【研報】電子特氣行業深度報告：小荷才露尖尖角電子特氣國產化迎歷史性機遇-20200228[67頁].pdf

1、 -1- 證券研究報告 2020 年 2 月 28 日 石油化工 小荷才露尖尖角，電子特氣國產化迎歷史性機遇 電子特氣行業深度報告 行業專題 電子特氣被稱為半導體材料的電子特氣被稱為半導體材料的 “糧食”和“糧食”和 “源” ?！霸础?。在微電子、光電子 器件生產過程中，從芯片生長到最后器件的封裝，幾乎每一步、每一個環 節都離不開電子氣體， 因此電子氣體被稱為半導體材料的 “糧食” 和 “源” 。 電子氣體成本占 IC 材料總成本的 5%-6%，雖然看似占比不大，但是很大 程度上決定了半導體器件性能的好壞。電子氣體純度每提高一個數量級， 都會極大地推動半導體器件質的飛躍。 電子特氣行業的技術壁

2、壘。電子特氣行業的技術壁壘。一是深度提純技術難度較大。以硅烷為例， 將其純度由 4N 提純到 6N 中間有漫長的道路，除了要解決普通氣態雜質 的純化問題，還要將金屬元素凈化到 10-9級至 10-12級。二是包裝和儲運 跟不上。超高純氣體的生產和應用都要求使用高質量的氣體包裝儲運容 器、相應的氣體輸送管線、閥門和接口，以避免二次污染的發生。三是分 析檢驗觀念落后。國內對電子氣體生產應用領域分析檢測技術研究開發尚 不夠重視。 目前部分產品國產化已獲突破。目前部分產品國產化已獲突破。目前國內在高純硅烷、高純氨、高純 笑氣、氖氣、高純 CL2、高純砷烷和高純鍺烷等均獲得突破。截至 2019 年，半導

3、體制程過程中用到的 83 種電子氣體，其中有 35%已經實現本土 化，還有 35%正在本土化，30%還未進行本土化。但大部分本土電子氣 體的生產和供應商規模較小， 不能夠為用戶提供全方位的服務， 目前大多 通過低價競爭的方式占領較小的市場份額，利潤很薄，甚至虧損。另外， 知識產權的保護也形同虛設。 投資建議： 電子特氣行業從業者較多， 主要的參與者有中船重工第七一 八研究所、南大光電、巨化股份、華特氣體、中昊光明化工、洛陽黎明化 工、佛山華特氣體、綠菱電子和大連科利德等。我們看好電子特氣行業我們看好電子特氣行業 未來的發展空間，相關上市公司有望充分受益，對電子特氣子行業予以未來的發展空間，相關

4、上市公司有望充分受益，對電子特氣子行業予以 “增持”評級。重點推薦標的：和遠氣體、華特氣體、雅克科技、昊華“增持”評級。重點推薦標的：和遠氣體、華特氣體、雅克科技、昊華 科技和南大光電?？萍己湍洗蠊怆?。其中和遠氣體和華特氣體在近期已完成招股上市，其 募投項目都將大幅提升公司的工業氣體產能； 半導體材料龍頭雅克科技因 下游半導體制造企業的技術突破和半導體國產化進程有望營收持續走高； 昊華科技主要得益于未來 5G 建設和軍工業務發展，公司未來發展可期； 專注于電子特氣研發的南大光電現已形成了 35 噸高純磷烷、 15 噸高純砷 烷的生產能力，并在今年開始擴產，未來發展可期。 風險分析：電子產品需求

5、增長低于預期，進口替代進程低于預期。 證券證券 代碼代碼 公司公司 名稱名稱 股價股價 （元）（元） EPS（元）（元） PE（X） 投資投資 評級評級 18A 19E 20E 18A 19E 20E 002971 和遠氣體 26.89 0.47 0.54 0.71 57 50 38 增持 688268 華特氣體 65.00 0.57 0.65 0.96 115 101 67 增持 002409 雅克科技 41.50 0.29 0.55 0.75 145 76 56 增持 600378 昊華科技 21.70 0.59 0.60 0.69 37 36 31 增持 300346 南大光電 29.4

6、1 0.13 0.13 0.26 234 225 112 增持 資料來源：Wind，光大證券研究所預測，股價為 2020 年 2 月 27 日收盤價 電子特氣：增持（首次） 分析師 趙乃迪 010-56513000 執業證書編號：S0930517050005 裘孝鋒 021-52523535 執業證書編號：S0930517050001 石油化工行業與上證指數對比圖 資料來源：Wind 2020-02-28 石油化工 -2- 證券研究報告 投資聚焦投資聚焦 報告背景報告背景 在微電子、光電子器件生產過程中，從芯片生長到最后器件的封裝，幾 乎每一步、每一個環節都離不開電子氣體，因此電子氣體被稱為半

