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1、請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容證券研究報告證券研究報告|2023年年04月月26日日含氟半導體化學品行業分析框架含氟半導體化學品行業分析框架證券分析師:楊林010-S0980520120002行業研究行業研究 專題專題報告報告精細化工精細化工 半導體化工材料半導體化工材料證券分析師:薛聰010-S0980520120001證券分析師:劉子棟021-S0980521020002證券分析師:張瑋航0755-S0980522010001聯系人:余雙雨021-S0980123040104請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容摘要摘要 電子特氣:電子特氣:電子特氣在全球晶圓制造材料細
2、分市場中占比約15%,是第三大晶圓制造材料。我國電子特氣市場規模約196億元,2025年達到316.6億元,2016-2025年CAGR為14.2%。電子特氣行業規模的高增速主要系國家政策大力支持與下游行業需求旺盛所致。我國應用于集成電路的電子特氣占比約為43%,顯示面板、LED、光伏占比分別為21%、13%與6%。此外,ChatGPT及AIGC算力需求增加也將會促使相關企業加大對算力設備的采購,而近年來國內晶圓廠也處于密集擴產的周期,以上諸多因素均會有力帶動上游原材料電子特氣需求強勁增長。目前,國內電子特氣自給率不足15%,但在部分技術上已實現突破。此前制約國內電子特氣企業發展的主要因素是認
3、證壁壘和市場壁壘,而在限制政策下國內下游廠商優先選擇國內電子特氣企業進行配套,認證周期有望縮短。未來,憑借產能擴張速度快、人工及原材料成本低等本土化優勢,國產電子特氣的滲透率將不斷提升。濕電子化學品:濕電子化學品:中國電子材料行業協會數據顯示,2021年度,全球濕電子化學品使用總量達到458.3萬噸,未來全球濕化學品需求增長的主要驅動力來源于多座晶圓廠的建成投產及OLED面板產業的發展,預計到2025年全球濕電子化學品總需求量則將達到697.2萬噸。目前全球濕電子化學品市場中歐美傳統老牌企業市場份額約為31%,日本企業市場份額約為29%,韓國、中國的市場份額合計約為39%。近年來,國內濕電子化
4、學品企業的生產能力、技術水平及市場規模都得到快速發展,替代歐美、日本同類產品趨勢明顯。主要產品電子級氫氟酸方面,國內在建及規劃的電子級氫氟酸產能較大,但主要為低等級產品,目前國內能夠生產UPSSS級(G5級)電子氫氟酸的企業僅5家左右。氟化液:氟化液:AIGC及ChatGPT算力液冷服務器進入起步階段,半導體氟化液清洗劑國產化進程空間廣闊。氟化液液冷方面,據我們測算,40kW/柜的機柜單臺需氟化液用量約500L。據“大話IDC”測算,液冷服務器邁入規模應用的時間是20262027年。從性能上看,氟化冷卻液是目前較適合用于數據中心液冷系統的冷卻液,浸沒式液冷數據中心的加速擴張有望同步帶動冷卻液(
5、尤其是氟化液)的需求。除冷卻液外,氟化液還可用于半導體清洗劑、作為半導體蝕刻工藝中晶圓表面控溫的關鍵供應鏈原料等。我們認為,電子氟化液中長期國產替代空間廣闊,疊加受益于3M計劃于2025年全面退出PFAS業務,我國氟化液企業將迎來廣闊市場機會。行業相關標的:行業相關標的:1 1)電子特氣:)電子特氣:【華特氣體華特氣體】、【金宏氣體金宏氣體】、【昊華科技昊華科技】、【凱美特氣凱美特氣】、【中船特氣中船特氣】。2 2)濕電子化學品:)濕電子化學品:【巨化巨化股份股份】、【興發集團興發集團】、【多氟多多氟多】、【新宙邦新宙邦】。3 3)氟化液:)氟化液:【巨化股份巨化股份】、【永和股份永和股份】、
6、【新宙邦新宙邦】。風險提示:風險提示:宏觀經濟波動和下游行業周期波動的風險;市場競爭加劇的風險;主要原材料價格上漲的風險等。RUhVjWVYgUiXoNpMpN6MaOaQmOpPpNoNeRpPrNkPoMrObRmNnNNZmNqMvPrQwP請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子特氣:行業壁壘頗高,國產替代加速1.21.2國產替代+新需求放量拉動電子特氣需求1.31.3目錄目錄主要含氟電子特氣產品行業格局梳理1.41.4電子氣體及電子特氣行業發展概況1.11.1含氟特種氣體行業格局梳理含氟特種氣體行業格局梳理1 1風險提示風險提示末頁末頁全球電子特氣行業競爭格局1.51.5相關
7、上市公司簡介相關上市公司簡介4 4氟化液市場前景梳理氟化液市場前景梳理3 3氟化液浸沒式冷卻液技術3.23.2氟化液:重要的半導體清洗劑/冷卻液3.13.1電子級氫氟酸行業格局梳理2.12.1含氟濕電子化學品行業格局梳理含氟濕電子化學品行業格局梳理2 2氟化液是理想的冷卻液3.33.3請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容含氟特種氣體行業格局梳理1目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子氣體及電子特氣行業發展概況1.1目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子氣體:工業氣體“塔尖”產品,半導體材料的“糧食”電子氣體:工業氣體“塔尖”產品,半導
8、體材料的“糧食”圖:電子氣體產業鏈圖:電子氣體產業鏈 電子氣體被稱為半導體材料的電子氣體被稱為半導體材料的“糧食糧食”,包包括電子特種氣體和電子大宗氣體括電子特種氣體和電子大宗氣體。電子特種氣體(簡稱電子特氣),是指用于半導體、顯示面板及其它電子產品生產的特種氣體。在整個半導體行業生產過程中,從芯片生長到最后器件的封裝,幾乎每一個環節都離不開電子特氣,所用氣體的品種多、質量要求高。電子大宗氣體主要指滿足半導體領域要求的高純度和超高純度大宗氣體,包括氮氣、氧氣、氬氣和壓縮空氣等,在半導體制程中用量大且覆蓋85%以上環節的應用,主要用作環境氣、保護氣等。電子氣體在集成電路生產中主要用于蝕刻和電子氣
9、體在集成電路生產中主要用于蝕刻和摻雜摻雜,是集成電路制造的血液是集成電路制造的血液。集成電路中用于刻蝕和摻雜的電子氣體比例最高,分別占比36%和34%,一方面電子氣體是當前刻蝕環節中的主要刻蝕劑;另一方面電子氣體作為主要摻雜劑,在摻雜環節中為其提供摻雜元素。資料來源:派瑞特氣招股說明書,國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容國家政策大力鼓勵電子氣體產業的發展國家政策大力鼓勵電子氣體產業的發展 電子氣體電子氣體作為新材料領域的關鍵性材料之一作為新材料領域的關鍵性材料之一,近年來得到國家政策的大力支持近年來得到國家政策的大力支持。近年來,國家發改委、科技部、工信部、財政
10、部等多部門相繼出臺“十三五”國家戰略新興產業發展規劃、新材料產業指南等指導性文件,均明確提及并部署了工業氣體產業的發展,并且對于電子氣體確立了其新材料產業屬性,有力推動了工業氣體產業的發展。資料來源:國家發改委、科技部、工信部、財政部等官網,國信證券經濟研究所整理圖圖:近年國家發布工業氣體相關政策:近年國家發布工業氣體相關政策發布時間政策名稱主要內容2009國家火炬計劃優先發展技術領域將“專用氣體”列入優先發展的“新材料及應用領域”中的電子信息材料2012電子基礎材料和關鍵元器件“十二五”規劃將起高純度氨氣等外延材料、高純電子氣體和試劑等列入重點發展任務2012新型顯示科技發展“十二五”專頂規
11、劃提出開發高純特種氣體材料等,提高有機發光顯示產品上游配套材料國產化率2013產業結構調整指導目錄(2011年版)將電子氣等新型精細化學品的開發與生產列入“第一類鼓勵類”產業2016國家重點支持的高新技術領域目錄在“四、新材料”之“(五)精細和專用化品之2、電子化學品制備及應用技術學中明確指出包括特種(電子)氣體的制備及應用技術”2016“十三五”國家戰略新興產業發展規劃優化新材料產業化及應用環境,提高新材料應用水平,推進新材料融入高端制造供應鏈,到2020年力爭使若干新材料品種進入全球供應鏈,重大關鍵材料自給率達到70%以上2017戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄在1.3.5關鍵電子材料
12、中包括超高純度氣體等外延材料”2017新材料產業發展指南在重點任務中提出加快高純特種電子氣體研發及產業化,解決極大規模集成電路材料制約”2017重點新材料首批次應用示范指導目錄(2017年版)在“先進基礎材料”之“三先進化工材料”之“(四)電子化工新材料”之“20特種氣體”中將特種氣體明確列示,主要應用于集成電路、新型顯示2018戰略性新興產業分類(2018)在1.2.4集成電路制造的重點產品和服務中包括了“超高純度氣體外延用原料”,在“3.3.6專用化學品及材料制造”的重點產品和服務中包括了電子大宗氣體、電子特種氣體2019產業結構調整指導目錄(2019年)高純試劑、光刻膠、電子氣、高性能液
13、晶材料等新型精細化學品的開發和生產屬于鼓勵類2020重點新材料首批次應用示范指導目錄(2019年版)將用于集成電路和新型顯示的電子氣體的特種氣體:高純氯氣、三氯氫硅、鍺烷、氯化、氧化亞氮、羰基硫、乙硼烷、砷烷、磷復印編完、甲硅烷、二氯二氫硅、高純三氯化硼、六氯乙硅烷、四氯化硅等列為重點新材料。2020新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策在先進存儲、先進計算、先進制造、高端封裝測試、關鍵裝備材料、新一代半導體技術等領域,結合行業特點推動各類創新平臺建設2021中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035遠景目標綱要加快壯大新一代信息技術、生物技術、新能源、新材料、高
14、端裝備、新能源汽車、綠色環保以及航空航天、海洋裝備等產業請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子氣體:市場規模持續擴大,電子特氣市場發展迅猛電子氣體:市場規模持續擴大,電子特氣市場發展迅猛 根據TECHCET數據,全球電子氣體市場規模由全球電子氣體市場規模由20172017年的年的5151.7777億美元增長至億美元增長至20202020年的年的5858.4444億美元億美元,預計2025年全球電子氣體市場規模將超過80億美元;全球電子特種氣體市場規模由2017年的36.91億美元增長至2020年的41.85億美元,預計2025年全球電子特種氣體市場規模將超過60億美元。隨著全球半導體
15、產業鏈向國內轉移隨著全球半導體產業鏈向國內轉移,我國電子氣體尤其電子特種氣體市場規??焖僭黾游覈娮託怏w尤其電子特種氣體市場規??焖僭黾?。根據中國半導體工業協會數據,我國電子特種氣體市場規模由2017 年的109.30億元增長至2020年的173.60億元,預計2025年將增長至316.60億元,2020年至2025年的年均復合增長率將達12.77%。36.9139.1438.7541.8545.3850.0151.1755.7760.2314.8615.6815.3716.5917.1317.9318.3519.4420.41010203040506070809020172018201920
16、2020212022E2023E2024E2025E電子特種氣體(單位:億美元)電子大宗氣體(單位:億美元)圖:全球電子氣體市場規模圖:全球電子氣體市場規模圖:中國電子特種氣體市場規模圖:中國電子特種氣體市場規模109.3121.6133.4173.6195.8220.8249280.8316.6050100150200250300350201720182019202020212022E2023E2024E2025E中國電子特種氣體市場規模(單位:億元)資料來源:TECHCET,國信證券經濟研究所整理資料來源:中國半導體工業協會,國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內
17、容封裝材料37%制造材料63%硅片41%掩膜版16%電子特氣15%CMP材料10%光刻膠8%濕電子化學品6%靶材4%電子特氣:電子氣體中的明珠電子特氣:電子氣體中的明珠,第三大晶圓制造材料,第三大晶圓制造材料圖:圖:2021年半導體材料市場中制造材料和封裝材料占比年半導體材料市場中制造材料和封裝材料占比圖:圖:2021年晶圓制造材料細分占比年晶圓制造材料細分占比資料來源:SEMI,國信證券經濟研究所整理資料來源:Techet,國信證券經濟研究所整理 半導體材料可分為晶圓制造材料和封裝材料半導體材料可分為晶圓制造材料和封裝材料,制造超材料銷售額占比超六成制造超材料銷售額占比超六成。其中,晶圓制造
18、材料是制造硅晶圓半導體、SiC等化合物半導體過程中所需的各種材料,主要包括硅片、光刻膠、電子特氣、掩膜版、純及高純試劑、CMP拋光液、濺射靶等。封裝材料是對制造出來的芯片進行封裝和切割過程中使用的材料,主要包括引線框架、芯片鍵合膜、鍵合線、縫紉線、環氧薄膜塑料、封裝基板、陶瓷封裝材料和環氧薄膜塑料等。電子特氣是第三大晶圓制造材料電子特氣是第三大晶圓制造材料,占比約占比約1515%。據SEMI數據,2021年全球半導體材料銷售額約為643億美元,其中晶圓制造材料銷售額為404億美元,占比63%;2021年封裝材料銷售額為239億元,占比37%。2021年晶圓制造材料細分市場中,電子特氣占比15%
19、,是第三大晶圓制造材料。圖:集成電路中電子氣體圖:集成電路中電子氣體細分細分應用占比應用占比資料來源:億渡數據,國信證券經濟研究所整理刻蝕36%摻雜34%其他30%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子特氣:集成電路、顯示面板等行業必需的支撐性材料電子特氣:集成電路、顯示面板等行業必需的支撐性材料 根據電子氣體制備方式及用途的區別,可進一步分為電子大宗氣體和電子特種氣體。根據電子氣體制備方式及用途的區別,可進一步分為電子大宗氣體和電子特種氣體。電子大宗氣體主要為應用于電子領域的高純大宗氣體,如高純氧氣、氮氣、氬氣等,可作為環境氣、保護氣以及載氣使用;電子特種氣體涵蓋產品種類較為豐富,
