5%日本大洋日酸,5%国内其他公司,15%7 目录产能转移，电子特气迎来黄金布局期种类繁多，电子特气全品类透视分析各具特色，国内电子特气企业发展提速8 图.国内NF3市场需求数据来源：华经产业研究院，东吴证券研究所◼NF3在低厚度电路蚀刻中有优异的刻蚀效率和选择性。NF3是在微电子制造中的一种优良的等离子蚀刻气体和CVD清洗气体。在厚度小于1.5um的集成电路材料的蚀刻中，三氟化氮具有非常优异的蚀刻速率和选择性，在被蚀刻物表面不留任何残留物，同时也是非常良好的清洗剂。◼三氟化氮(NF3)是市场容量最大的电子特种气体产品。据华经产业研究院的数据，2018年NF3全球总需求约2.83万吨，市场规模约50亿元人民币，预计2021年全球需求4万吨左右，为市场容量最大的电子特种气体产品。2018年中国大陆三氟化氮市场用量为7405吨，随着半导体、显示面板行业生产及消费重心逐渐向中国大陆转移，加上主要原料均由国内供给，两头在内的产业链格局决定了三氟化氮生产应用向国内转移是大势所趋，预计2021年国内三氟化氮需求将达到近1.6万吨，占全球约40%，2018-2021年CAGR约28.7%。2.1清洗、蚀刻工艺特气—三氟化氮(NF3)0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%020004000600080001000012000140001600018000201520162017201820192020E2021E需求量（吨）增长率（%）图.全球NF3市场需求数据来源：华经产业研究院，东吴证券研究所0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%050001000015000200002500030000350004000045000201820192020E2021E全球需求量（吨）增长率（%）9 ◼国内市场国产化率较高，供需基本匹配。目前国外三氟化氮生产企业主要在日韩，其优势为产能大、品种齐全，劣势在于原材料均由中国国内采购，生产成本和运输成本比较高。2019年全球产能约三万吨，国内企业产能已接近三分之一，与国内市场需求基本匹配。◼中船718所派瑞特气为国内三氟化氮龙头。国内的三氟化氮产能集中于718所（派瑞特气）、昊华科技（黎明院）和南大光电（飞源气体）。其中718所是国内最大的三氟化氮生产企业，现有产能6000吨，二期9000吨项目预计2020年投产；昊华黎明院现有2000吨产能，在建3000吨产能预计2021年投产。随着国内市场需求的增加和国产化率的提升，头部企业的市占率有望得到进一步提升。2.1清洗、蚀刻工艺特气—三氟化氮(NF3)表. 三氟化氮主要公司产能厂家现有产能拟在建产能派瑞特气6000吨/年9000吨/年（预计2020年投产）昊华科技2000吨/年3000吨/年（预计2021年投产）飞源气体1000吨/年2300吨/年博瑞电子2000吨/年（2019年环评）雅克科技3500吨/年（2018年环评）富永信500吨/年数据来源：各项目环评报告，东吴证券研究所整理10 表. 四氟化碳主要公司产能厂家现有产能拟在建产能雅克科技科美特1200吨/年2000吨/年昊华科技黎明院200吨/年1000吨/年四川红华和河南氟能500吨/年华特气体450吨/年永晶化工300吨/年山东飞源500吨/年数据来源：各项目环评报告，公司公告，招股书，东吴证券研究所整理◼四氟化碳是微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体：CF4广泛用于硅薄膜材料的蚀刻和电子器件表面清洗，由于价格较低，四氟化碳占据着大量清洗、刻蚀气体的市场份额。主流工艺采用氟碳直接合成串联两级精馏—吸附工艺，高纯度四氟化碳已在国内集成电路企业批量使用，实现了部分进口替代。如果OLED新工艺得到突破，四氟化碳的需求将会显著增加，2025年有望超过8000吨。◼科美特占据龙头，昊华科技通过国家专项测试，国产化进程加速。科美特现有产能1200吨/年，为国内龙头，黎明院高纯四氟化碳成套工艺于2020年6月通过国家专项测试，二者分别有在建产能2000吨/年和1000吨/年，在现有产能基础上CF4的国产化进程将大幅提速。2.2清洗、蚀刻工艺特气—四氟化碳(CF4)图. 国内四氟化碳需求（吨）数据来源：华经产业研究院，东吴证券研究所0%5%10%15%20%25%050010001500200025003000350020112012201320142015201620172018国内四氟化碳需求增长率11 ◼高纯SF6是一种优异的电子蚀刻剂和清洗剂。电子级SF6作为优良的刻蚀气体，具有用量少、纯度高、对生产及使用环境洁净度要求高和产品更新换代快等特点，且价格只有三氟化氮的1/3，有望部分取代CVD工艺中的三氟化氮。◼六氟化硫产能主要集中在中国，雅克科技（科美特）为行业龙头。2018年全球SF6需求量约为2万吨，国内产能超过50%。成都科美特产能为8500