7、導體材料 的“糧食”和“源”。電子氣體成本占 IC 材料總成本的 5%-6%，雖然看 似占比不大，但是很大程度上決定了半導體器件性能的好壞。電子氣體純度 每提高一個數量級，都會極大地推動半導體器件質的飛躍。 電子特氣行業的技術壁壘：一是深度提純技術難度較大。以硅烷為例， 將其純度由 4N 提純到 6N 中間有漫長的道路，除了要解決普通氣態雜質的 純化問題，還要將金屬元素凈化到 10-9級至 10-12級。二是包裝和儲運跟不 上。超高純氣體的生產和應用都要求使用高質量的氣體包裝儲運容器、相應 的氣體輸送管線、閥門和接口，以避免二次污染的發生。三是分析檢驗觀念 落后。國內對電子氣體生產應用領域分析

8、檢測技術的研究開發工作不夠重視。 我們區別于市場的觀點我們區別于市場的觀點 國內電子特氣的市場規模在 2010 年至 2018 年期間一直維持著高速的 增長，在 2018 年已達 121.56 億元。目前全球主要的跨國氣體公司均在中 國設有生產基地，國內近 85%的電子氣體市場被外資企業壟斷，電子特氣的 國產化需求迫在眉睫。目前國內在高純硅烷、高純氨、高純笑氣、氖氣、高 純 CL2、高純砷烷和高純鍺烷等已實現突破。本土化進程在不斷推進，但因 本土電子氣體的生產和供應商規模較小、利潤薄，且知識產權的保護不足等 潛在問題，市場對其發展力度信心不足，大多持保守態度。 我們認為，國內電子氣體企業現已順

9、利國產化多種核心氣體，并借此進 一步搶占了一定份額的國內外市場，隨著國家政策利好的推動和技術革新的 促進，國產化進程有望得到進一步提升。 投資建議投資建議 電子特氣行業從業者較多，近期我們主要推薦和遠氣體、華特氣體、雅 克科技、昊華科技和南大光電。其中和遠氣體和華特氣體在近期剛完成招股 上市，其募投項目都將大幅提升公司的工業氣體產能。而半導體材料龍頭雅 克科技也因下游半導體制造企業的技術突破和半導體國產化進程有望營收 持續走高；氟系龍頭昊華科技主要得益于未來 5G 建設和軍工業務發展，公 司未來發展可期；另外，專注于電子特氣研發的南大光電現已形成了 35 噸 高純磷烷、15 噸高純砷烷的生產能

10、力，并在今年開始擴產，預計其磷烷砷烷 產能將在現有基礎上翻倍。 qRsNpPrNnQpRsQoPsNzQpQ8ObPaQoMqQoMnNeRrRtQiNqQmN8OnNwOuOqMsMxNpPnN 2020-02-28 石油化工 -3- 證券研究報告 目目 錄錄 1、 電子氣體的概述 . 5 1.1、 電子氣體的定義 . 5 1.2、 氣體發展歷史 . 5 1.3、 電子氣體分類 . 6 1.4、 氣體純度標準 . 7 1.5、 氣體制造主要技術 . 7 2、 重要電子氣體介紹 . 9 2.1、 硅烷（SiH4） ：最好的硅源材料，用于外延晶體生長 . 9 2.2、 砷烷（AsH3） ：獨一無

11、二的砷源化合物，因劇毒國內目前難以生產 . 10 2.3、 一氧化二氮（N2O） ：介質膜工藝氣體，目前國內產能即將爆發 . 11 2.4、 氨氣（NH3） ：電子工業中氮化膜的成膜氣體，是化學氣相沉積重要的“氮”源 . 11 2.5、 三氟化氮（NF3） ：氣體清洗劑，目前國內已打破技術壟斷 . 12 3、 中國電子氣體現狀 . 13 3.1、 行業集中度高，本土企業逐步崛起 . 13 3.2、 短期技術難以攻克 . 14 3.3、 國產電子氣體難以進入集成電路等領域 . 15 3.4、 行業壁壘明顯 . 15 3.5、 國家政策積極推進 . 17 3.6、 未來發展趨勢 . 18 4、 在

12、半導體芯片行業中的應用 . 21 4.1、 制程介紹 . 21 4.2、 電子氣體的應用 . 22 4.3、 市場規模分析 . 24 5、 在半導體照明行業的應用 . 26 5.1、 制程介紹 . 26 5.2、 電子氣體的應用 . 26 5.3、 市場規模分析 . 27 6、 在平板顯示行業的應用 . 28 6.1、 制程介紹 . 28 6.2、 電子氣體應用 . 28 6.3、 市場規模 . 29 7、 在太陽能電池行業的應用 . 30 7.1、 制程介紹 . 30 2020-02-28 石油化工 -4- 證券研究報告 7.2、 電子氣體應用 . 31 7.3、 市場規模 . 32 8、

13、國際主要廠商 . 34 8.1、 美國空氣化學 . 34 8.2、 普萊克斯集團 . 34 8.3、 法國液化空氣集團 . 35 8.4、 林德集團 . 35 9、 國內主要廠家 . 37 9.1、 中昊光明化工院 . 37 9.2、 中船重工 718 所 . 37 9.3、 北京綠菱氣體科技有限公司 . 38 9.4、 南大光電 . 38 9.5、 巨化集團 . 39 9.6、 華特氣體 . 40 9.7、 和遠氣體 . 41 9.8、 金宏氣體 . 41 9.9、 凱美特氣 . 42 9.10、 三孚股份 . 43 9.11、 雅克科技. 43 9.12、 中國燃氣工業投資控股有限公司 .