20、主要包含氨氣、氦氣、正硅酸乙酯、氧化亞氮、硅烷、三氟化氮、六氟化鎢等。電子特種氣體是集成電路、顯示面板等行業必需的支撐性材料,電子特種氣體是集成電路、顯示面板等行業必需的支撐性材料,廣泛應用于光刻、刻蝕、成膜、清洗、摻雜、沉積等工藝環節,對于純度、穩定性、包裝容器等具有較高的要求。電子特種氣體生產涉及合成、純化、分析檢測、充裝等多項工藝技術,具有較高技術壁壘。集成電路制造涉及上千道工序,工藝極其復雜,需使用上百種電子特種氣體。圖:電子特種氣體下游應用領域圖:電子特種氣體下游應用領域資料來源:金宏氣體招股說明書,國信證券經濟研究所整理類別用途主要產品電子特種氣體化學氣相沉積(CVD)氨氣、氦氣、
21、氧化亞氮、TEOS(正硅酸乙酯)、TEB(硼酸三乙酯)、TEPO(磷酸三乙酯)、磷化氫、三氟化氯、二氯硅烷、氟化氮、硅烷、六氟化鎢、六氟乙烷、四氯化鈦、甲烷等離子注入氟化砷、三氟化磷、磷化氫、三氟化硼、三氯化硼、四氟化硅、六氟化硫、氙氣等光刻膠印刷氟氣、氦氣、氪氣、氖氣等擴散氫氣、三氯氧磷等蝕刻氦氣、四氟化碳、八氟環丁烷、八氟環戊烯、三氟甲烷、二氟甲烷、氯氣、溴化氫、三氯化硼、六氟化硫、一氧化碳等摻雜含硼、磷、砷等三族及五族原子之氣體,如三氯化硼、乙硼烷、三氟化硼、磷化氫、砷化氫等電子大宗氣體環境氣、保護氣、載氣氮氣、氧氣、氬氣、二氧化碳等表:電子氣體分類表:電子氣體分類資料來源:金宏氣體招股
22、說明書,國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子氣體貫穿半導體和微電子工業各個工藝流程電子氣體貫穿半導體和微電子工業各個工藝流程 電子大宗氣體多充當環境氣、保護氣、載氣電子大宗氣體多充當環境氣、保護氣、載氣,用于高溫熱退火、保護氣體、清洗氣體等環節。電子特種氣體貫穿半導體和微電子工業各個工藝流程電子特種氣體貫穿半導體和微電子工業各個工藝流程,如清洗、沉積、光刻、刻蝕、離子注入、成膜、摻雜等環節等。三氟化氮(NF3)、硅烷(SiH4)和氨氣(NH3)是集成電路制造、光伏制造、顯示面板制造領域的三大主要氣體。圖圖:電子特氣在半導體中的應用電子特氣在半導體中的應用資料來
23、源:林德集團官網,國信證券經濟研究所整理領域環節主要氣體產品集成電路化學氣相沉積(CVD)氨氣、氦氣、氧化亞氮、正硅酸乙酯、硼酸三乙酯、磷酸三乙酯、氟化氮、硅烷、六氟化鎢等離子注入氟化砷、三氟化磷、磷化氫、三氟化硼、三氯化硼、四氟化硅、六氟化硫、氙氣等光刻膠印刷氟氣、氦氣、氪氣、氖氣等擴散氫氣、三氯氧磷等刻蝕氦氣、四氟化碳、八氟環丁烷、三氟甲烷、二氟甲烷、氯氣、溴化氫、三氯化硼、六氟化硫等摻雜含硼、磷,砷等三族及五族原子氣體,如三氯化硼,乙硼烷、三氟化硼磷化氫、砷化氫等晶體硅電池片擴散三氯氧磷、氧氣刻蝕四氟化碳減反射膜(PECVD)硅烷、氨氣薄膜電池片LPCVD沉積制造二乙基鋅、乙硼烷PECV
24、D沉積硅烷、磷化氫、氫氣、甲烷、三氟化氮TFT-LCD 化學氣相沉積(CVD)硅烷、三氟化氮、笑氣、氫氣、磷烷混氫、氨氣干刻蝕(DryEtch)氯氣、三氟甲烷、六氟化硫AMOLED化學氣相沉積(CVD)封裝鍍膜(EVA)硅烷、氨氣、三氟化氮、笑氣、氡氣干刻蝕(DryEtch)氯氣、六氟化硫、五氟乙烷、制程用二氧化碳準分子退火(ELA)氯化氫混氫混氦、氫氦混合氣、氙氣、高純氦氣特殊工藝制程設備磷烷混氫氣、乙硼烷混氫、三甲基硼混氫、三氟化硼表:用于生產制造的特種氣體表:用于生產制造的特種氣體資料來源:科學技術創新,國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容全球電子特種氣體主
25、要應用于集成電路行業全球電子特種氣體主要應用于集成電路行業 全球電子特種氣體應用于集成電路行業全球電子特種氣體應用于集成電路行業,我國下游需求結構存在改善空間我國下游需求結構存在改善空間。據派瑞特氣招股說明書及前瞻產業研究院數據,從全球來看,電子特種氣體應用于集成電路行業的需求占市場總需求的71%,應用于顯示面板行業的需求占市場總需求的18%;從我國來看,電子特種氣體應用于集成電路行業的需求占市場總需求的42%,應用于顯示面板行業的需求占市場總需求的37%。我國集成電路行業電子特種氣體的需求相對較低,主要原因為我國的集成電路產業技術水平和產業規模與世界先進國家和地區還存在一定差距,而顯示面板產
26、業經過多年持續發展,我國已成為全球最大的產業基地。圖:圖:我國電子特種氣體下游需求占比我國電子特種氣體下游需求占比資料來源:派瑞特氣招股說明書、前瞻產業研究院,國信證券經濟研究所整理圖:全球電子特種氣體下游需求占比圖:全球電子特種氣體下游需求占比資料來源:派瑞特氣招股說明書、前瞻產業研究院,國信證券經濟研究所整理集成電路71%顯示面板18%光伏3%LED8%集成電路42%顯示面板37%光伏制造13%LED8%圖:電子特種氣體在集成電路工藝中的應用圖:電子特種氣體在集成電路工藝中的應用資料來源:派瑞特氣招股說明書,國信證券經濟研究所整理注:藍色實體部分為集成電路工藝流程中的使用電子特種氣體的環節
27、。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容賦能電子制造:刻蝕工藝依賴于特種電子氣體賦能電子制造:刻蝕工藝依賴于特種電子氣體 晶圓制造過程可以分為制備、刻蝕、去除光刻膠三個主要環節,均晶圓制造過程可以分為制備、刻蝕、去除光刻膠三個主要環節,均需要使用電子特氣:需要使用電子特氣:1 1)制備:)制備:通常的制造順序從裸露的基板開始,如半導體用硅片、顯示器用玻璃板和LED照明用藍寶石晶片。首先,將薄膜這種第一所需材料進行沉積。然后,使用光刻法,在光刻膠的薄膜上制作圖形。2 2)刻蝕:)刻蝕:由于氣體的密度比液體的要低,因此干式刻蝕速率比濕式刻蝕要慢得多。通過激活等離子體放電中的刻蝕氣體來提高干式
28、刻蝕速率,其中由中性起始氣體產生正離子和負離子。等離子體在電場中,反應性離子被導向準備好的襯底??涛g氣體選擇性地與薄膜發生反應,并且通過真空泵將同樣是氣體的反應產物從反應腔中排出。3 3)去除光刻膠:)去除光刻膠:通過在高溫下氧化,然后進行濕式刻蝕來去除光刻膠??涛g工藝依賴于特種電子氣體??涛g工藝依賴于特種電子氣體。在電子制造中,選擇性氣相刻蝕能夠去除特定形狀中單一材料的一部分,是賦能電子制造的工藝之一。電子器件由許多獨立的電路元件組成,如晶體管和電容器。這些元件中的每一個都是通過材料沉積、圖形化和刻蝕的一系列離散步驟以三維形式由不同材料構建而成的。這些步驟大部分都是在超潔凈的高真空腔體內進行
29、的,以消除對大氣環境的污染并改善反應效能。本頁資料來源:林德集團官網,國信證券經濟研究所整理圖:晶圓制造過程及電子特氣應用場景示意圖圖:晶圓制造過程及電子特氣應用場景示意圖表:晶圓制造過程及電子特氣應用場景示意圖表:晶圓制造過程及電子特氣應用場景示意圖薄膜材料刻蝕氣體硅CF4/C2F6/SF6/HBr/CI2二氧化硅/氮化硅SF4/CF4/CHF3/NF3/CH2鈦CI2/CF4鋁CI2/BCI3/HBr光刻膠HCI/CI2請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子特氣:行業壁壘頗高,國產替代加速1.2目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子特氣產業存在技術壁壘、
30、認證壁壘、市場壁壘等諸多行業壁壘電子特氣產業存在技術壁壘、認證壁壘、市場壁壘等諸多行業壁壘 技術壁壘:技術壁壘:集成電路工藝流程環節較多,不同環節需要搭配使用特定的電子特種氣體,各類電子特種氣體總體數量超過100種,其中大部分品種被國外壟斷,即使部分氣體用量較少,但也是集成電路生產中不可缺少的關鍵性材料。國內電子特種氣體企業整體發展時間較短,在產品種類、工藝水平、綜合服務能力等方面依然與國際巨頭有差距,而且這種差距很難在短期打破,需要一定時間的迭代試錯。目前國內的電子氣體相關技術更多還在解決“能用”的問題,部分涉及到“好用”層面的關鍵技術,依然存在“卡脖子”的現象。其中包括大宗氣體提純凈化的生
31、產技術、特種氣體保供的生產技術等,這些則需要技術積累與沉淀才能實現產業鏈“補短板”的最終目標。認證壁壘:認證壁壘:電子特氣需要晶圓廠和設備廠商2輪的嚴格審核,而集成電路領域的認證至少需要兩年時間,一旦獲得客戶認可,便不會輕易更換供應商。當前,不少芯片巨頭已和氣體供應商建立了長期的合作關系,形成了穩固的上下游產業鏈。市場壁壘:市場壁壘:在市場格局被外資把持的背景下,國內氣體企業缺少上機檢測的機會。面對國產品牌的桎梏,氣體企業很難實現從0到1的突破。不過,近年來,長鑫存儲、長江存儲、中芯國際等企業不斷發力,晶圓產能向中國市場傾斜,國內企業擁有了更多的成長機會。人才壁壘:人才壁壘:我國半導體產業起步
32、較晚,雖然近年來發展速度和國產化進程加快,但相關產業的人才培養尚需時間。目前,電子特種氣體行業專業研發人才、具備半導體工藝服務和應急處理能力的人才、具備專業知識和國際化視野的市場營銷人才、具備專業管理理念和技能的人才等都相對缺乏。國內企業、高校、研究院所的基礎研究實力和產業化能力與國際龍頭企業相比尚有較大差距。隨著國內集成電路及電子特種氣體產業的發展,以及國內氣體企業進一步走向全球市場,專業化人才不足仍是制約產業發展的因素之一。資金壁壘:資金壁壘:為了保證產品質量的穩定性,工業氣體行業生產環節需要投入大量精密監測和控制設備。工業氣體作為?;?,需要具有?;Y質的專門運輸設備,帶來的運輸及監控設
33、備投入也較大。上述因素導致工業氣體行業重資產的屬性較為顯著,對潛在進入者形成較高的資金壁壘。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子特氣技術壁壘頗高,國內企業在部分工藝上已實現突破電子特氣技術壁壘頗高,國內企業在部分工藝上已實現突破 在5G、人工智能、物聯網等帶動下,集成電路制造技術發展從摩爾定律到超越摩爾發展。邏輯芯片技術節點從傳統0.35um開始延伸到3nm特征尺寸,預計到2025年實現1.5nm技術突破;三維閃存芯片制造技術從32層發展到128層,預計到2025年突破到384層;動態記憶體制造技術,從19nm開始向15nm邁進,預計到2025年實現11nm技術突破。先進技術節點突
34、破性發展要求包括電子特種氣體在內的新材料技術發展作為支撐先進技術節點突破性發展要求包括電子特種氣體在內的新材料技術發展作為支撐。高密度、低功耗的集成電路制造,對反應溫度、純度、雜質提出新的要求,對產品質量穩定性和一致性提出更高的要求。未來,電子特種氣體需要針對性的加強提升合成技術、純化技術、分析技術、充裝技術和綠色環保技術。國內電子企業仍存在技術短缺國內電子企業仍存在技術短缺,但已在多個環節點實現突破但已在多個環節點實現突破。目前我國僅部分電子特氣具備自主供應能力,國內氣體生產與國際差距主要表現在提純凈化、管路閥門及氣瓶包裝物等金屬表面處理、氣體檢測技術等。但國內企已在核心技術上取得部分突破:
35、如在氣體純化環節能將部分電子特氣實現9N純度,在氣體混配環節可使配氣誤差達到2%以內,在氣瓶處理環節可使粗糙度達到0.2m以下,在氣體分析檢測環節對多種氣體的檢測精度可達0.1ppb。主要技術技術內容國內突破氣體純化通過精餾、吸附等方式將粗產品精制成更高純度的產品國產企業已能將部分氣體純度做到9N(99.999999%)級別氣體混配將兩種或兩種以上有效組分氣體按照特定比例混合,得到多組分均勻分布的漏合氣體國產企業配氣誤差達到了2%以內,高于行業一般的5%誤差水平氣瓶處理根據載氣性質及需求的不同,對氣瓶內部、內壁表面及外觀進行處理,以保證氣體存儲、運輸過程中產品的穩定國產企業可使光潔度達到0.1
36、0.5um,高于行業一般的0.5m;鈍化方面,公司能使腐蝕性氣體1年內量值變化不超過1%,高于行業般的5%氣體檢測對氣體的成分進行分析、檢測的過程國產企業對多種氣體的檢測精度可達0.1ppb(0.1*10-9),高于行業一般的檢測水平(檢測精度為1-10ppb)表:國產企業已在氣體純化、混配、處理、檢測四個主要核心工藝實現突破表:國產企業已在氣體純化、混配、處理、檢測四個主要核心工藝實現突破資料來源:華特氣體招股說明書、國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子氣體對純度要求極高,考驗廠商的生產及提純技術水平電子氣體對純度要求極高,考驗廠商的生產及提純技術水平 電子
37、氣體純度往往要達到電子氣體純度往往要達到5 5N N以上級別以上級別,甚至需要達到甚至需要達到6 6N N、7 7N N以上以上。不不同的產品對電子氣體的要求不同同的產品對電子氣體的要求不同。用于制造集成電路的電子氣體規格最高。通常,光伏能源、光纖光纜領域審核認證周期為0.5-1年,顯示面板為1-2年,集成電路領域則需2-3年。電子氣體對純度的要求比其它行業要高得多,任何微小的氣體純凈度差異,如氧氣、水分、金屬、顆粒等雜質,都會導致產品性能降低甚至報廢。以當前電子氣體市場來看,集成電路市場中集成電路市場中超大規模和大規模集成電路領域對氣體純度和雜質含量要求極高,雜質含量至少小于1x10-6,氣
38、體純度至少達到6N級別;太陽能制造商則需要能夠同時提高產量、提高電池效率、降低制造成本的電子氣體供應方法;平板顯示屏制造商需要大規模的超純氣體供應。氣體級別氣體純度雜質含量應用領域純氣99.99%(4N)100 x10-6晶體管或晶閘管高純氣99.999%(5N)10 x10-6 大規模集成電路和特殊器件、太陽能電池、光纖等超純氣99.9999%(6N)1x10-6超大規模和極大規模集成電路、平板顯示器件、化合物半導體器件99.99999%(7N)0.1x10-699.999999%(8N)0.01x10-699.9999999%(9N)1.200.8-1.20.2-0.60.09-0.20.
