化工新材料系列（一）：电子特气：半导体新周期将至，国产替代如火如荼

化工新材料系列（一） 电子特气：半导体新周期将至，国产替代如火如荼 有色与新材料 2023年5月23日 强于大市（维持） 行情走势图 沪深300指数半导体材料指数 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10% -15% -20% 22-0522-0822-1123-0223-05 证券分析师 陈骁投资咨询资格编号 S1060516070001 chenxiao397@pingan.com.cn 研究助理 陈潇榕一般证券业务资格编号 S1060122080021 chenxiaorong186@pingan.com.cn 马书蕾一般证券业务资格编号 S1060122070024 mashulei362@pingan.com.cn 平安观点： 基本介绍：芯片加工之“粮食”，国产替代空间广阔。1）电子特气主要 用于集成电路、显示面板、LED、光伏电池领域，贯穿晶圆加工的制备外延片、清洗、沉积和氧化成膜、光刻、刻蚀、掺杂（离子注入/扩散） 各环节，纯度要求在5N(99.999%)及以上。2）具体产品包括氟碳类、 氟氮类、硅烷气、磷烷/砷烷、氢化物、光刻气(稀有气体)等，其中含氟特气（三氟化氮、四氟化碳、六氟化钨）用量规模大、国产化率较高，但高纯六氟丁二烯、六氟乙烷、硅烷气、高纯磷烷/砷烷、稀有气体等特 气仍依赖进口，目前国内企业相关产品的自研技术已实现突破，未来三年内将加速进入产业化。3）2021年全球电子特气市场规模为45.4亿美元，yoy+8.4%；中国电子特气市场规模约216亿元，yoy+24.1%，占 全球的70%左右；SEMI预计到2025年我国电子特气市场规模将提升到近317亿元，五年CAGR约16.14%，占全球电子特气市场份额不低于70%。国内市场空间更为广阔，国产替代进程有望再推进。 需求驱动力：半导体产业上行周期将至，ChatGPT兴起或成新增长级。1）半导体行业新一轮上行周期待开启，国产芯片扩产将带来特气需求起量：现阶段半导体行业仍处于主动去库中，预期23H2需求渐修 复、库存逐步去化，2024年需求有望加速上行。经梳理，预计到2025年国内企业新增芯片产能合计将达374.1万片/月，测算得扩产逻辑芯片共需大宗特气约69万吨、电子特气约587吨。2）ChatGPT兴起带动GPU需求增加，未来该技术广泛应用需要大算力支撑，或将驱动芯片产业链开启新增势。3）目前，全球液晶显示器面板价格企稳，电视面板价格已全线调涨，预期2023年下半年显示面板产业有望迎来改善；同时，近年来全球面板产业不断向我国转移，国产替代进程加快。4）光伏市场需求持续高增，电子特气在该领域的应用有望保持稳增态势。 电子特气行业具技术门槛高、认证周期长、资金投入大等高壁垒。1） 技术门槛高：芯片薄化趋势下，对特气纯度和配置精度要求大幅提升，国内企业对特气提纯主要使用精馏、吸附法，提取更高纯度的“离心法”“吸气剂法”“催化净化法”等产业化应用仍有待突破。目前国内特气产品纯度以5N为主，6N及以上仍主要依赖进口。2）认证周期长：高端领域客户对气体供应商的选择需经审厂、产品认证2轮严格审核，其中光伏能源、光纤光缆领域的审核认证周期通常为0.5-1年，显示面板为1-2年，集成电路领域的长达2-3年。3）资金投入大：项目投建金额基本超亿元，平均生产周期2-3年，投资回收期长达5-6年。其中，华特气体、凯美特气、金宏气体、南大光电、和远气体、昊华科技等企业均拟投资超10亿元资金，用于电子特气项目的改扩建。 行业报 告 行业深度报 告 证券研究报告 海外企业寡头垄断格局下，国内企业把握地域和成本优势，积极寻找突破机会。1）2000年前后，海外巨头（林德集团、液化空气、空气化工、大阳日酸等）大行投资并购之举，大扩规模、广拓业务，奠定龙头地位，2020年全球电子气体CR4大于70%。