39、09主要下游應用光伏分立器件、LED顯示面板、集成電路集成電路集成電路請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容全球濕全球濕電子化學品行業發展現狀及未來態勢電子化學品行業發展現狀及未來態勢 全球濕電子化學品需求不斷增長。全球濕電子化學品需求不斷增長。中國電子材料行業協會數據顯示,2021年度,全球濕電子化學品使用總量達到458.3萬噸,其中集成電路領域用濕電子化學品需求量達到209萬噸,新型顯示領域用濕電子化學品需求量達到167.2萬噸;未來,全球濕化學品需求增長的主要驅動力來源于多座晶圓廠的建成投產及OLED面板產業的發展,預計到2025年全球濕電子化學品總需求量則將達到697.2萬噸,其
40、中集成電路領域用濕化學品需求量將增長至313萬噸,顯示面板用濕化學品將增長至244萬噸。市場格局方面,市場格局方面,歐美傳統老牌企業市場份額約為31%,日本企業市場份額約為29%,韓國、中國(含臺灣)的市場份額合計約為39%,其他國家、地區市場份額約為1%。近年來,中國、韓國在大尺寸晶圓、高世代液晶面板、OLED面板等新興應用領域市場份額大幅增長,當地濕電子化學品企業的生產能力、技術水平及市場規模都得到快速發展,替代歐美、日本同類產品趨勢明顯。圖:圖:2021-2025E全球濕電子化學品需求量(萬噸)全球濕電子化學品需求量(萬噸)圖:圖:2021年全球濕電子化學品市場格局年全球濕電子化學品市場
41、格局資料來源:中國電子材料行業協會,國信證券經濟研究所整理資料來源:中國電子材料行業協會,國信證券經濟研究所整理209313167.224482.1140.2010020030040050060070080020212025E合計:697.2合計:458.3集成電路顯示面板光伏等其他歐美31%日本29%中國(含臺灣?。?、韓國39%其他請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容中國濕中國濕電子化學品行業發展現狀及未來態勢電子化學品行業發展現狀及未來態勢 下游需求快速增長和持續的產能轉移帶動了我國濕電子化學品行業需求量快速增長。下游需求快速增長和持續的產能轉移帶動了我國濕電子化學品行業需求量快速
42、增長。中國電子材料行業協會數據顯示,2021年度,我國濕電子化學品行業總計需求達213.52萬噸,與上一年度相比增加了36.58%,且未來幾年將有大幅度的提升,預計到2025 年國內濕電子化學品市場需求將增長至369.56萬噸。國內濕電子化學品整體技術水平與海外還存在較大的差距,下游三大應用領域中高端產品的國產化率仍有待突破。國內濕電子化學品整體技術水平與海外還存在較大的差距,下游三大應用領域中高端產品的國產化率仍有待突破。中國電子材料行業協會數據顯示,我國集成電路用濕電子化學品整體國產化率35%,12英寸晶圓28nm以下先進技術節點制造所用的功能性濕電子化學品基本依賴于進口;顯示面板用濕電子
43、化學品整體國產化率亦不足40%,高世代顯示面板用銅蝕刻液及銅剝離液國內企業實現了小批量供應,但與需求相比仍有較大差距,OLED 面板用銀蝕刻液仍全部依賴進口。因此,我國高端濕電子化學品國產化替代市場非常廣闊。圖:圖:2020-2025E中國濕電子化學品需求量(萬噸)中國濕電子化學品需求量(萬噸)資料來源:2022 版濕電子化學品產業研究報告,中國電子材料行業協會,國信證券經濟研究所整理53.80 70.29 79.68 96.59 103.04 106.94 58.14 77.80 95.60 116.60 137.60 149.50 44.39 65.43 86.41 93.84 103.0
44、0 113.12 050100150200250300350400202020212022E2023E2024E2025E集成電路顯示面板光伏合計:156.33合計:213.52合計:261.69合計:307.03合計:343.64合計:369.56請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子級氫氟酸行業格局梳理2.1目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容我國電子級氫氟酸進出口格局:進口高端產品,出口低端產品我國電子級氫氟酸進出口格局:進口高端產品,出口低端產品圖:圖:2019-2022年中國年中國濕濕電子化學品進口情況電子化學品進口情況資料來源:中國海關,國信證券經
45、濟研究所整理 電子級氫氟酸是微電子行業的關鍵性濕電子化學品之一,廣泛應用于半導體、新型顯示、光伏太陽能電池等領域。電子級氫氟酸是微電子行業的關鍵性濕電子化學品之一,廣泛應用于半導體、新型顯示、光伏太陽能電池等領域。在半導體領域,主要用于晶圓表面清洗、芯片加工過程中的清洗和蝕刻等工序;在新型顯示領域,主要用于玻璃基板清洗、氮化硅、二氧化硅蝕刻等;在光伏太陽能電池領域,主要用于硅片表面清洗、蝕刻去邊、清洗制絨等環節。近年來我國電子級氫氟酸行業快速發展,產品技術水平穩步提升,產銷持續增長,但部分高端產品仍依賴進口。近年來我國電子級氫氟酸行業快速發展,產品技術水平穩步提升,產銷持續增長,但部分高端產品
46、仍依賴進口。據海關數據統計,進口進口方面,方面,2022年國內電子級氫氟酸進口量15558噸,同比減少6.0%;進口額3.04億元,同比減少1.1%。其中中國臺灣、韓國為前兩大進口來源地,2022年進口量分別為7280.51噸、5532.25噸,占比分別為46.8%、35.6%,合計達82.4%。出口方面,出口方面,2022年國內電子級氫氟酸出口量36484.15噸,同比增長40.7%,出口額3.73億元,同比增長67.1%。出口地方面,國內電子級氫氟酸主要出口至韓國、馬來西亞等地,其中出口至韓國20272.74噸,占總出口量的55.6%,為第一大出口地。進出口價格方面,進出口價格方面,國內進
47、口價格遠高于出口價格,進口價格大致為出口價格的兩倍,也側面說明國內電子級氫氟酸進出口格局以進口高端產品、出口中低端產品為主。1.04 1.35 1.65 1.56 2.11 2.66 3.07 3.04 1.71.81.922.1012342019202020212022進口量(萬噸)進口金額(億元)平均單價(萬元/噸)-右軸2.22 2.42 2.59 3.65 2.37 2.16 2.23 3.73 0.70.80.911.1012342019202020212022出口量(萬噸)出口金額(億元)平均單價(萬元/噸)-右軸圖:圖:2019-2022年中國濕電子化學品出口情況年中國濕電子化學
48、品出口情況資料來源:中國海關,國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子級氫氟酸等級越高,售價越高電子級氫氟酸等級越高,售價越高圖:不同等級電子級氫氟酸價格圖:不同等級電子級氫氟酸價格資料來源:百川盈孚,國信證券經濟研究所整理0200040006000800010000120001400016000180002020/42020/102021/42021/102022/42022/102023/4元/噸無水氫氟酸EL級UP級UPS級UPSS級UPSSS級表:電子氫氟酸類別及標準表:電子氫氟酸類別及標準資料來源:SEMI、觀研天下、CNKI,國信證券經濟研究所整理級別
49、ELUPUPSUPSSUPSSSSEMI標準C1(Grade1)C7(Grade2)C8(Grade3)C12(Grade4)Grade5BV標準BV-BV-BV-BV-金屬雜質(ppb)1ppm1010.10.01控制粒徑/m1.00.50.50.2需雙方協定顆粒個數(個/mL)25255需雙方協定需雙方協定主要應用光伏太陽能電池分立器件平板顯示、LED、微米集成器半導體集成電路半導體集成電路12寸晶圓年份1986199220012010 根據純度標準不同,電子氫氟酸由低到高可分為根據純度標準不同,電子氫氟酸由低到高可分為ELEL、UPUP、UPSUPS、UPSSUPSS以及以及UPSSSU
50、PSSS五個級別,濃度以五個級別,濃度以49%49%居多,等級越高,售價越高。居多,等級越高,售價越高。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子級氫氟酸提純技術壁壘較高電子級氫氟酸提純技術壁壘較高圖:一種電子級氫氟酸生產工藝圖:一種電子級氫氟酸生產工藝資料來源:專利電子級氫氟酸的連續化制備系統及方法,CN113651294A,巨化集團等,國信證券經濟研究所整理 當前先進電子工業所需氫氟酸中雜質含量要求在10ppt(10-12)以內。工業級氫氟酸中主要含有砷、硼、磷等非金屬元素和鈣、鈦、鐵等金屬元素,其中砷的含量較高,在5ppm(10-6)以內,其余雜質含量均在1ppm以內。因而,從工業
51、級氫氟酸到電子級氫氟酸,需要將雜質含量減少十萬倍以上,這對廠商的生產技術和提純工藝提出較大挑戰。從工業級從工業級氫氟酸氫氟酸到電子級氫氟酸主要生產工藝可分為物理法和化學法兩大類。到電子級氫氟酸主要生產工藝可分為物理法和化學法兩大類。物理法主要有精餾、膜過濾等,但存在三氟化砷雜質因沸點與氫氟酸相近而難以去除、能耗較高且裝置龐大等問題,因此不適用于生產高等級電子級氫氟酸?;瘜W法的主要思想是將雜質氧化為其他沸點更低的產物再進行提純,可以生產比物理法等級更高的電子級氫氟酸,但如果廠商的技術不夠成熟,也可能會引入新雜質離子、氧化不徹底等問題,因此對廠商的技術要求較高。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下
52、所有內容國內電子級氫氟酸以中低端產能為主,部分企業實現技術突破國內電子級氫氟酸以中低端產能為主,部分企業實現技術突破 全球半導體級氫氟酸生產技術主要掌握在日本企業手中。全球半導體級氫氟酸生產技術主要掌握在日本企業手中。國外電子級氫氟酸的生產廠家主要有:日本Stella公司(電子級氫氟酸產量第一)、僑力化工、臺塑大金等。我國電子級氫氟酸中低端產能為主,部分企業實現技術突破。我國電子級氫氟酸中低端產能為主,部分企業實現技術突破。據我們不完全統計,截至2023年4月,我國電子級氫氟酸生產企業約30家,現有產能約30萬噸,規劃產能約55萬噸,但由于技術壁壘高,高純電子級氫氟酸的工藝仍難以突破,國內廠商
53、主要生產EL、UP、UPS級電子級氫氟酸,屬電子級的中、低檔產品,在品質和純度方面較進口產品尚有差距,高端產品仍依賴進口,目前國內能夠生產UPSSS級(G5級)電子氫氟酸的企業僅5家左右。據百川盈孚,截至2023年4月,僅有多氟多、福建永飛、浙江凱圣(巨化股份參股公司中巨芯的子公司)、山東濱化四家公司有UPSSS級電子級氫氟酸對外報價,主要濃度為49%,報價區間集中在1.1-1.5萬元/噸。另外,興發集團與貴州磷化集團的持股公司湖北興力電子材料有限公司的電子級氫氟酸產品也能夠達到G5級別。據臺積電官網和相關公司公告,截至2023年4月,臺積電在部分工廠中已經導入了多氟多、興力電子生產的半導體級
54、氫氟酸,但現階段供應量不大。多氟多目前擁有電子級氫氟酸產能5萬噸/年,其中G5級別為1萬噸/年,目前在建3萬噸/年產能(UPSSS),計劃2023年建成投產。濱化股份的電子級氫氟酸項目于2018年7月開始試生產,產品達到UPSSS等級要求。根據2021年年報,濱化股份電子級氫氟酸產能為6000噸/年。湖北興力電子是興發集團成員企業,引進中國臺灣僑力公司電子級氫氟酸等技術,在園區建設3萬噸/年電子級氫氟酸項目,該項目一期于2021年上半年投產,產能為1.5萬噸/年,產品可以達到UPSSS級別,已通過國內外部分高端市場客戶的測試,實現批量供應。中巨芯是巨化股份旗下公司,其3萬噸/年ppt電子級氫氟
55、酸擴建裝置于2022年順利投料試車,產品達到UPSSS級別。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容我國現有電子級氫氟酸產能約我國現有電子級氫氟酸產能約3030萬噸,規劃產能約萬噸,規劃產能約5555萬噸萬噸表:國內主要電子級氫氟酸生產企業產能情況表:國內主要電子級氫氟酸生產企業產能情況資料來源:百川盈孚、卓創資訊、各公司公告、官網、環評公告,國信證券經濟研究所整理備注:產能統計僅供參考,具體產能及擴建計劃請以公司公告、實際進展為準企業名稱企業名稱現有產能(萬噸現有產能(萬噸/年)年)規劃產能(萬噸規劃產能(萬噸/年)年)備注備注多氟多53在建電子級產能3萬噸/年,有G5級凱圣氟化學(巨化
56、合資)30已投產,有G5級臺塑大金2.61.3天賜材料2.50福建三化元福2.55已立項,預計2022年三美股份20已投產,擬規劃建設2萬噸產能浙江森田新材料(三美合資)22在建,G4級以上,未來將擴產至4萬噸/年鷹鵬集團1.60已投產索爾維藍天1.51.5另外在建1.5萬噸湖北興力1.51.52021年一期已投產1.5萬噸/年,另外在建1.5萬噸,G5級永飛化工(福建永晶科技子公司)1.50已投產中化藍天10已投產江蘇晶瑞10已投產G3、G4級中昊晨光102021年已投產濱化股份0.60已投產,G5級浙江藍蘇氟化0.50福建三鋼052022年9月項目土建已完成約70%工程量福建雅鑫06已公示
57、,2021年以來分階段投產江西興氟中藍05已公告,正在開展項目一期建設山東聯創01已公告,投產時間未知福建高寶礦業05項目備案預計2022年后公告云南氟磷電子科技02公司設立階段,預計2022年后錦洋高新材料01.51萬噸/年電子級氫氟酸、5000噸/年電子級無水氟化氫生產線貴州施達氟材01預計2025年9月建成福建三明潤祥新材料00.8已環評公示四川永晶新材料06已環評公示寧夏濱河新材料02分三期進行建設,目前一期、二期已經完成衢州南高峰化工05.4項目分三期建設,每期1.8萬噸/年合計合計29.829.85555請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容緩沖氧化物刻蝕液緩沖氧化物刻蝕液B
58、OEBOE:電子級氫氟酸與氟化銨復配而成:電子級氫氟酸與氟化銨復配而成 緩沖氧化物刻蝕液(Buffer Oxide Etch,BOE)是電子級氫氟酸、電子級氟化銨與超純水的混合,根據工藝需要還可以添加表面活性劑,主要用于集成電路中氧化膜的刻蝕。該產品中基礎的刻蝕劑是電子級氫氟酸,另添加電子級氟化銨可以使產品與光刻膠更兼容、刻蝕速率更穩定。此外,添加表面活性劑可以減少產品表面張力,增強產品潤濕性,保證刻蝕均勻性。在集成電路制造領域,8英寸及12英寸工藝一般需要G4級緩沖氧化物刻蝕液。BOE原料之一電子級氟化銨可由氟硅酸與液氨反應再經提純制得,技術門檻與電子級氫氟酸相似,國內許多電子級氫氟酸項目都
59、配套建有電子級氟化銨生產裝置。緩沖氧化物刻蝕液主要應用于顯示面板和晶圓背面刻蝕,相比國外領先企業,國內企業在應用于集成電路制程的配方型清洗和刻蝕液細分產品領域尚缺乏技術儲備,因此功能電子濕化學品還需加大研發力度,縮小與國外先進水平的差異。此外,從蝕刻液申請專利情況看,全球刻蝕液專利申請量排名靠前的主要為韓國、日本、美國的公司,國內申請人的申請量相對較少,這與濕電子化學品的市場占有率大致相同。圖:刻蝕液全球專利申請人分布圖:刻蝕液全球專利申請人分布圖:圖:GB/T 286532012氟化銨質量指標氟化銨質量指標資料來源:濕電子化學品之刻蝕液領域技術發展現狀秦圓圓,化工管理,2022,國信證券經濟
60、研究所整理453145122108989796746865342323191614137050100150200250300350400450500東友精細化工日本凸版印劇東京電子應用材料IBM東芝日立三星電子富士通大日本印刷華星光電深圳市潔馳科技湖北興福電子材料江陰潤瑪電子材料江陰江化微電子材料上海新陽半導體材料比亞迪蘇州博洋化學資料來源:中國國家標準化管理委員會,國信證券經濟研究所整理一等品合格品w(氟化銨)95.093.0w游離酸(以HF計)1.01.0w氟硅酸鹽(以氟硅酸銨計)0.51.0請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容氟化液市場前景梳理3目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后
61、的免責聲明及其項下所有內容氟化液:重要的半導體清洗劑/冷卻液3.1目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容清洗貫穿半導體制造各環節清洗貫穿半導體制造各環節清洗工序是影響芯片成品率、品質及可靠性最重要的因素之一。為了保障芯片的良率及性能,在單晶硅片制造、晶圓制造過程和封裝過程中需將各種污染物控制在工藝要求的范圍之內。在半導體硅片的制造過程中,需要清洗拋光后的硅片,保證其表面平整度和性能,從而提高在后續工藝中的良品率;而在晶圓制造工藝中要在光刻、刻蝕、沉積等關鍵工序前后進行清洗,去除晶圓沾染的化學雜質,減小缺陷率;而在封裝階段,需根據封裝工藝進行TSV清洗、UBM/RDL清洗等
62、。圖:半導體制造流程與其中的清洗工序圖:半導體制造流程與其中的清洗工序資料來源:盛美上海招股說明書、國信證券經濟研究所整理多晶硅拉晶切割研磨拋光清洗材料清洗單晶硅片制造單晶硅片制造拋光后清洗光刻刻蝕離子注入光阻去除WAT測試晶圓點測氧化濺射保護層單晶硅片刻蝕清洗晶圓制造晶圓制造電路設計CAD工藝設計光罩制作芯片設計芯片設計光罩晶圓制造過程清洗包含:擴散前清洗刻蝕后清洗離子注入后清洗去膠清洗成膜前/后清洗機械拋光后清洗等封裝打磨切割芯片封裝芯片封裝封裝過程清洗包含:TSV清洗UBM/RDL清洗鍵合清洗等IC測試老化檢驗客戶芯片測試芯片測試請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容相比傳統清洗劑
63、,氟化液優勢突出相比傳統清洗劑,氟化液優勢突出根據清洗介質的不同,目前半導體清洗技術主要分為濕法清洗和干法清洗。濕法清洗是針對不同的工藝需求,采用特定的化學藥液和去離子水,對晶圓表面進行無損傷清洗,可同時采用超聲波、加熱、真空等輔助技術手段。濕法清洗是主流的清洗技術,占芯片制造清洗步驟數量的90%以上。氟化液是濕法清洗時可用的清洗劑之一。相比其他類型的清洗劑,氟化液優勢突出,有廣闊的應用前景。表:半導體工藝使用的清洗劑類別表:半導體工藝使用的清洗劑類別資料來源:含氟化合物在精密清洗的應用研究進展(郭衍錦等)、國信證券經濟研究所整理資料來源:3M官網、國信證券經濟研究所整理注:Novec為3M氟
64、化液系列產品名稱圖:氟化液的低表面張力利于維持結構穩定圖:氟化液的低表面張力利于維持結構穩定清洗劑類型清洗劑類型主要成分主要成分溶劑型清洗劑碳氫化合物、鹵代烴、醇類等半水基型清洗劑有機溶劑、水(5%20%)、少量表面活性劑等水基型清洗劑去離子水、添加劑(酸、堿、氧化劑、表面活性劑、絡合劑等)表:不同種類溶劑型清洗劑優缺點表:不同種類溶劑型清洗劑優缺點資料來源:氟系清洗劑的研究進展(郝志軍等)、國信證券經濟研究所整理清洗劑類型清洗劑類型優勢優勢缺陷缺陷碳氫化合物高溶解性、易揮發、環境友好、價格低易燃醇類易揮發、價格低易燃氟氯烴類高溶解性、低表面張力、高浸潤性、不燃、高熱穩定對臭氧破壞性大溴代烴類
65、高溶解性、低表面張力、不燃毒性存在爭議,易造成環境污染氟化液類高溶解性(可清洗非極性有機污染物和極性的無機污染物)、表面張力小、黏度小、潤濕性好、易揮發、不燃生產成本高資料來源:3M官網、國信證券經濟研究所整理圖:氟化液生產成本高但用于半導體清洗時成本低圖:氟化液生產成本高但用于半導體清洗時成本低請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容用于半導體清洗的氟化液主要種類用于半導體清洗的氟化液主要種類用于半導體清洗的氟化液主要包含全氟聚醚、氫氟醚、全氟烷烴等。表:常見氟化液類型及特點表:常見氟化液類型及特點氟化液類型氟化液類型優勢優勢劣勢劣勢相關產品相關產品制備方法制備方法全氟聚醚(PFPE)表
66、面能低、熱穩定性好、化學穩定性好、不燃燒、相容性好光氧化合成工藝的危險性美國杜邦公司:Krypton日本大金公司:Demnum蘇威公司:FomblinK K型和型和D D型:型:全氟聚醚采用陰離子聚合法合成:D型全氟聚醚以四氟氧雜環丁烷單體為原料,經過開環和聚合工藝合成中間體,中間體用氟氣氟化,合成最終產品全氟聚醚。K型全氟聚醚以六氟環氧丙烷為原料,在非質子極性溶劑中,以氟離子為催化劑,經過陰離子聚合反應合成全氟聚醚。Y Y型和型和Z Z型:型:全氟聚醚分別以六氟丙烯和四氟乙烯為主要原料,在紫外光作用下,與氧氣反應,聚合形成直鏈聚合物。氫氟醚(HFE)臭氧消化值(ODP)為零,全球溫室潛值(G
67、WP)低,且大氣停留時間很短。毒性低、無腐蝕性、不燃、不產生煙塵等特點,易于貯藏和運輸。單純的氫氟醚洗滌性較差,去油污能力弱,但具有良好的混溶性,可通過添加共沸劑來有效改善氫氟醚的洗滌性能。3M公司:Novec7000、7100、7200、7300、7500等日本硝旭子公司:AE3000東岳化工:東岳化工:將氟鹽和冠醚加入無水溶劑,加入含硅烷基醚(正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯等)和全氟烯烴(六氟丙烯二聚體D或六氟丙烯三聚體T)反應;浙江巨化:浙江巨化:以含氟烯烴與醇類作為主要原料在堿和溶劑存在的條件發生醚化反應;天津長蘆化工:天津長蘆化工:以六氟丙烯三聚體為原料制備全氟五碳酮(氧氣裂解)
68、,以得到的五碳酮以及烷基化試劑為原料,在堿金屬氟化物作用下制備氫氟醚;美國美國3M3M公司:公司:酰氟與氟代乙烯基醚反應生成氟化酮,再與烷基化試劑反應制備氫氟醚全氟烷烴化學穩定性、表面活性和優良的耐溫性能優異。低可極化性造成與其他碳氫溶劑的互溶性很差3M Fluorinert直接合成法:直接合成法:是通過電解對烷烴直接氟化得到全氟產物;間接法:間接法:則是利用電解法先將有機原料電解氟化使其轉化為全氟化合物,再通過化學反應轉變成全氟烷烴。資料來源:氟系清洗劑的研究進展(郝志軍等)、全氟聚醚的制備與應用(蔣琦等),國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容3M3M退出退出P
69、FASPFAS業務將為我國氟化液企業帶來帶來廣闊市場機會業務將為我國氟化液企業帶來帶來廣闊市場機會3 3M M在全球半導體冷卻劑的占有率為在全球半導體冷卻劑的占有率為9090%,其其中中8080%來自來自其其比利時工廠比利時工廠。3M比利時工廠是3M五家直接生產PFAS化學品的工廠之一,另外一處在德國,三處在美國,但產能較小。比利時工廠生產的PFAS化學品可用作半導體清洗劑和冷卻劑,產能約1萬噸,根據北加州供應鏈顧問Resilinc以及SiliconExpert最近的研究,3M占全球半導體級PFAS冷卻液產量的90%,僅比利時工廠就占80%。據3M官網,3M制造PFAS的年凈銷售額約為13億美
70、元,估計EBITDA利潤率約為16%。3 3M M退出退出PFASPFAS業務業務將將為我國氟化液企業帶來帶來廣闊市場機會為我國氟化液企業帶來帶來廣闊市場機會。3M公司的電子氟化液產品主要有3M Novec和3M Fluorinert,散熱性能顯著,市場占有率高。2022年12月20日,3M公司發布公告,將全面退出全氟和多氟烷基物質(PFAS)生產,并努力在2025年底前停止在其產品組合中使用PFAS,此前,3M比利時工廠便因當地環保政策收緊而減產了部分PFAS產品,當地推出限制政策的原因是PFAS可能在人體內積累后導致激素紊亂。3M是全球半導體冷卻劑的最大供應商,其退出PFAS業務將為我國氟
71、化液企業帶來廣闊市場機會,據中國臺灣電子時報2022年的報道,三星、SK海力士等企業或將在國內尋求氟化液供應商,實現供應商多元化。圖:圖:3M3M NovecNovec和和3M3M FluorinertFluorinert電子氟化液簡介電子氟化液簡介資料來源:3M官網,國信證券經濟研究所整理產品名稱簡介3M Novec電子氟化液3M Novec 電子氟化液可廣泛用于多種應用,包括傳熱、清洗、測試和潤滑劑涂覆等。這些電子氟化液不可燃、非油基、低毒性、無腐蝕性,具有良好的材料相容性和熱穩定性。3M Novec 電子氟化液還具有較低的全球升溫潛能值(GWP)和零臭氧消耗潛能值(ODP),為數據中心所
72、有者提供了一種創新性、可信賴且可持續的解決方案,用于其數據中心單相或兩相液體冷卻(冷板冷卻和浸沒式液冷)應用。3M當前建議該產品系列中氫氟醚類(HFE)3M Novec 電子氟化液用于數據中心液體冷卻應用。3M Fluorinert電子氟化液3M Fluorinert 電子氟化液作為直接接觸式電子設備冷卻液體的行業標桿已有60多年歷史。這些非常惰性、完全氟化的液體具有非常高的介電強度和優異的材料相容性。3M Fluorinert電子氟化液透明、無味、不可燃、非油基、低毒性、無腐蝕性、運行溫度范圍廣、熱穩定性和化學穩定性高。且3M Fluorinert電子氟化液的介電常數較低,因此是數據中心單相
73、和兩相浸沒式液冷應用的理想選擇。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容氟化液作浸沒式液冷前景廣闊3.2目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容數據中心高效冷卻技術的發展迫在眉睫數據中心高效冷卻技術的發展迫在眉睫68數據中心電能利用效率數據中心電能利用效率(PowerPower UsageUsage EffectivenessEffectiveness,PUEPUE),指數據中心總耗電量與數據中心IT設備耗電量的比值,一般用年均PUE值。PUE數值大于1,越接近1表明用于IT設備的電能占比越高,制冷、供配電等非IT設備耗能越低。計算公式為:PUE=PTotal/PIT,
74、式中,PTotal為維持數據中心正常運行的總耗電,PIT為數據中心中IT設備耗電,單位為kWh。數據中心產業快速發展的同時數據中心產業快速發展的同時,也帶來了能耗大幅增長的問題也帶來了能耗大幅增長的問題,亟需高效的冷卻技術亟需高效的冷卻技術。據中國數據中心能耗現狀白皮書,早在2015年,全國大數據中心的耗電量已達1000億kWh,相當于三峽電站全年的發電量;2018年這個數值迅速爬升至1609億kWh,超過上海全年的社會用電量。根據2020年國家工信部公布的全國數據中心應用發展指引(2020),全國在用超大型數據中心平均PUE達1.46,大型數據中心平均PUE為1.55;而據2021年7月工信
75、部公布的新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023年),到2023年底的目標是新建大型及以上數據中心PUE降低到1.3以下,嚴寒和寒冷地區力爭降低到1.25以下。根據現有機房能耗大致構成可知,冷卻系統能耗可占數據中心整體能耗的40%,是PUE的重要影響因素,隨著政府和社會對能效水平要求的逐步提高,數據中心高效冷卻技術的發展迫在眉睫。圖:圖:數據中心能耗結構圖數據中心能耗結構圖資料來源:CNKI、國信證券經濟研究所整理資料來源:全國數據中心應用發展指引(2020)、國信證券經濟研究所整理圖:圖:全國數據中心全國數據中心PUEPUE情況情況IT設備,45%冷卻系統,40%供配電設備,10%照
76、明及輔助設備,5%IT設備冷卻系統供配電設備照明及輔助設備1.461.551.361.391.251.31.351.41.451.51.551.6在用超大型在用大型規劃在建超大型規劃在建大型請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容冷卻技術比較冷卻技術比較:液冷液冷優勢明顯,是優勢明顯,是冷卻系統發展趨勢冷卻系統發展趨勢69溫控技術被廣泛應用于工業、通信、消費電子、新能源、動力電池等多個場景,用于保障電池等原器件正常穩定的工作運轉以及工業等環境穩定。溫控底層技術主要分為:風冷、冷凍水(間接蒸發冷)、液冷、相變材料、電子散熱技術(導熱材料散熱、熱管散熱、均熱板)等。目前存量場景中目前存量場景中
77、以以風冷為主風冷為主,間接間接蒸發冷蒸發冷、液冷技術的使用比例正不斷提升:液冷技術的使用比例正不斷提升:(1 1)風冷風冷:是目前應用最廣泛、應用設施最完善的冷卻方式,通過冷熱空氣通道的交替排列實現換熱。但由于空氣低密度、低排熱能力的特性,其最大散熱能力僅為37W/cm2,相比于峰值熱流密度高達80200W/cm2的主流性能刀片式服務器單片CPU,散熱能力明顯不足。此外,風冷技術還存在易形成局部熱點、機械能耗較高、環境匹配性較差、占用空間大等不足。(2 2)液冷:液冷:是利用液體對流換熱轉移計算機工作產生的熱量。由于液體比熱容及導熱系數都高于空氣,更適用于高功率的數據中心、儲能系統等。相比于空
78、氣冷卻,液體冷卻技術的冷卻能力大幅提升。如3M公司針對數據中心系統的浸沒式液體冷卻與風冷的性能進行了對比,結果表明,液體冷卻條件下的散熱熱流密度和傳熱系數明顯高于風冷,散熱效果更佳且更節能,PUE可降至1.02,并且可以大幅提升數據中心單個機架的功率密度和單位面積的計算能力。我們認為,隨著算力升級、綠色化和智能化的加速到來,液冷具有散熱功率密度高、能耗低、噪音小、效果穩定、散熱均勻、能夠延長電池/芯片使用壽命等優勢,有望成為未來主要趨勢。我們看好我們看好液冷液冷有望在有望在IDCIDC、動力電池動力電池、儲能電池等實現跨行業的儲能電池等實現跨行業的技術共享技術共享,降低開發成本降低開發成本,加
79、速加速普及普及。其中,在數據中心冷卻方面,除風冷和液冷外,目前已應用的冷卻系統還有熱管冷卻、相變冷卻等,但這兩種冷卻方法技術要求和成本均較高,不適用于數據中心冷卻。液冷散熱液冷散熱效率高效率高,將將有望成為有望成為未來未來主流的數據中心冷卻系統主流的數據中心冷卻系統。表:表:風冷和液冷性能對比風冷和液冷性能對比資料來源:3M官網,CNKI,國信證券經濟研究所整理資料來源:CNKI,國信證券經濟研究所整理圖:圖:各種散熱技術的冷卻能力各種散熱技術的冷卻能力制冷類制冷類型型單機架功率單機架功率單位計單位計算能力算能力PUEPUE散熱效率散熱效率復雜度復雜度壽命壽命成本成本風冷風冷440 kW10
80、kW/m21.12.0中中長低液冷液冷Max 250 kW100 kW/m21.02高較高中較高請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容浸沒式液冷浸沒式液冷的在當前所有液冷技術中的在當前所有液冷技術中優勢優勢明顯明顯70根據液體冷媒和發熱源的根據液體冷媒和發熱源的接觸方式接觸方式,液冷液冷技術可分為冷板式技術可分為冷板式(間接接觸間接接觸)、噴淋式噴淋式(直接接觸直接接觸)、浸沒式浸沒式(直接接觸直接接觸)3 3種主要形式種主要形式。1 1)浸沒式浸沒式液冷技術液冷技術原理是將IT設備直接浸沒在絕緣冷卻液中,冷卻液吸收IT設備產生的熱量后,通過循環將熱量傳遞給冷卻子系統中的冷卻介質,然后通
81、過循環將熱量釋放到室外環境中。2 2)冷板式液冷技術冷板式液冷技術是在常規風冷服務器基礎上,CPU和內存側緊貼一塊板式換熱器,芯片的熱量通過熱傳導傳導至板內流體,冷卻的板片與服務器的CPU/GPU通過直接接觸將服務器的主要熱量帶走,其余部件熱量可通過常規風冷帶走。3 3)噴淋式液冷噴淋式液冷主要特征為冷卻液直接噴淋到發熱器件表面上吸熱后并排走,排走的熱流體通過直接與間接與外部環境大冷源進行熱交換。浸沒式液冷具有明顯的優勢浸沒式液冷具有明顯的優勢:1)在浸沒式液冷中,冷卻液與發熱設備直接接觸,傳熱系數高;2)冷卻液具有較高的熱導率和比熱容,運行溫度變化率較??;3)浸沒式液冷無需風扇,降低了能耗和
82、噪音,制冷效率高;4)冷卻液絕緣性能優良,閃點高不易燃,且無毒、無害、無腐蝕?;谝陨蟽瀯?,浸沒式液冷技術適用于對熱流密度、綠色節能需求高的大型數據中心,特別是應用于地處嚴寒、高海拔地區,或者地勢較為特殊、空間有限的數據中心,以及對環境噪音要求較高,距離人群辦公、居住場所較近,需要靜音的數據中心。圖:圖:三種液冷技術的性能對比三種液冷技術的性能對比資料來源:CNKI,國信證券經濟研究所整理資料來源:數據中心浸沒式液冷服務器系統技術要求和測試方法、國信證券經濟研究所整理圖:圖:浸沒式液冷浸沒式液冷的工作原理的工作原理液冷技術液冷技術成本成本可維護性可維護性空間利用率空間利用率兼容性兼容性安裝簡捷
83、程度安裝簡捷程度可循環可循環浸沒式冷卻液用量較多,與冷板式相比成本居中較差中等直接接觸,材料兼容性較差改變服務器主板原有結構,需重新安裝通過室外冷卻裝置進行循環,降低運營成本冷板式冷板要求的規格多,大多需要單獨定制,成本較高優秀較高未與主板和芯片模塊進行直接的接觸,材料兼容性較強不改變服務器主板原有的形態,保留現有服務器主板,安裝便捷采用雙路環狀循環對冷凍液實現二次利用,降低運營成本噴淋式通過改造舊式服務器和機柜,增加必須的裝置,成本較小中等最高直接接觸,材料兼容性較差不改變服務器主板原有的形態,安裝便捷采用循環泵,實現資源的再利用,降低運營成本請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容中國