2）借鉴海外产品多元化、服务一体化发展模式，以差异化竞争逐步实现各特气国产替代：目前华特和杭氧已有制气和设备制造一体化发展举措；同时，金宏、华特、凯美、南大光电等国内企业已在多项电子特气技术上实现了自主研发，产品上实现了自主生产。3）海外企业在中国的布局仍以现场制气为主（更适于大宗气体，合同期≥10年），国内企业可把 握地域和运输成本优势，在全国各地广覆盖销售网络和仓储工厂，有望以零售供气模式（适于多品种、小批量、高频次特气）逐步突破特气高进口依赖局面；此外，目前国内各区域仍存在大量中小气体经销商，市场较分散，集中整合空间大。 投资建议：电子特气行业壁垒高，国产替代空间广阔。在海外巨头垄断全球大宗气体供应的格局下，国内企业积极研发具高技术壁垒的特气产品，完善品类布局，扩大产能规模，并致力于提供研发、生产、销售、装配、运输乃至设备制造、方案设 计等的一体化服务。建议关注产品品类较为完备，资金实力强、重视研发能力，布局产品具高壁垒、进口依赖、供不应求特征，且改扩建产能在近两年内投产确定性较高的国内企业。建议关注华特气体、金宏气体、和远气体、南大光电。 风险提示：1）终端需求增速不及预期。若半导体和显示面板产业上行周期大幅延后开启，光伏电池产业需求下行，终端需 求大幅不及预期，则电子特气需求难释放，市场规模增速有限。2）海外企业大幅扩产。若海外巨头企业大幅提高特气产能规模，以规模和技术优势挤占中国特气市场，则可能造成部分特气产品竞争激增，产能大幅过剩的局面。3）国内企业技术难突破。若海外企业严格限制相关技术出口，国内企业在高壁垒高纯特气产品上的研发难以突破，则可能造成国产替代进程受阻延后的情况。 正文目录 一、特气基本介绍：芯片加工之“粮食”，国产替代进行时7 1.1气体产业链：源自空分气，用之各行业7 1.2市场规模：国内市场增幅可观，国产替代空间广阔8 1.3细分类别特气详述：种类多元，市场各异9 1.4主要作用：贯穿晶圆制造全环节18 二、需求驱动力：半导体和面板周期拐点将至，ChatGPT开启新增势22 2.1新一轮半导体周期待开启，特气国产替代有望再推进22 2.2ChatGPT大算力需求，驱动GPU芯片新增势28 2.3显示面板：上行周期启动，需求增长在即29 2.4光伏电池：市场持续高增，特气需求稳增30 三、电子特气行业具资金、技术、客户认证等多重壁垒32 3.1技术门槛高：芯片薄化趋势，特气纯度和配置精度要求提升32 3.2认证周期长：集成电路领域的客户认证周期长达2-3年34 3.3资金投入大：项目投建金额超亿元，投资回收期长达5-6年34 四、海外企业寡头垄断格局下，国内企业如何突出重围37 4.1海外企业大举投资并购，大扩规模、广拓业务，奠定龙头地位37 4.2借鉴海外产品多元化、服务一体化模式，以差异化竞争实现各特气国产替代39 4.3把握地域和成本优势，全国范围广覆盖仓储和销售网络，集中化率有望提升41 五、投资建议43 5.1华特气体：特气产品种类完备，光刻气率先获海外龙头认证43 5.2金宏气体：大宗气体和特气双轮驱动，盈利能力持续提升44 5.3和远气体：液化空分气起家，新建电子特气项目放量在即45 5.4南大光电：国内先进电子材料领先者，持续突破高壁垒特气产品46 六、风险提示48 图表目录 图表1工业气体产业链上下游7 图表2电子气体分类7 图表3电子气体细分产品及作用8 图表4全球电子气体市场规模（亿美元）9 图表5中国电子特气市场规模（亿元）9 图表62021年全球各大电子特气产品市占率9 图表7全球前十大规模电子特气市场规模（亿美元）9 图表8国内含氟特气详细情况10 图表9全球主要厂家三氟化氮产能（吨）11 图表102017-2021年全球三氟化氮供需量（万吨）11 图表112015-2021年中国三氟化氮供需量（万吨）11 图表122022-2025E年全球三氟化氮供需量（万吨）11 图表132022-2025E年中国三氟化氮供需量（万吨）11 