84、液冷市場規模前景廣闊中國液冷市場規模前景廣闊71液冷數據中心市場規模加速擴張液冷數據中心市場規模加速擴張。隨著國家雙碳政策的推進,2021年底國家發改委、國家能源部發布貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案提出“全國大型、超大型數據中心到2025年平均PUE降到1.3以下,樞紐點降到1.2以下”。北上廣深等一線城市已經開始逐步關閉年均PUE高、功率低的單機架。液體浸沒冷卻法有效解決這個問題,能耗可降低90%-95%。根據賽迪顧問2020年底中國液冷數據中心發展白皮書,利用統計部分超大型、大型數據中心替代比例觀點及傳統市場數據得出液冷數據中心(樂觀)市
85、場規模1330.3億元,其中浸沒式液冷市場占545.4億元。液冷數據中心(保守)市場規模1283.2億元,其中浸沒市場占526.1億元。浸沒式液冷數據中心的加速擴張有望同步帶動冷卻液的需求浸沒式液冷數據中心的加速擴張有望同步帶動冷卻液的需求,尤其是電子氟化液尤其是電子氟化液。資料來源:中國液冷數據中心發展白皮書、賽迪顧問、國信證券經濟研究所整理圖圖:20192019-2025E2025E中國液冷數據中心市場規模(億元)(樂觀估計)中國液冷數據中心市場規模(億元)(樂觀估計)表:表:20192019-2025E2025E中國液冷數據中心市場規模(億元)(保守估計)中國液冷數據中心市場規模(億元)
86、(保守估計)資料來源:中國液冷數據中心發展白皮書、賽迪顧問、國信證券經濟研究所整理350.8432.5535.5665.6832.71048.31330.363.195.2176.7233308.1408.8545.40%5%10%15%20%25%30%35%40%45%0200400600800100012001400201920202021E2022E2023E2024E2025E中國液冷數據中心規模浸沒式液冷數據中心市場規模浸沒式液冷占比260.9356.8449.8565.6751.9958.81283.24778.5148.4198278.2373.9526.10%5%10%15%
87、20%25%30%35%40%45%0200400600800100012001400201920202021E2022E2023E2024E2025E中國液冷數據中心規模浸沒式液冷數據中心市場規模浸沒式液冷占比請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容液冷技術商用條件液冷技術商用條件逐漸成熟,實踐逐漸成熟,實踐案例不斷增多案例不斷增多72液冷技術的商業化實踐逐漸增多液冷技術的商業化實踐逐漸增多。當前我國液冷技術正在快速發展并已經擁有規?;纳逃冒咐?,這與我國數據中心規模不斷擴大且單機柜功率密度不斷提升有關。阿里巴巴、百度、騰訊、華為、中科曙光等IT企業已有成熟的液冷技術應用案例,阿里巴巴仁
88、和云計算數據中心服務器采用全浸沒式液冷服務器,該數據中心也成為我國首座綠色等級達到5A級的液冷數據中心。產業界對于液冷技術的研究也在逐步深化產業界對于液冷技術的研究也在逐步深化。2019年,中國信通院云計算與大數據研究所聯合業界先后出版冷板式液冷、液冷革命兩部書籍,對液冷技術發展內外因及不同液冷技術方案進行對比剖析;2020年,ODCC與阿里巴巴舉辦浸沒式液冷數據中心開源發布會,阿里巴巴正式向社會開放浸沒式液冷數據中心技術規范;2021年,ODCC發布浸沒式液冷服務器可靠性白皮書,研究內容為液冷服務器長期運行后的可靠性評估方法;2022年4月,中國信通院云大所牽頭編制的5項液冷系列行業標準正式
89、實施,為數據中心液冷產業發展提供了有效指導。資料來源:各公司官網、國信證券經濟研究所整理表:中國液冷技術商用化實踐代表案例表:中國液冷技術商用化實踐代表案例公司簡介阿里巴巴阿里巴巴擁有全中國首座綠色等級達5A的仁和液冷數據中心,數據中心采用了服務器全浸沒液冷、高壓直流(HVDC)、供配電分布式冗余(Distribution Redundancy)、智能AI優化算法等多項節能技術進行規劃設計與建造,規模約3萬臺服務器。設計年均1.12的PUE值也印證了仁和液冷數據中心領先的能效及綠色節能水平。中科曙光中科曙光液冷技術早于2011年便開始探索,歷經“冷板式液冷技術”、“浸沒液冷技術”和“浸沒相變液
90、冷技術”三大發展階段,于2016年率先在全國開始浸沒式液冷服務器大規模應用的研發,2019年實現全球首個大規模浸沒相變液冷項目的商業化落地。截至目前,曙光擁有液冷核心專利近50項,部署的液冷服務器已達數萬臺,居國內市場份額之首。據統計,若全國50%新建數據中心采用曙光浸沒式相變液冷技術,每年可省450億度電,減排3000萬噸二氧化碳。華為華為云烏蘭察布液冷數據中心采用的是間接蒸發冷卻技術,充分利用自然冷源實現散熱,全年開啟空調壓縮機的時間不到30天,實現機房的節能,數據中心的整體PUE低至1.15,達到了行業領先水平。聯想聯想Neptune海神液冷散熱系統,通過使用50C的溫水給數據中心的計算
91、系統散熱,使數據中心運行效率提升50%。海神液冷散熱系統可以在一般數據中心基礎架構的限制范圍內,提高機架和數據中心密度;提供極高的數據中心冷卻效率和性能;同時顯著降低能源成本,數據中心PUE可小于等于 1.1。浪潮浪潮信息于2021年建立了液冷數據中心研發生產基地-天池。天池是領先的液冷創新中心,滿足了浪潮不同規格液冷服務器的各項研發、生產、測試需求。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容氟化液浸沒式冷卻液技術3.2目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容氟化液氟化液優勢顯著,優勢顯著,是是理想的理想的數據中心用數據中心用冷卻液冷卻液74圖:圖:數據中心浸沒式液冷系統
92、數據中心浸沒式液冷系統資料來源:開放數據中心委員會,國信證券經濟研究所整理資料來源:巨化股份官網,國信證券經濟研究所整理圖:巨化圖:巨化D D系列氫氟醚類系列氫氟醚類氟化液氟化液類型類型代表物質代表物質性質及特點性質及特點芳香族物質芳香族物質對二乙基苯、二苯甲基甲苯、氫化三聯苯因芳香族化合物具有一定毒性一定毒性,而且大部分有很強的刺激性氣味刺激性氣味,對使用者和應用有一定限制。脂肪族化合物脂肪族化合物礦物油、聚烯烴主要是石油化工的產物,此類物質具有良好的導熱性能和使用的安全性,常見的應用是作為變壓器油等。但仍具有閃點具有閃點,需要對防爆消防監控進行評估。而且其粘度較高,揮發粘度較高,揮發殘留物
93、較多且殘留物較多且不易清理不易清理,有機硅類物質有機硅類物質二甲基硅氧烷,甲基硅氧烷,硅油等硅油在缺乏氧氣的應用場景表現有良好的耐溫性、穩定性。硅油也一樣具有閃點,需要根據應用要求配置相應防爆設施。分解產物具有一定毒性,同時揮發后也有一定的殘留物,需要額外的清洗處理。碳氟類化合物碳氟類化合物 氟化液氟化液的穩定性和抗分解穩定性和抗分解性較好性較好,在惡劣條件下(如過熱、燃燒及電弧擊穿等)的分解性遠低于其他液體類物質。同時氟化液大多數不不具有閃點具有閃點,使用安全性更佳。表面能和粘度表面能和粘度更低更低,作為單相傳熱介質整體傳熱能力優于油類物質。氟化液無毒,但相對成本較高。表:可用于浸沒液冷的液
94、體介質:分類及特點表:可用于浸沒液冷的液體介質:分類及特點資料來源:3M氟化液Novec產品說明書,國信證券經濟研究所整理目前常見的冷卻液類型有水、芳香族物質、脂肪族化合物、有機硅類物質、碳氟類化合物等。目前常見的冷卻液類型有水、芳香族物質、脂肪族化合物、有機硅類物質、碳氟類化合物等。其中其中:氟化液是一種無色無味絕緣且不燃的化學溶劑,最開始是用作線路板的清洗液;加上其不燃和絕緣的惰性特點,目前下游應用領域已經涉及半導體冷卻板的冷卻、數據中心的浸入式冷卻、航空電子設備的噴霧冷卻等。氟化液優勢明顯,是理想的數據中心用冷卻液。氟化液優勢明顯,是理想的數據中心用冷卻液。氟化液的優點包括:1)具有優異
95、的電絕緣性和熱傳導性;2)理想的化學惰性和熱穩定性,能廣泛使用于各種溫控散熱場合;3)良好的材料相容性,與絕大多數金屬、塑料和聚合物不反應;4)良好的流動性,能在溫控系統中很好的流動散熱;5)非危險品不燃不爆,無燃點閃點;6)無毒無害無刺激性。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子氟化液電子氟化液用途廣泛的高性能氟化學品用途廣泛的高性能氟化學品75在數據中心浸沒液冷應用中,氟化液浸沒式冷卻液技術的工作原理就是將數據中心的發熱設備氟化液浸沒式冷卻液技術的工作原理就是將數據中心的發熱設備(如服務器如服務器)浸沒在氟化液中浸沒在氟化液中,并通過氟并通過氟化液液體的流動循環化液液體的流動循環
96、,把電子器件把電子器件/系統運行產生的熱量傳遞到室外系統運行產生的熱量傳遞到室外,是數據中心單相和兩相浸沒式液冷應用的理想選擇。其中,3M公司推出了Fluorinert(全氟碳化合物)和Novec(氫氟醚及其他低溫室效應氟化物)兩大系列的氟化液產品。在浸沒式液冷中,冷卻液可以與發熱器件直接接觸,所以浸沒式液冷可支持更高功率密度的IT部署,極大程度提升能源使用效率。此外,氟化冷卻液有著良好的化學惰性,與電子類部件接觸時,不會對其產生任何腐蝕;使用過后也不需特定的清洗步驟,因此最初廣泛用作線路板清潔液和電子測試液。氟化液因其出色的熱傳導性和絕緣且不燃的惰性特點成為目前應用最廣泛的浸沒式冷卻液。圖:
97、圖:電子氟化液的主要應用電子氟化液的主要應用資料來源:CNKI,國信證券經濟研究所整理資料來源:3M官網,國信證券經濟研究所整理圖:圖:電子氟化液可在不同數據中心應用電子氟化液可在不同數據中心應用請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容浸沒式液冷優勢浸沒式液冷優勢明顯明顯76使用電子氟化液進行浸沒式液冷,可從設計、施工到維護和運營,幫助提高效率,同時降低成本,減少對自然資源的依賴。圖:圖:使用電子氟化液進行浸沒式液冷的優點使用電子氟化液進行浸沒式液冷的優點資料來源:3M官網,國信證券經濟研究所整理優點簡介降低對地理和環境條件的依賴無論決定將部署地點設于何處、環境如何變化,浸沒冷卻數據中心均
98、可在全球范圍內實現更為一致的冷卻基礎架構。更加密集的形態也能較好地適用于對空間和密度較敏感的應用。簡化數據中心設計浸沒冷卻數據中心的規模更集中,拓撲結構(例如,機械、電氣、網絡)也更簡單??梢韵龑碗s氣流管理的需求,簡化數據中心的設計難度。減少資本支出和運營費用更大限度地減少或消除空冷基礎設施(例如冷水機組、CRAC、CRAH、PDU、RPP、電信/網絡設備、設施占地面積等),以此減少資本支出。隨著冷卻效率提高,輔助冷卻所需要的專用電力的成本也會降低。降低用電效率指標(PUE)和水資源的使用當用電效率指標低至1.03時,可以構建更具能效、符合持續性要求的數據中心。另外,在單相或兩相浸沒式液冷
99、的外部冷源使用干式冷卻器,可以減少或消除水資源的浪費。削減延遲改善性能和冷卻效率得益于更高的冷卻效率,計算性能相應提升。浸沒冷卻現在可以支持新的、計算密集度更高的工作負載,而這些是傳統的冷卻解決方案很難以高效、具有成本效益的方式解決的。削減延遲將對延遲敏感的工作負載運行在更加密集、空間優化的數據中心內,或者更加接近用戶的服務器機柜內,可以幫助降低延遲。提高硬件可靠性更大程度地減少傳統冷卻方法中必要的活動部件(例如風扇),從而減少相應的硬件故障。延長固定資產壽命密封但易于操作的浸沒式液冷裝置保護IT硬件免受灰塵和濕氣等環境污染物的影響。減少運動部件還有助于提高可靠性,從而延長設備的使用壽命。未來
100、功率密度需求的路線圖部署更小尺寸形狀的高密度邊緣計算設備,來支持當前和未來的工作負載。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容浸沒式液冷的實現方案浸沒式液冷的實現方案1 1單相浸沒式液冷單相浸沒式液冷77單單相浸沒式液冷原理:相浸沒式液冷原理:在單相浸沒式液冷中,電子氟化液保持液體狀態。電子部件直接浸沒在電介質液體中,液體置于密封但易于觸及的容器中,熱量從電子部件傳遞到液體中。通常使用循環泵將經過加熱的電子氟化液流到熱交換器,在熱交換器中冷卻并循環回到容器中。單相浸沒式液冷的優勢體現在兩個方面單相浸沒式液冷的優勢體現在兩個方面:1)冷卻液價格相對更低,部署成本更低;2)冷卻液無相變,無需擔
101、心冷卻液蒸發溢出或人員吸入的健康風險,更有利于維護。單相浸沒式液冷冷卻液選擇依據:單相浸沒式液冷冷卻液選擇依據:單相浸沒式液冷通常選擇沸點較高的冷卻液,以確保冷卻液在循環散熱過程中始終保持液態。氟碳化合物和碳氫化合物(例如礦物油、合成油、天然油)均可用于單相浸沒式液冷。目前3M 和Shell等企業都在生產用于單相浸沒式液冷技術的冷卻液,不同的是3M的冷卻液為氟化液,而Shell的冷卻液為天然氣制成的合成油,屬于碳氫化合物。根據數據中心液冷技術應用研究進展,具有全氟碳結構的氟化液是良好的單相浸沒式液冷冷卻液。具有全氟碳結構的氟化液是良好的單相浸沒式液冷冷卻液。表:表:部分適用于單相浸沒式液冷的電
102、子級氟化液部分適用于單相浸沒式液冷的電子級氟化液資料來源:3M官網,國信證券經濟研究所整理資料來源:數據中心浸沒式液冷技術研究,國信證券經濟研究所整理性質性質3M Novec73003M Novec75003M Novec77003M FluorinertFC-32833M FluorinertFC-40Shell S5 X主要成分主要成分含氟烷烴含氟烷烴含氟呋喃C5-18-全氟烷C5-18全氟烷碳氫化合物沸點(沸點()98128167128165凝固點(凝固點()-38-100-50-65-57-36熱傳導性(熱傳導性(W/(m)W/(m))0.0630.0650.0650.0660.065
103、0.142*液相運動粘度(液相運動粘度(cStcSt)0.710.772.520.751.89.8蒸發潛熱(蒸發潛熱(kJ/(kJ/(kgKkgK))10289837869比熱容(比熱容(kJ/(kg K)1.141.131.041.11.12.27介電常數介電常數6.15.86.71.91.9臭氧消耗(臭氧消耗(ODP)00000全球變暖潛值(全球變暖潛值(GWPGWP)20090420圖:圖:單相浸沒式液冷的工作原理單相浸沒式液冷的工作原理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容浸沒式液冷的實現方案浸沒式液冷的實現方案2 2雙相浸沒式液冷雙相浸沒式液冷雙雙相浸沒式液冷相浸沒式液冷原理:
104、原理:在兩相浸沒式液冷中,通過電子氟化液的沸騰及冷凝過程,可以指數級地提高液體的傳熱效率。電子部件直接浸沒在容器中的電介質液體中,熱量從電子部件傳遞到液體中,并引起液體沸騰產生蒸汽。蒸汽在容器內的熱交換器(冷凝器)上冷凝,將熱量傳遞給在數據中心中循環流動的設施冷卻水。雙相浸沒式液冷的優缺點:雙相浸沒式液冷的優缺點:雙相浸沒式液冷充分利用了冷卻液的蒸發潛熱,可以滿足高功率發熱元件對散熱的極端要求,使IT 設備可以保持滿功率運行。但相變的存在也使得雙相浸沒式液冷系統必須保持密閉,以防止蒸汽外溢流失,同時必須考慮相變過程導致的氣壓變化,以及系統維護時維護人員吸入氣體的健康風險。雙相浸沒式液冷冷卻液的
105、選擇依據:雙相浸沒式液冷冷卻液的選擇依據:用于雙相浸沒式液冷的冷卻液不僅要有良好的熱物理性能、化學及熱穩定性、無腐蝕性,還需要合適的沸點、比較窄的沸程范圍以及較高的汽化潛熱。硅酸酯類、芳香族物質、有機硅、脂肪族化合物及氟碳化合物等都被嘗試應用于雙相浸沒式液冷。其中,氟碳類化合物綜合性能較好氟碳類化合物綜合性能較好,是目前常見的雙相浸沒式液冷冷卻劑是目前常見的雙相浸沒式液冷冷卻劑。表:表:部分適用于雙相浸沒式液冷的電子級氟化液部分適用于雙相浸沒式液冷的電子級氟化液資料來源:3M官網,國信證券經濟研究所整理資料來源:數據中心浸沒式液冷技術研究,國信證券經濟研究所整理性質性質3M Novec 700
106、03M Novec 71003M Novec 72003M FluorinertFC-32843M FluorinertFC-72主要成分全氟丙基甲醚全氟丁基甲醚與含氟烷烴的混合物含氟醚的混合物全氟胺、C5-C7全氟烷烴的混合物C5-18 全氟烷沸點()3461765056凝固點()-122-135-138-73-90熱傳導性(W/(m))0.0750.0690.0680.0620.057液相運動粘度(cSt)0.320.380.410.420.38蒸發潛熱(kJ/(kgK))14211211910588比熱容(kJ/(kg K)1.301.181.221.101.10介電常數7.47.47.
107、31.91.8臭氧消耗(ODP)00000全球變暖潛值(GWP)53032055圖:圖:雙相浸沒式液冷的工作原理雙相浸沒式液冷的工作原理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容單相單相VSVS雙相浸沒式冷卻:各雙相浸沒式冷卻:各有優劣,需有優劣,需根據實際應用場景選擇根據實際應用場景選擇資料來源:賽迪顧問,國信證券經濟研究所整理表:單相與雙相浸沒式液冷表:單相與雙相浸沒式液冷冷卻效果評估冷卻效果評估單相與雙相浸沒式冷卻的比較:單相浸沒式液冷單相與雙相浸沒式冷卻的比較:單相浸沒式液冷技術較為成熟。技術較為成熟。在單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液冷直接進行選擇時,需考慮幾項關鍵因素:1)單相浸沒式
108、液冷系統的浸沒缸設計更為簡單,流體容納更易實現。與雙相浸沒式液冷相比,單相浸沒式液冷在材料兼容性和流體中污染物上的顧慮也更少。2)與單相浸沒式液冷相比,雙相浸沒式液冷系統可以通過液相到氣相的變化實現更高的傳熱效率,進而實現更大的功率密度。評估指標評估指標單相浸沒式單相浸沒式液冷液冷雙相浸沒式液冷雙相浸沒式液冷散熱性能+集成度+可維護性+可靠性+性能+能效+廢熱回收+噪聲+單板腐蝕+冷卻介質兼容性+初期投入成本-5年平均運用成本+承重要求-表:表:單相和相變浸沒式液冷系統的對比單相和相變浸沒式液冷系統的對比單相浸沒式液冷單相浸沒式液冷相變浸沒式液冷相變浸沒式液冷冷卻原理以導熱、對流傳熱為主以核態
109、沸騰傳熱為主傳熱極限熱流密度約90 W/cm2約100-150 W/cm2冷卻液礦物油、合成油、沸點較高的電子氟化液等沸點略高于室溫的電子氟化液,常見沸點約4961影響因素冷卻液流速、流態、循環溫度等系統壓力、沸騰狀態、冷凝盤管冷凝效果(盤管設計、不凝性氣體等)等強化手段(1)通過冷卻液增大流速、散熱器優化等手段進行流態優化,誘發湍流;(2)降低冷卻液循環溫度,增大傳熱溫差表面強化技術(翅片、表面粗糙度、多孔結構)市場應用應用案例成熟,有基本成型的系統設計規范和標準應用案例較少,多處于單機測試和展示階段資料來源:CNKI,國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容氟化液
110、是理想的冷卻液3.3目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容氟化液:氟化液:適合用于適合用于半導體、半導體、數據中心液冷系統的數據中心液冷系統的冷卻液冷卻液81氟化液一般指碳氟化合物,是將碳氫化合物中所含的一部分或全部氫換為氟而得到的一類有機化合物,普遍具有良好的綜合傳熱性能,可以實現無閃點不可燃。同時由于C-F鍵能較大,碳氟化合物惰性較強,不易與其它物質反應,是良好的兼容材料。根據碳氟化合物的組成成分和結構不同,可再分為氯氟烴(CFC)、氫代氯氟烴(HCFC)、氫氟烴(HFC)、全氟碳化合物(PFC)、氫氟醚(HFE)等種類。CFC和HCFC是20世紀廣泛被應用的制冷劑。
111、目前CFC種類已全球淘汰;HFC在20世紀90年代被開發出,用于替代氫氯氟碳(HCFC)和其他破壞臭氧層的物質。部分氫氟烴HFC可被用于溶劑清洗應用,雖然其不破壞臭氧層,但全球變暖潛能值(GWP)較高。氫氟醚(HFE)的溫室效應影響較小,對臭氧層無破壞,但通常具有較高的介電常數,和印制線路板微帶線或連接件直接接觸時對信號傳輸影響較大。全氟碳化合物(PFC)包含全氟烷烴、全氟胺、全氟聚醚(PFPE)等類型,在沸點和介電常數方面的特性較為適合半導體設備冷卻場景,但也有溫室效應影響。圖:各代圖:各代氟化液的發展進程氟化液的發展進程資料來源:CNKI,國信證券經濟研究所整理第一代第二代第三代第四代氟利
112、昂CFC氫氟氯烴HCFC氫氟碳HFC氫氟醚HFE嚴重破壞臭氧層,發展中國家2010年淘汰破壞臭氧層,發展中國家2030年淘汰不破壞臭氧層,溫室效應高不破壞臭氧層,溫室效應低請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容性能優異的全氟碳化合物性能優異的全氟碳化合物全氟聚醚全氟聚醚82全氟聚醚全氟聚醚(PFPE)(PFPE),常溫下為無色、無味、透明液體,只溶于全氟有機溶劑。最早于20世紀60年代開始研究,其平均分子量在50015000不等,分子中僅有C、F、O三種元素,因而其具有優越的物理化學性能,如優異的耐熱性、耐氧化性、耐輻射、耐腐蝕、低揮發、不燃燒等特性,以及具有可與塑料、彈性體、金屬材料相
113、容等良好的綜合性能,廣泛應用于化工、電子、電氣、機械、磁介核工業、航天等領域,尤其在某些高溫高腐蝕性的嚴苛環境下,全氟聚醚往往是必然的選擇。以合成方法和采用的單體原料不同,全氟聚醚一般可以分為 4 種類型,即D型、K型、Y型和Z型。K型和D型全氟聚醚主要商品有美國杜邦公司生產的Krypton 和日本大金生產的Demnum,Y 型和Z型全氟聚醚主要商品有蘇威公司生產的Fomblin。全氟聚醚的合成方法:全氟聚醚的合成方法:1 1)陰離子聚合法:陰離子聚合法:K型和D型全氟聚醚采用陰離子聚合法合成,K型是六氟丙烯的氧化物在CsF催化下通過聚合而形成的一系列支鏈聚合物,D型全氟聚醚以四氟氧雜環丁烷單
114、體為原料,經過開環和聚合工藝合成中間體,中間體用氟氣氟化,合成最終產品全氟聚醚。2 2)光氧化全氟烯烴聚合法:光氧化全氟烯烴聚合法:Y型和Z型全氟聚醚分別以六氟丙烯和四氟乙烯為主要原料,在低溫下與氧一起紫外光照,氧化聚合而得到結構略有不同的聚醚。巨化股份的全氟聚醚產品使用該方法生產。圖:圖:全氟烯烴直接光氧化法生產工藝流程全氟烯烴直接光氧化法生產工藝流程資料來源:CNKI,國信證券經濟研究所整理資料來源:CNKI,國信證券經濟研究所整理圖:圖:4 4種類型全氟聚醚的結構式種類型全氟聚醚的結構式四氟氧雜環丁烷 D型PFPE全氟環氧丙烷 K型PFPE六氟丙烯 Y型PFPE四氟乙烯 Z型PFPE請務
115、必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容央央地聯動,推動地聯動,推動數據中心低碳高質發展數據中心低碳高質發展83近年來近年來,大數據中心行業受到各級政府的高度重視和國家產業政策的重點支持大數據中心行業受到各級政府的高度重視和國家產業政策的重點支持。國家和地方陸續出臺了多項政策,涵蓋新型數據中心推動高質量發展、一體化大數據中心推動協同發展、雙碳政策驅動行業綠色低碳發展等多個方面,鼓勵大數據中心行業發展與創新。產業政策為大數據中心行業的發展提供了明確、廣闊的市場前景,為企業提供了良好的生產經營環境。資料來源:各部門官網,國信證券經濟研究所整理發布時間政策名稱主要內容2017年5月數據中心設計規范國
116、家標準數據中心設計規范(GB50174-2017)自2018年1月起實施,作為數據中心建設標準,將為數據中心的技術先進、節能環保、安全可靠的保駕護航。2020年12月關于加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見為加快建設全國一體化大數據中心算力樞紐體系,制定本方案。2021年3月第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要建設若干國家樞紐節點和大數據中心集群,建設E級和10E級超級計算中心。2021年5月全國一體化大數據中心協同創新體系算力摳紐實施方案 為加快建設全國一體化大數據中心算力樞紐體系制定的方案2021年7月新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023年)基本形成布局合理、
117、技術先進、綠色低碳、算力規模與數字經濟增長相適應的新型數據中心發展格局。2021年10月數據中心能效限定值及能效等級GB40879-2021隨著國家在戰略上“新基建”、“低碳”戰略的兩手抓,一方面,數據中心的建設突飛猛進,近年來增速持續提升,年均已接近30%,且呈現大型化、規?;内厔?;另一方面,在“雙控限電”環境下,年總能耗600億度+的IDC行業如何可持續發展,如何應對諸多的現實挑戰的問題,也隨之被推上了風口浪尖。2021年11月“十四五”信息通信行業發展規劃國家級互聯網骨干直聯點數量增至14個,開展首批3個新型互聯網交換中心試點。國際通信網絡通達和服務能力持續增強2021年4月北京市數據
118、中心統籌發展實施方案(2021-2023年)提出建立優勢互補的京津冀數據中心聚集區,并基于此將北京及周邊地區劃分為數據中心功能保障區、改造升級區、適度發展區、協同發展區,不同功能區域數據中心根據資源及發展目標實行不同的“建改退合”政策。2021年4月上海市數據中心建設導則(2021版)在空間上分為數據中心適建區、禁止區和限制區,其中適建區為外環以外區域,既有工業區、發電廠區優先;禁止區為中環以內區域,不得新建數據中心;限制區為適建區和禁止區之外的區域。2021年10月關于加快構建山東省一體化大數據中心協同創新體系的實施意見要逐漸形成“2+5+N”的省級一體化大數據中心空間格局:構建2個低時延數
119、據中心核心區,形成3-5個左右的省級數據中心集聚區,“十四五”期間,建成10個左右的行業大數據中心節點,布局30個以上的超低時延邊緣數據中心。2021年12月云南省“十四五”大數據中心發展規劃提出實現“滇中聚集、滇西突破、全域協同”的總體布局。2021年12月江蘇省新型數據中心統籌發展實施意見推動打造全省數據中心“雙核三區四基地”發展布局體系,即2個算力資源調度核心、3個算力支撐區、3個布局引導區、4個省級數據中心產業示范基地。表:近年來國內支持數據中心建設的政策表:近年來國內支持數據中心建設的政策請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容數據中心機架規模保持增長將拉動電子氟化液需求數據中心
120、機架規模保持增長將拉動電子氟化液需求84我國數據中心機架規模持續穩步增長我國數據中心機架規模持續穩步增長,大型以上數據中心規模增長迅速大型以上數據中心規模增長迅速。據中國信通院2022年數據中心白皮書統計,截止到2021年年底,我國在用數據中心機架規模達520萬架,近五年年均復合增長率超過30%。其中,大型以上數據中心機架規模增長迅速,按照標準機架2.5kW統計,機架規模420萬架,占比達到80%。受新基建受新基建、數字化轉型及數字中國愿景目標等國家政策促進及企業降本增效需求的驅動數字化轉型及數字中國愿景目標等國家政策促進及企業降本增效需求的驅動,我國數據中心業務收入持續高速增長我國數據中心業
121、務收入持續高速增長。2021年,我國數據中心行業市場收入達1500億元左右,近三年年均復合增長率達30.69%,隨著我國各地區、各行業數字化轉型的深入推進,我國數據中心市場收入將保持持續增長態勢。浪潮信息預計,到2025年中國液冷數據中心的市場滲透率將會達到20%以上。在“雙碳”目標約束下,液冷將成為未來新型數據中心建設的較優選擇。資料來源:中國信通院數據中心白皮書(2022年),國信證券經濟研究所整理圖:中國數據中心機架規模(萬架)圖:中國數據中心機架規模(萬架)512.8680.1878.31167.51500.21900.70%5%10%15%20%25%30%35%0200400600
122、800100012001400160018002000201720182019202020212022E市場收入增長率166226315401520670831672373094205400100200300400500600700800201720182019202020212022E總機架數量(萬架)大型規模以上機架數量(萬架)圖:中國數據中心市場規模(億元)圖:中國數據中心市場規模(億元)資料來源:中國信通院數據中心白皮書(2022年),國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容我國數據中心我國數據中心需求強勁,應用需求強勁,應用場景多樣場景多樣從我國范圍看從我國
123、范圍看,高新技術高新技術、數字化轉型及終端消費等多樣化算力需求場景不斷涌現數字化轉型及終端消費等多樣化算力需求場景不斷涌現,算力賦能算力賦能效應凸顯效應凸顯。在高新技術方面在高新技術方面,高度復雜的計算場景需要更多高性能算力支持,而超算可通過高性能算力為醫療、航天及勘探領域提供支撐。當前,E級超算已經成為世界各國在超算領域開展競賽的重要方向,我國超算在算力、算效等方面仍有較大的提升空間。在產業數字化轉型方面在產業數字化轉型方面,互聯網、通信及金融等現代服務業需面向大量終端客戶提供服務,企業數字技術應用較為成熟,數字化程度高。隨著十四五規劃等政策的出臺,以數據中心白皮書(2022年)及技術研發和
124、業務應用的持續演進,我國傳統工業企業,如國家電網、南方電網、中石油、中石化等也開始積極推動算力基礎設施建設,為企業數字化轉型提供支撐。在移動消費及智能終端方面在移動消費及智能終端方面,近年來我國移動終端用戶及智能終端設備數量快速增長,終端設備應用場景不斷豐富,對實時算力的需求不斷提升。在算力形態方面在算力形態方面,我國數據中心形態多樣化發展趨勢逐漸顯現,智算中心、邊緣數據中心將保持高速增長。長期以來,我國數據中心主要以通用算力為主,超算、智算及邊緣數據中心應用和數量還待增長。隨著我國高性能計算、AI計算及邊緣計算需求的提升,以及AIGC、ChatGPT算力液冷服務器也將進入起步階段,未來超算、
125、智算及邊緣數據中心將得到進一步發展。2019年中國液冷數據中心主要應用在以超算為代表的的應用當中,隨著互聯網、金融和電信行業以及新興的AIGC、ChatGPT業務量的快速增長,上述行業對數據中心液冷的需求量會持續加大。據中國液冷數據中心發展白皮書,預計到2025年互聯網行業液冷數據中心占比將達到24%,金融行業將達到25%,電信行業將達到23%。資料來源:數據中心白皮書(2022年),國信證券經濟研究所整理圖:不同場景下的異構算力需求圖:不同場景下的異構算力需求050100150200250300350201920202021E2022E2023E2024E2025E互聯網行業金融行業電信行業
126、圖:互聯網、金融、電信行業液冷數據中心市場規模圖:互聯網、金融、電信行業液冷數據中心市場規模資料來源:中國液冷數據中心發展白皮書,國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容國外企業長期壟斷電子氟化國外企業長期壟斷電子氟化液市場液市場,我國我國國產替代前景廣闊國產替代前景廣闊86資料來源:各公司官網,國信證券經濟研究所整理表:表:國外部分公司生產的電子氟化液產品一覽國外部分公司生產的電子氟化液產品一覽產品名稱公司產品特點適用范圍3M FluorinerTM電子氟化液3M3M Fluorinert 電子氟化液透明、無味、不可燃、非油基、低毒性、無腐蝕性、運行溫度范圍廣、熱穩
127、定性和化學穩定性高,介電常數較低。數據中心單相和兩相浸沒式液冷。3M NovecTM電子氟化液3M不可燃、非油基、低毒性、無腐蝕性,具有良好的材料相容性和熱穩定性。3M Novec電子氟化液還具有較低的全球升溫潛能值(GWP)和零臭氧消耗潛能值(ODP)。3M當前建議Novec產品系列中氫氟醚類(HFE)用于數據中心液體冷卻應用。Fluere氟流體3M沸點適中(47-58),利用蒸發帶走熱量,具有廣泛的適用性。非危險品,無燃點閃點;電絕緣性好,具有大于55kV的極高擊穿電壓;良好的流動性,比水還低的年度等。廣泛應用于電子器件發熱系統,特別適用于計算機服務器系統以及高壓變壓器的浸沒式散熱介質、電
128、動車電池組冷卻系統等。FomblinYLVAC25/6意大利蘇威主要成分是全氟聚醚,低蒸氣壓化學惰性、不燃性、高溫穩定性、良好的潤滑性、無閃點、高介電性、低表面張力等諸多優良特性。汽車部件、辦公設備、食品機械、光學儀器的潤滑、設備防護、也可用于數據中心液冷冷卻液。ASAHIKLIN AC、AE系列旭硝子主要成分是HFC,安全型號,不可燃、無閃點;穩定性和可靠性好,能夠長期穩定使用。ODP系數為0,不消耗臭氧層,GWP效應低。用作傳熱流體:浸沒式液冷、電池組、電腦服務器、電容器、電子儀器的冷卻。用作溶劑:稀釋涂膜溶劑。用做清洗:去除微粒、氟素油油脂清洗等。電子氟化液市場長期被國外企業占據電子氟化
129、液市場長期被國外企業占據。高性能電子氟化液生產技術曾長期被國外壟斷。國外生產電子氟化液的企業主要有3M、蘇威、旭硝子等,上述企業占據了全世界絕大多數市場份額。3M的電子氟化液代表產品有FluorinerTM、NovecTM、Fluere。蘇威的代表產品有FomblinYLVAC25/6。電子氟化液國產化進程加快將降低數據中心電子氟化液國產化進程加快將降低數據中心建設成本建設成本,助力助力我國數據中心快速發展我國數據中心快速發展。目前我國浸沒式液冷市場處于初期發展階段,市場上的用于浸沒式相變冷卻的電子氟化液種類目前有3M的FC-770,Novec-7200等,價格高,還沒有被數據中心大規模使用。