图表14全球三氟化氮价格走势预期（千美元/吨）12 图表15全球六氟化钨供需量预测（吨）12 图表16中国六氟化钨供需量预测（吨）12 图表17全球主要厂家六氟化钨产能（吨）13 图表18全球主要厂家六氟丁二烯产能（吨）13 图表19国内硅烷气基本情况14 图表20全球和我国磷烷产能规模（吨）15 图表21全球和我国砷烷产能规模（吨）15 图表22我国磷烷和砷烷产能在全球的占比变化趋势16 图表23我国磷烷和砷烷市场规模（万元）16 图表24我国稀有气体进出口量和进出口价格情况16 图表252022年我国稀有气体进口金额同比高增16 图表26国内稀有气体氦气和氖气价格走势17 图表27国内稀有气体氪气和氙气价格走势17 图表28全球主要厂家六氟丁二烯产能（吨）18 图表29电子特气在晶圆制造过程中的作用（主要作用于橙红框环节）19 图表30电子特气作为外延气在硅片表面形成单晶薄膜的过程19 图表31半导体晶圆光刻过程20 图表32不同光刻气下的紫外光源波长20 图表33电子特气作用于半导体刻蚀工艺21 图表34电子特气作用于半导体掺杂环节21 图表35全球电子特气下游应用结构22 图表36中国电子特气下游应用结构22 图表37全球半导体行业销售额变动周期23 图表38全球半导体行业资本开支波动周期23 图表39全球和中国大陆半导体材料市场规模24 图表40全球和中国大陆集成电路产业销售额24 图表41我国IC自给率逐年提升24 图表422015-2021年全球晶圆产能分布24 图表432020-24年全球各地新增8/12英寸晶圆厂数量25 图表44近两年我国新建晶圆厂数量高增25 图表452021年全球细分晶圆制造材料规模占比25 图表462021年电子特气在半导体各环节应用占比25 图表47每m2存储和逻辑电路气体用量测算25 图表48国内外主要企业在中国地区的逻辑和存储芯片新建产能情况26 图表49我国集成电路对电子特气的需求规模（亿元）28 图表50全球晶圆制造用电子特气市场规模（亿美元）28 图表51ChatGPT模型训练和使用的A100芯片消耗量测算28 图表52全球显示面板产业产值（亿美元）29 图表53全球液晶面板月度出货量情况29 图表5455/65英寸60Hz液晶电视面板价格(美元/片)29 图表55液晶显示器面板价格走势（美元/片）29 图表56全球主要显示面板厂家的总产能利用率预期将在23Q2回升30 图表57中国显示技术及市场份额按年分应用变化30 图表58全球显示面板产能逐年向我国转移趋势30 图表59我国光伏新增装机量（GW）31 图表60我国光伏电池产量（GW）31 图表61太阳能电池制造过程中所需的特气产品31 图表62电子特气处理环节中的技术壁垒32 图表63各应用下的气体纯度要求33 图表64气体合成和纯化方法33 图表65国内特气生产企业的下游客户认证情况34 图表66国内特气企业整体资本开支率高于海外35 图表67国内各公司新增的特气项目建设情况35 图表682020年全球电子气体市场份额37 图表692020年中国电子特气市场份额37 图表70海外企业主要产品和发展历程38 图表71海外企业财务表现38 图表72国内特气企业研发费用整体增加趋势（亿元）39 图表73国内特气企业无形资产情况（亿元）39 图表74国内主要特气生产企业的产品和业务情况40 图表75国内主要特气生产企业财务表现40 图表76不同供气模式对比41 图表77林德集团向其位于中国的气体工厂运输原料耗时长达10-50天42 图表78中国特气企业在国内工厂和业务布局的地理位置42 图表79公司主要产品产能情况43 图表802019-2022年公司分产品营收结构43 图表81公司营收和归母净利润44 图表82公司销售毛利率和净利率44 图表83公司大宗气体现有和在建产能（万吨/年）44 图表84公司电子特气在建产能（吨/年）44 图表85公司营收和归母净利润45 图表86公司销售毛利率和净利率45