130、據阿里巴巴,目前FC-770批量采購價約1.28萬元/每桶,每桶20kg;Novec-7200批量采購均價約7700元/每桶,每桶15kg。隨著氟化液國產化進程的推進,預計未來可有效滿足國內冷卻液市場需求,國產冷卻液售價降低會也進一步推動浸沒冷卻法市場規模擴大。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容電子氟化液國產化進程加速電子氟化液國產化進程加速87資料來源:各公司官網,國信證券經濟研究所整理表:表:國內部分公司生產的電子氟化液產品一覽國內部分公司生產的電子氟化液產品一覽產品名稱公司產品特點適用范圍巨芯冷卻液D系列、JHT系列巨化股份JHT系列是全氟聚醚產品,熱性能和化學穩定性優異,優良
131、的材料兼容性,良好的熱轉換能力,杰出的介電性,無毒性等。D系列為氫氟醚類化合物,是無色無味、無毒無害、絕緣環保產品。JHT系列主要應用于半導體、制藥、化工、航空、液晶顯示屏制造等領域,并可用于運行溫度較低的數據中心,實現冷卻降溫,節能減耗。D系列可廣泛應用于發泡劑、電子行業高端電子流體、各種精密基材的清洗等,還可作為環保型傳熱工質用于溫控散熱系統等。Boreaf電子氟化液HEL、FTM、C4ME等系列海斯福(新宙邦)高導熱效率、電絕緣、高化學穩定性、不燃性。半導體Chiller冷卻,數據中心浸沒冷卻,精密清洗,氣相焊接、電子檢漏等領域。Noah 3000A 單相電子冷卻劑浙江諾亞氟化工優異的環
132、保性能、良好的使用安全性能、高效的電絕緣性能、低介電常數、不可燃 5G基站、數據中心、交換機、電力系統、充電樁、海上風電全氟醚工質F-8630/F-8650思康化學優異的電絕緣性和熱傳導性、理想的化學惰性和熱穩定性、良好的材料相容性、無燃點閃點、良好的滲透性、無毒無害無刺激性、ODP值為0。各種溫控散熱系統,特別適用于半導體生產制備的各種環節中溫控系統、數據中心服務器浸沒式冷卻、風力發電機和發電機組內部散熱等。Winboth 氟化液深圳盈石科技高絕緣強度、良好的材料兼容性、寬泛的工作溫度范圍、低毒性、不可燃,兼容單相、兩相等多種不同流程數據中心浸沒式冷卻、發電機組蒸發冷卻、半導體冷卻美琦FC3
133、050江西美琦滲透性好,優秀的導熱性、熱穩定性、化學穩定性,干燥性優良,優秀的材料兼容性,可反復使用,電氣絕緣性穩定半導體制造封裝測試.電子元器件清洗劑。導熱、冷卻介質,計算機服務器及電子元器件系統散熱介質等。FCM160E電子氟化液東莞美德溫度可選范圍廣、材料兼容性好、安全環保、優秀的導熱性、清洗徹底、低溫流動效率好半導體制造封裝測試。導熱、冷卻介質,計算機服務器及電子元器件系統散熱介質等。FL系列中國臺灣孚瑞科技 不具可燃性,工作溫度范圍寬、絕緣特性、熱傳導性能優異。蝕刻機、離子注入機、測漏設備的高低溫槽,沖擊測試等設備上。目前,國內已有數家公司對標3M的電子氟化液成品研發成功,產品性能指
134、標與3M同類產品相似,國內的相關企業有望抓住難得的機會窗口期,擴大國產電子氟化液的市場份額。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容巨化股份巨化股份“巨芯巨芯”冷卻液實現國產化突破冷卻液實現國產化突破88巨化股份“巨芯”冷卻液的主要原料六氟丙烯、氧氣在引發劑的作用下,通過調聚氧化、熱穩定反應脫除過氧化物、端基化處理、除酸處理、粗品切割等工序得到全氟聚醚產品(冷卻液)。據巨化集團官微,巨芯冷卻液可有效通過浸沒式液冷實現數據中心非IT耗電節能80%以上,數據中心能源效率指標值(PUE)可降至1.09。巨化股份持股95%的浙江創氟高科新材料有限公司計劃投資5.1億元規劃建設5000噸/年浸沒式冷
135、卻液項目,其中一期1000噸/年項目已建成并投入運行,突破了國內全氟聚醚類新材料的“卡脖子“困境。項目全部建成后,將成為全球技術領先將成為全球技術領先、單套產能最大的浸沒式冷卻液生單套產能最大的浸沒式冷卻液生產裝置產裝置,將將有效滿足國內企業對浸沒式冷卻液的需求有效滿足國內企業對浸沒式冷卻液的需求。阿里云阿里云有望在其數據中心液冷方案中選擇巨化股份有望在其數據中心液冷方案中選擇巨化股份“巨芯巨芯”冷卻液冷卻液。據巨化集團官微,2023年3月21日,巨化集團與阿里云簽署戰略合作協議。雙方將圍繞國家示范項目落地、液冷產業拓展、工業智能創新應用開發、企業云平臺建設、電商平臺共建等方面展開合作。圖:圖
136、:巨化股份全氟聚醚(冷卻液)生產簡圖巨化股份全氟聚醚(冷卻液)生產簡圖資料來源:巨化股份2021年年報,國信證券經濟研究所整理產品名稱工程規模一期產量(噸/年)二期產量(噸/年)合計(噸/年)全氟聚醚10004000500020%氟氮氣25010001250有水氫氟酸(濃度30%)100400500圖:圖:巨化股份巨化股份5000t/a 5000t/a 巨芯冷卻液生產規模及產品方案巨芯冷卻液生產規模及產品方案資料來源:浙江創氟高科新材料有限公司5000t/a 巨芯冷卻液項目環境影響報告書,國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容永和股份六氟丙烯三聚體永和股份六氟丙烯三
137、聚體氟化液氟化液六氟丙烯三聚體的主要用途是氟溶劑、清洗劑,具有安全環保、高電絕緣性能、低介電常數、不可燃以及較好的傳熱性能,因此近年來常備被報道用作含氟傳熱流體,可用作浸沒式電子冷卻液。六氟丙烯三聚體相較于全氟聚醚以及氫氟醚等氟化液最大的優點是價格便宜,但六氟丙烯三聚體在一定溫度下連續運行較長時間會出現反酸現場,腐蝕應用環境中的含硅材質的材料,這種反酸現象可以通過添加一定量的氫氟環戊烷來緩解,因此可用于液冷的六氟丙烯三聚體氟化液生產技術及配方等對廠商的要求較高。目前國內生產六氟丙烯三聚體的企業主要有新宙邦、浙江諾亞氟化工等,永和股份在其擬投資建設的1萬噸/年全氟己酮項目中也可副產六氟丙烯三聚體
138、,應用于冷卻液領域。據浙江諾亞氟化工申請的相關專利,其六氟丙烯三聚體氟化液已經實現了在國內某大型互聯網企業的單相浸沒式液冷服務器的測試應用及電子產品指紋油溶劑的應用。圖:圖:永和股份全氟己酮及副產六氟丙烯三聚體氟化液生產工藝示意圖永和股份全氟己酮及副產六氟丙烯三聚體氟化液生產工藝示意圖資料來源:哈龍替代品全氟己酮及中間體全氟丙酰氟合成綜述、公司公告、公司環評公告、CNKI,國信證券經濟研究所整理產品性狀無色、無味、透明液體沸點(常壓)110115 液體密度(25)1.815 g/mL介電強度(30)39.4kV(2.5mm)介電常數(1MHz)1.79電阻率(25)2.4841015mm表面張
139、力(25)15 mN/m粘度(25)1.353 cst最高使用溫度400ODP0GWP120資料來源:浙江諾亞氟化工官網I,國信證券經濟研究所整理表:浙江諾亞氟化工表:浙江諾亞氟化工NoahNoah 3000A3000A六氟丙烯三聚體氟化液產品特性六氟丙烯三聚體氟化液產品特性請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容相關上市公司簡介4目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容金宏氣體金宏氣體:國內重要的特種氣體和大宗氣體供應商國內重要的特種氣體和大宗氣體供應商 蘇州金宏氣體股份有限公司成立于1999年,是國內重要的特種氣體和大宗氣體供應商,根據中國工業氣體工業協會統計,20
140、19-2021年銷售額連續三年在協會的民營氣體行業企業統計中名列第一。公司自主研發的部分超高純氣體,品質和技術已達到替代進口的水平,能夠為電子半導體、醫療健康、節能環保、新材料、新能源、高端裝備制造等行業客戶提供特種氣體、大宗氣體和天然氣三大類百余種氣體產品,銷售網點以華東地區為中心遍布全國各地。2022年,公司實現營業收入19.67億元,同比+12.97%;實現歸母凈利潤2.29億元,同比增長37.14%。營收結構方面,2022年金宏氣體大宗氣體、特種氣體、清潔煤氣營收占比分別為45%、42%、13%。資料來源:金宏氣體年報,國信證券經濟研究所整理圖圖:金宏氣體金宏氣體20222022年年營
141、收構成營收構成資料來源:金宏氣體年報,國信證券經濟研究所整理圖圖:金宏氣體營收及歸母凈利潤金宏氣體營收及歸母凈利潤圖圖:金宏氣體主要產品產能及規劃金宏氣體主要產品產能及規劃大宗氣體45%特種氣體42%清潔煤氣13%主要廠區或項目設計產能產能利用率在建產能預計完工時間超純氨生產項目(噸)850098.13%100002023年12月氫氣生產項目(千立方)6860055.02%400002023年12月二氧化碳充裝項目(噸)251398.866.82%122002023年12月8.93 10.70 11.61 12.43 17.41 19.67 0.79 1.39 1.77 1.97 1.67 2
142、.29 036912151821201720182019202020212022營業總收入(億元)歸母凈利潤(億元)資料來源:Wind,國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容華特氣體華特氣體:致力于特種氣體國產化致力于特種氣體國產化 華特氣體是一家致力于特種氣體國產化,并率先打破極大規模集成電路、新型顯示面板、高端裝備制造、新能源等尖端領域氣體材料進口制約的民族氣體廠商。隨著公司的持續研發,公司逐步實現了高純六氟乙烷、高純三氟甲烷、光刻氣、高純四氟化碳、高純二氧化碳、高純一氧化碳、高純八氟丙烷、高純一氧化氮等近20多個產品的進口替代。2017年公司實現營業收入7.9
143、億元,到2021年增長13.5億元,CAGR為14.4%;同期歸母凈利潤由0.49億元增長至1.29億元,CAGR為27.4%。2022年前三季度,公司實現營業收入14.0億元,同比+41.0%;實現歸母凈利潤1.86億元,同比+80.6%。資料來源:華特氣體募集說明書,國信證券經濟研究所整理圖圖:華特氣體華特氣體20212021年年營收構成營收構成資料來源:華特氣體年報,國信證券經濟研究所整理圖圖:近年來近年來華特華特氣體營收及業績情況氣體營收及業績情況表表:華特氣體華特氣體20222022年年1 1-9 9月份主要產品產銷量數據月份主要產品產銷量數據普通工業氣體21%焊接絕熱氣瓶及其附屬設
144、備17%氟碳類12%氫化物12%光刻及其他混合氣體16%氮氧化合物13%其他9%主要產品產量(噸)銷量(噸)產銷率特種氣體-高純六氟乙烷388.67337.6586.87%特種氣體-高純四氟化碳293.79310.49105.69%特種氣體-光刻及其他混合氣體1912.261930.75100.97%特種氣體-氫氣94.28119.51126.76%特種氣體-碳氧化合物3495.803318.9794.94%7.87 8.18 8.44 10.00 13.47 14.03 0.49 0.68 0.73 1.06 1.29 1.86 0246810121416201720182019202020
145、212022(Q1-Q3)營業總收入(億元)歸母凈利潤(億元)請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容凱美特氣:凱美特氣:食品級液體二氧化碳生產企業食品級液體二氧化碳生產企業 凱美特氣是國內以化工尾氣為原料,年產能最大的食品級液體二氧化碳生產企業。主要產品包括干冰、液體二氧化碳、食品添加劑液體二氧化碳、食品添加劑氮氣及其他工業氣體,以及塑料制品的生產及銷售、倉儲(不含危險爆炸物品)、租賃、貨物運輸等,產品廣泛應用于飲料、冶金、食品、煙草、石油、農業、化工、電子等多個領域。表:凱美特氣主要產品產能及投產時間表:凱美特氣主要產品產能及投產時間資料來源:公司公告、國信證券經濟研究所整理類別產能項
146、目狀態年產能(萬Nm3)岳陽電子特種稀有氣體項目高純二氧化碳生產36高純一氧化碳生產2.5氮氣(壓縮的或液化的)生產1.175氙氣(壓縮的或液化的)生產0.09氮氣(壓縮的或液化的)生產14.4氦氣(壓縮的或液化的)生產14.4氛氣(壓縮的或液化的)生產6.8氬氣(壓縮的或液化的)生產14.4氫氣生產14.4氟基激光混配氣生產1.4氯化氫基激光混配氣生產0.26動態混配氣生產0.86郴州宜章電子特種氣體項目電子級氯化氫、電子級溴化氫、電子氟基混配氣、五氟化級碘化氫、銻、電子級三氟化氯、電子級碳酰氟、電子級乙炔、氘氣項目備案完成,子公司完成工商注冊岳陽配套己內酰胺產業鏈裝置尾氣回收綜合利用項目在
147、生產食品級二氧化碳的同時,利用原項目的貧氪氙液氧、粗氛氦氮氣生產氮氙混合氣、氖氣、氦氣等電子特氣產品子公司完成工商注冊巴陵90000Nm空分稀有氣體回收項目稀有氣體氛、氮、氙、氦的原料氣在建,預計2023Q1調試、Q2投產圖:凱美特氣圖:凱美特氣20212021年營收構成年營收構成資料來源:Wind、國信證券經濟研究所整理圖:凱美特氣營收及歸母凈利潤(億元)圖:凱美特氣營收及歸母凈利潤(億元)資料來源:Wind、國信證券經濟研究所整理5.055.155.196.685.450.940.890.721.391.1601234567820182019202020212022Q1-Q3營業總收入歸母
148、凈利潤氫氣23%液體二氧化碳43%液化氣13%燃料氣加工費5%戊烷4%氧、氮氣4%氬氣3%干冰2%氪氣2%氙氣1%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容昊華科技昊華科技:國內特種氣體行業的技術先進企業:國內特種氣體行業的技術先進企業 昊華科技的氣體業務主要由昊華氣體有限公司開展,隸屬世界500強中國中化。昊華氣體整合了黎明院氟化氣體部分業務、光明院整體和西南院氣體部分業務,集中氣體研發、生產方面的優勢,專門從事電子特氣的研發、生產、銷售和工程技術開發、檢測服務。昊華氣體是國內特種氣體行業的技術先進企業,擁有國家重要的特種氣體研究生產基地,形成了具有自主知識產權的特種氣體制備綜合技術,擁有
149、洛陽、大連、成都3個生產中心,大連、洛陽2個研發中心,大連、成都、洛陽(籌備中)3個檢測中心和洛陽、大連、成都、武漢、浙江5個倉儲/配氣中心。資料來源:公司公告、國信證券經濟研究所整理業務板塊產品現有產能規劃/在建產能預計投產時間高端氟材聚四氟乙烯樹脂(PTFE)30000185002024.12聚偏氟乙烯樹脂(PVDF)2500試生產八氟環丁烷料5002024.12聚全氟乙丙烯(FEP)60002024.12氟橡膠(FKM)15004000電子氣體產品三氟化氮5000六氟化硫2000四氟化碳1200六氟化鎢700光電子氨、電子級砷烷1314航空化工材料聚氨酯類新材料1500025000202
150、4.12密封型材(萬件)16603.22023.12輪胎(萬條)5102024特種涂料12000碳減排業務鈀催化劑6002025銅系催化劑21002024鎳系催化劑18002024氫燃料電池催化劑502024圖:昊華科技營收及歸母凈利潤(億元)圖:昊華科技營收及歸母凈利潤(億元)表:昊華科技主要產品產能及投產時間(噸表:昊華科技主要產品產能及投產時間(噸/年)年)圖:昊華科技圖:昊華科技20212021年營收構成年營收構成資料來源:Wind、國信證券經濟研究所整理資料來源:Wind、國信證券經濟研究所整理41.8247.0154.2274.2463.935.255.256.488.917.56
151、0102030405060708020182019202020212022Q1-Q3營業總收入歸母凈利潤高端氟材料30%航空化工材料46%工程技術服務16%貿易及其他8%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容中船特氣中船特氣:國內三氟化氮、六氟化鎢生產能力最大的企業國內三氟化氮、六氟化鎢生產能力最大的企業 公司為國內三氟化氮公司為國內三氟化氮、六氟化鎢生產能力最大的企業六氟化鎢生產能力最大的企業,技術實力領先技術實力領先。中船特氣是中國船舶集團七一八所旗下的子公司,多年來深耕電子特種氣體的研發和產業化,打破了電子特種氣體的國產化空白,已擁有電子特種氣體及含氟新材料等50余種產品的研發生產
152、能力,現有三氟化氮產能9250噸/年,六氟化鎢產能2230噸/年,兩項產品產能規模均位居國內第一。根據TECHCET的統計數據,2020年公司三氟化氮全球市場份額為24%,排名第二,僅次于SK Materials;公司的六氟化鎢全球市場份額為16%,排名第四,前三為SK Materials、關東電化、厚成化工。技術實力方面,公司主要產品技術指標處于行業一流水平,廣泛應用于集成電路、顯示面板、醫藥、鋰電新能源等行業,其中在集成電路領域已滿足并應用于5納米制程技術。公司營收及業績不斷增長公司營收及業績不斷增長。2019至2022年,公司營業收入從10.37億元增長至19.56億元,CAGR為23.
153、56%;同期公司歸母凈利潤從1.96億元增長至3.83億元,CAGR為25.02%。資料來源:中船特氣招股說明書,國信證券經濟研究所整理圖圖:中船特氣中船特氣營收及歸母凈利營收及歸母凈利資料來源:中船特氣招股說明書,國信證券經濟研究所整理圖圖:中船特氣主要產品產能情況中船特氣主要產品產能情況10.3712.217.3319.561.962.383.553.8360%70%80%90%100%05101520252019202020212022億元營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)電子特氣營收占比現有產能(噸/年)IPO募投項目在建產能(噸/年)三氟化氮92503250六氟化鎢2230三氟甲磺酸
154、660高純氯化氫1500高純電子氣體735雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰500請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容興發集團:國內濕電子化學品龍頭企業興發集團:國內濕電子化學品龍頭企業 興發集團是一家以磷化工系列產品和精細化工產品的開發、生產和銷售為主業的上市公司,先后開發出食品級、牙膏級、醫藥級、電子級、電鍍級、工業級、飼料級等各類產品15個系列591個品種,是全國精細磷產品門類最全、品種最多的企業之一。興發集團 現 有 電子化學品年產能12萬噸,其中電子級磷酸3萬噸、電子級硫酸6萬噸,電子級混配類產品3萬噸。電子級氫氟酸:電子級氫氟酸:湖北興力電子成立于2018年11月,是由Forerunn
155、er(40%)、興發集團(30%)和貴州磷化(30%)出資設立的合資企業。公司通過引進中國臺灣僑力化工電子級氫氟酸等技術,在園區建設3萬噸/年電子級氫氟酸項目,項目一期1.5萬噸/年產能已于2021年上半年投產,產品可以達到G5級別。僑力化工1972年成立于中國臺灣,是少數100%自主擁有純化10ppt(G5)氫氟酸技術的企業,目前擁6萬噸G5等級、6000噸G3等級電子級氫氟酸,產能居世界前列。僑力化工目前擁有臺積電、聯電(中國臺灣及新加坡廠)、三星(韓國、中國西安)、世界先進(中國臺灣)、美光集團(中國臺灣、新加坡及美國廠)、英特爾(中國大連及美國廠)、新加坡-格芯、SSW等客戶。資料來源
156、:Wind,國信證券經濟研究所整理圖圖:興發集團營業收入及興發集團營業收入及歸母凈利潤歸母凈利潤圖圖:興發集團興發集團20222022年營收構成年營收構成資料來源:Wind,國信證券經濟研究所整理157.58178.55180.5183.9237.06303.113.214.022.996.1842.3758.52050100150200250300350201720182019202020212022營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)草甘膦等29%氯堿及有機硅等14%肥料11%特種化學品11%貿易產品11%食品級添加劑8%功能濕電子化學品2%其他14%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有
157、內容多氟多:電子級氫氟酸及電子特氣供應商多氟多:電子級氫氟酸及電子特氣供應商 多氟多電子級氫氟酸多氟多電子級氫氟酸通過臺積電認證通過臺積電認證。2022年,多氟多發布公告稱,公司高純電子化學品材料進入全球知名半導體芯片制造商臺積電(TSMC)的合格供應商體系,開始批量供貨,并在電子級氫氟酸上成為該臺積電多年來唯一新增的供應商。另據公司2022年年報,公司現具備年產5萬噸電子級氫氟酸的產能,其中半導體級1萬噸,年產3萬噸超凈高純電子級氫氟酸(G5級別)項目和年產3萬噸濕電子化學品項目已全面開工,年內陸續投產。電子特氣方面,公司主要產品電子級硅烷是化學氣相沉積(CVD)的硅原料,現具備年產4000
158、噸產能,還可生產高純乙硅烷、高純四氟化硅等產品。其他電子級化學品方面,公司目前還掌握了納米硅粉及硅碳材料、高純氟氣、氟氮混合氣、電子級硝酸、電子級硫酸等一系列電子化學品生產工藝,部分產品已經實現批量銷售。資料來源:Wind,國信證券經濟研究所整理圖圖:多氟多營業收入及多氟多營業收入及歸母凈利潤歸母凈利潤圖圖:多氟多多氟多20222022年營收構成年營收構成資料來源:Wind,國信證券經濟研究所整理37.6839.4538.8742.4578.09123.582.570.66-4.160.4912.60 19.48-2002040608010012014020172018201920202021
159、2022營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)新材料63%鋰電池及核心材料鋁用氟化鹽14%其他7%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容新宙邦:電子級氫氟酸、氫氟醚及全氟聚醚氟化液產品豐富新宙邦:電子級氫氟酸、氫氟醚及全氟聚醚氟化液產品豐富 電子級氫氟酸電子級氫氟酸:新宙邦持股25.28%的永晶科技全資子公司福建永飛化工擁有高純超凈氫氟酸產能30000噸(其中UPSS級6000噸),據百川盈孚,福建永飛有49%濃度的UPSSS級氫氟酸對外報價,2023年4月份報價約1.4萬元/噸。氟化液:氟化液:據新宙邦2022年年報,公司含氟冷卻液(氟化液)順利通過行業知名客戶認證,實現批量交付。新宙邦的
160、氟化液產品主要由其持股98%的子公司海斯?;どa,主要產品包括氫氟醚類、全氟酮類以及全氟聚醚等。在建產能方案,海斯?!案叨朔毣瘜W品項目(二期)”建設項目中包含六氟丙烯低聚體1000噸/年、全氟聚醚基礎油500噸/年,氫氟醚、全氟異丁基甲醚、全氟戊基甲醚合計2000噸/年,該項目是新宙邦2022年發行可轉債的募投項目之一,建設期為37個月,2022年9月可轉債已成功發行。資料來源:Wind,國信證券經濟研究所整理圖:新宙邦營業收入及圖:新宙邦營業收入及歸母凈利潤歸母凈利潤圖:新宙邦圖:新宙邦20222022年營收構成年營收構成資料來源:Wind,國信證券經濟研究所整理18.1621.652
161、3.2529.6169.5196.612.83.23.255.1813.0717.58020406080100120201720182019202020212022營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)鋰離子電池電解液77%醫藥中間體12%電容器化學品7%半導體化學品3%其他1%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容巨化股份:電子級氫氟酸、全氟聚醚氟化液生產商巨化股份:電子級氫氟酸、全氟聚醚氟化液生產商 電子級氫氟酸:電子級氫氟酸:巨化股份持股35%的中巨芯公司的電子級氫氟酸、電子級硫酸等主要濕電子化學品產品均已達到12英寸集成電路制造用級別,產品等級均達到 G5級,均為中國集成電路材料創新
162、聯盟五星產品,產品質量達到國內同類先進水平,并在SK海力士、中芯國際、長江存儲、華虹集團、華潤微電子、紹興中芯等多家主流客戶批量供貨。中巨芯現有電子級氫氟酸產能5.45萬噸/年,IPO募投項目包括3萬噸/年電子級氫氟酸 電子特氣:電子特氣:巨化股份持股35%的中巨芯公司目前已實現6N純度高純氯氣、6N純度高純氯化氫、4N5純度六氟丁二烯和5N5純度高純六氟化鎢量產,產品已在中芯國際、華潤微電子、士蘭微、廈門聯芯、滬硅產業、河北普興等多家主流客戶通過認證并批量供貨?!熬扌揪扌尽比勖逊勖逊鋮s液:冷卻液:巨化股份持股95%的浙江創氟高科新材料有限公司計劃投資5.1億元規劃建設5000
163、噸/年浸沒式冷卻液項目,其中一期1000噸/年項目已建成并投入運行,項目全部建成后將成為全球技術領先、單套產能最大的浸沒式冷卻液生產裝置,將有效滿足國內企業對浸沒式冷卻液的需求。資料來源:中巨芯招股說明書,國信證券經濟研究所整理表表:中巨芯電子級氫氟酸分不同等級的售價差異及毛利率差異中巨芯電子級氫氟酸分不同等級的售價差異及毛利率差異圖圖:中巨芯營業收入及歸母凈利潤中巨芯營業收入及歸母凈利潤1.563.3145.667.99-0.15-0.060.250.330.11-1012345678920182019202020212022營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)資料來源:中巨芯招股說明書,國信
164、證券經濟研究所整理2019年度2020年度2021年度2022年H1集成電路平均單價(萬元/噸)13949.1214252.713388.6212958.14毛利率43.70%44.13%34.00%37.24%非集成電路平均單價(萬元/噸)6145.975213.415647.796510.71毛利率14.93%0.72%-4.50%2.87%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容永和股份:擬規劃建設六氟丙烯三聚體氟化液永和股份:擬規劃建設六氟丙烯三聚體氟化液 氟丙烯三聚體和其衍生物主要被用在氟碳表面活性劑領域,有較好的發展前景。其中,六氟丙烯三聚體可以用于制備氟類聚合物、中間體合成含
165、氟表面活性劑,并且可用作電子產品處理劑電子氟化液。氟化液:氟化液:2022年1月21日,永和股份發布關于全資子公司投資建設新項目的公告,公司全資子公司內蒙永和將新建1萬噸/年全氟己酮產能,分三個階段分別建設0.1、0.3、0.6 萬噸/年產能,同時可副產六氟丙烯三聚體5000噸/年,總建設周期60個月。資料來源:Wind,國信證券經濟研究所整理圖:永和股份營業收入及圖:永和股份營業收入及歸母凈利潤歸母凈利潤圖:永和股份圖:永和股份20222022年營收構成年營收構成資料來源:Wind,國信證券經濟研究所整理15.2120.7318.8319.5228.9938.041.081.291.391.
166、022.783.00 0510152025303540201720182019202020212022營業收入(億元)歸母凈利潤(億元)氟碳化學品64%含氟高分子材料及單體22%氟化工原料11%其他3%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容行業綜述及相關標的梳理行業綜述及相關標的梳理 電子特氣:電子特氣:電子特氣在全球晶圓制造材料細分市場中占比約15%,是第三大晶圓制造材料。我國電子特氣市場規模約196億元,2025年達到316.6億元,2016-2025年CAGR為14.2%。電子特氣行業規模的高增速主要系國家政策大力支持與下游行業需求旺盛所致。我國應用于集成電路的電子特氣占比約為43
167、%,顯示面板、LED、光伏占比分別為21%、13%與6%。此外,ChatGPT及AIGC算力需求增加也將會促使相關企業加大對算力設備的采購,而近年來國內晶圓廠也處于密集擴產的周期,以上諸多因素均會有力帶動上游原材料電子特氣需求強勁增長。目前,國內電子特氣自給率不足15%,但在部分技術上已實現突破。此前制約國內電子特氣企業發展的主要因素是認證壁壘和市場壁壘,而在限制政策下國內下游廠商優先選擇國內電子特氣企業進行配套,認證周期有望縮短。未來,憑借產能擴張速度快、人工及原材料成本低等本土化優勢,國產電子特氣的滲透率將不斷提升。濕電子化學品:濕電子化學品:中國電子材料行業協會數據顯示,2021年度,全
168、球濕電子化學品使用總量達到458.3萬噸,未來全球濕化學品需求增長的主要驅動力來源于多座晶圓廠的建成投產及OLED面板產業的發展,預計到2025年全球濕電子化學品總需求量則將達到697.2萬噸。目前全球濕電子化學品市場中歐美傳統老牌企業市場份額約為31%,日本企業市場份額約為29%,韓國、中國的市場份額合計約為39%。近年來,國內濕電子化學品企業的生產能力、技術水平及市場規模都得到快速發展,替代歐美、日本同類產品趨勢明顯。主要產品電子級氫氟酸方面,國內在建及規劃的電子級氫氟酸產能較大,但主要為低等級產品,目前國內能夠生產UPSSS級(G5級)電子氫氟酸的企業僅5家左右。氟化液:氟化液:AIGC
169、及ChatGPT算力液冷服務器進入起步階段,半導體氟化液清洗劑國產化進程空間廣闊。氟化液液冷方面,據我們測算,40kW/柜的機柜單臺需氟化液用量約500L。據“大話IDC”測算,液冷服務器邁入規模應用的時間是20262027年。從性能上看,氟化冷卻液是目前較適合用于數據中心液冷系統的冷卻液,浸沒式液冷數據中心的加速擴張有望同步帶動冷卻液(尤其是氟化液)的需求。除冷卻液外,氟化液還可用于半導體清洗劑、作為半導體蝕刻工藝中晶圓表面控溫的關鍵供應鏈原料等。我們認為,電子氟化液中長期國產替代空間廣闊,疊加受益于3M計劃于2025年全面退出PFAS業務,我國氟化液企業將迎來廣闊市場機會。行業相關標的:行
170、業相關標的:1 1)電子特氣:)電子特氣:【華特氣體華特氣體】、【金宏氣體金宏氣體】、【昊華科技昊華科技】、【凱美特氣凱美特氣】、【中船特氣中船特氣】。2 2)濕電子化學品:)濕電子化學品:【巨化股巨化股份份】、【興發集團興發集團】、【多氟多多氟多】、【新宙邦新宙邦】。3 3)氟化液:)氟化液:【巨化股份巨化股份】、【永和股份永和股份】、【新宙邦新宙邦】。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容風險提示5目錄目錄返回目錄請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容風險提示風險提示一一、宏觀經濟波動和下游行業周期波動的風險宏觀經濟波動和下游行業周期波動的風險近年來,集成電路、顯示面板等下游行
171、業持續穩定增長,帶動了電子特種氣體行業、濕電子化學品的快速發展。集成電路、顯示面板等產業的未來發展趨勢與國家宏觀經濟環境、經濟發展速度、產業政策等密切相關,如果宏觀經濟環境出現波動、增速明顯放緩以及近期境外集成電路相關政策或法案的發布可能造成下游行業周期波動不確定性加大,影響電子特氣、濕電子化學品下游行業的景氣程度,進而對行業內公司經營業績造成不利影響。二、下游需求不及預期二、下游需求不及預期目前,液冷方案在數據中心中的滲透率不高,而相關政策要求到2023年底的目標是新建大型及以上數據中心PUE降低到1.3以下,因此未來液冷方案的滲透率將不斷提升,浪潮信息預計,到2025年中國液冷數據中心的市
172、場滲透率將會達到20%以上。但如果氟化液供不應求、價格過高也可能會使得液冷方案的推廣受阻,下游需求不及預期影響相關公司業績。三、市場競爭加劇的風險三、市場競爭加劇的風險電子特種氣體、濕電子化學品行業正處于快速發展階段,日益增長的市場需求吸引了諸多競爭者進入,雖然主要產品的市場容量較大且未來需求呈上升趨勢,但是國內外公司紛紛布局電子特種氣體、濕電子化學品領域,未來的市場競爭將更加激烈。若行業內公司無法正確把握市場動向、緊跟行業發展趨勢,不能根據市場需求及時進行產能擴建、技術升級和產品創新,行業內公司的市場份額、經營業績將會面臨下降的風險。四、主要原材料價格上漲的風險四、主要原材料價格上漲的風險生
173、產電子特氣的原材料主要包括化學品和金屬材料兩類,占成本的比重較大。受疫情、地緣政治等影響及原材料供應商自身上游資源價格波動等原因,上述原材料采購價格存在較大波動,尤其是2021年及2022年上半年電子特氣行業內公司的鎢粉、電解鎳等原材料的采購價格有所上漲,增加了生產成本,如果上游原材料采購價格持續上漲且行業內公司不能改進工藝降低成本,將擠壓行業內公司的利潤空間,對盈利能力造成不利影響。五、環保風險五、環保風險電子特氣生產時的電解氟化、化學合成過程中伴隨少量“三廢”排放。隨著國家環境污染治理標準日趨提高,以及下游客戶對供應商產品品質和環境治理要求的提高,行業內公司的環保治理成本將不斷增加。如行業
174、內公司不能保持并相應提高環保標準,嚴格執行環保相關制度,或環保設施出現故障,導致“三廢”排放不達標、污染物外泄等,則可能受到環保部門處罰,進而對生產經營產生不利的影響。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容免責聲明免責聲明分析師承諾分析師承諾作者保證報告所采用的數據均來自合規渠道;分析邏輯基于作者的職業理解,通過合理判斷并得出結論,力求獨立、客觀、公正,結論不受任何第三方的授意或影響;作者在過去、現在或未來未就其研究報告所提供的具體建議或所表述的意見直接或間接收取任何報酬,特此聲明。重要聲明重要聲明本報告由國信證券股份有限公司(已具備中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格)制作;報告版權歸
175、國信證券股份有限公司(以下簡稱“我公司”)所有。,本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。未經書面許可,任何機構和個人不得以任何形式使用、復制或傳播。任何有關本報告的摘要或節選都不代表本報告正式完整的觀點,一切須以我公司向客戶發布的本報告完整版本為準。本報告基于已公開的資料或信息撰寫,但我公司不保證該資料及信息的完整性、準確性。本報告所載的信息、資料、建議及推測僅反映我公司于本報告公開發布當日的判斷,在不同時期,我公司可能撰寫并發布與本報告所載資料、建議及推測不一致的報告。我公司不保證本報告所含信息及資料處于最新狀態;我公司可能隨時補充、更新和修訂有關信息及資料,投資者應當自行關注相關更新和
176、修訂內容。我公司或關聯機構可能會持有本報告中所提到的公司所發行的證券并進行交易,還可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行、財務顧問或金融產品等相關服務。本公司的資產管理部門、自營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中意見或建議不一致的投資決策。本報告僅供參考之用,不構成出售或購買證券或其他投資標的要約或邀請。在任何情況下,本報告中的信息和意見均不構成對任何個人的投資建議。任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。投資者應結合自己的投資目標和財務狀況自行判斷是否采用本報告所載內容和信息并自行承擔風險,我公司及雇員對投資者使用本報告及其內容而造成的一切后果不承擔
177、任何法律責任。證券投資咨詢業務的說明證券投資咨詢業務的說明本公司具備中國證監會核準的證券投資咨詢業務資格。證券投資咨詢,是指從事證券投資咨詢業務的機構及其投資咨詢人員以下列形式為證券投資人或者客戶提供證券投資分析、預測或者建議等直接或者間接有償咨詢服務的活動:接受投資人或者客戶委托,提供證券投資咨詢服務;舉辦有關證券投資咨詢的講座、報告會、分析會等;在報刊上發表證券投資咨詢的文章、評論、報告,以及通過電臺、電視臺等公眾傳播媒體提供證券投資咨詢服務;通過電話、傳真、電腦網絡等電信設備系統,提供證券投資咨詢服務;中國證監會認定的其他形式。發布證券研究報告是證券投資咨詢業務的一種基本形式,指證券公司
178、、證券投資咨詢機構對證券及證券相關產品的價值、市場走勢或者相關影響因素進行分析,形成證券估值、投資評級等投資分析意見,制作證券研究報告,并向客戶發布的行為。國信證券投資評級國信證券投資評級類別類別級別級別定義定義股票投資評級股票投資評級買入預計6個月內,股價表現優于市場指數20%以上增持預計6個月內,股價表現優于市場指數10%-20%之間中性預計6個月內,股價表現介于市場指數10%之間賣出預計6個月內,股價表現弱于市場指數10%以上行業投資評級行業投資評級超配預計6個月內,行業指數表現優于市場指數10%以上中性預計6個月內,行業指數表現介于市場指數10%之間低配預計6個月內,行業指數表現弱于市場指數10%以上請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容國信證券經濟研究所國信證券經濟研究所深圳深圳深圳市福田區福華一路125號國信金融大廈36層郵編:518046 總機:0755-82130833上海上海上海浦東民生路1199弄證大五道口廣場1號樓12樓郵編:200135北京北京北京西城區金融大街興盛街6號國信證券9層郵編:100032