14、 44 10、 投資建議 . 45 10.1、 和遠氣體：華中地區最大氣體供應商 . 45 10.2、 華特氣體：中國特種氣體國產化先行者 . 49 10.3、 雅克科技：轉型后崛起的半導體新材料龍頭. 53 10.4、 昊華科技：含氟電子特氣領導者 . 57 10.5、 南大光電：中國特種氣體龍頭企業 . 62 11、 風險分析 . 66 2020-02-28 石油化工 -5- 證券研究報告 1、電子氣體的概述電子氣體的概述 電子化學品是電子工業中的關鍵性基礎化工材料，電子工業的發展要求 電子化學品與之同步發展，不斷地更新換代，以適應其在技術方面不斷推陳 出新的需要。特別是在集成電路（IC）

15、的細微加工過程中所需的關鍵性電子 化學品主要包括：光刻膠（又稱光致抗蝕劑）、超凈高純試劑（又稱工藝化 學品）、電子特種氣體和環氧塑封料，其中超凈高純試劑、光刻膠、電子特 種氣體用于前工序，環氧塑封料用于后工序。這些微電子化工材料約占 IC 材料總成本的 20%，其中超凈高純試劑約占 5%，光刻膠約占 4%，電子特 種氣體約占 5%-6%。 1.1、電子氣體的定義電子氣體的定義 工業氣體大致可以分為兩大類別，即一般工業氣體和特種氣體。一般工 業氣體是指經過空氣分離設備制造的普通級的氧氣和氮氣、經過焦爐氣分離 或電解等方法制造出來的普通純度的其它種類氣體。一般工業氣體要求生產 量大， 但對氣體的純

16、度要求不高。 特種氣體則是用途有別于一般氣體的氣體， 是一個籠統的概念。它在純度、品種、性能方面都是嚴格按照一定規格進行 生產和使用的。一般認為，特種氣體是由電子氣體、高純石油化工氣體和標 準混合氣體所組成。 另外，在半導體制造業中，氣體還可以分為大宗氣體和電子氣體，大宗 氣體是指集中供應且用量較大的氣體，如 N2、H2、O2、Ar、He 等。電子氣 體主要是半導體制造的每一個過程如外延生長、 離子注入、 摻雜、 刻蝕清洗、 掩蔽膜生成所用到的各種化學氣體， 如高純 SiH4、 PH3、 AsH3、 B2H6、 N2O、 NH3、SF6、NF3、CF4、BCI3、BF3、HCI、CI2等，又可

17、稱為電子特種氣體。 1.2、工業氣體發展歷史工業氣體發展歷史 第一階段：工業氣體開始進入商業領域第一階段：工業氣體開始進入商業領域 18 世紀末，科學家們通過化學方法把氮氣、氧氣等從空氣中分離出來， 為工業氣體行業奠定了基礎。行業初期，氧氣主要被用于醫用領域，在 19 世紀末開始進入焊接等商業用途。同一時期，乙炔被發現，并逐漸成為常用 的焊割氣體，隨后乙炔被發現能夠溶于丙酮，從而使乙炔的遠途運輸成為可 能，進一步推動了乙炔的商業應用。 第二階段：工業氣體行業日趨成熟第二階段：工業氣體行業日趨成熟 分餾加工方法的發明和使用，大大降低了工業氣體的生產成本，加速了 工業氣體的產業化進程。20 世紀中

18、期，兩次世界大戰和運用氧氣、乙炔焊炬 切割的技術有力地推動了工業氣體需求的增長。同時，鋼鐵企業出于減少碳 與磷的含量、提高鋼鐵產品質量的考慮，放棄了早期的空氣噴射法而改用氧 氣噴射法，新方法的采用使 1965 年全球氧氣產量比 1960 年增加了 10 倍。 此外， 氮也被大量用作惰性 “覆蓋劑” ， 推動了氣體生產設備的大規模興建。 2020-02-28 石油化工 -6- 證券研究報告 第三階段：工業氣體行業持續增長第三階段：工業氣體行業持續增長 20 世紀 80 年代電子產業的興起推動特種氣體的需求提高。金屬預制及 生產等傳統市場消費增大，加上在保健、電子、飲料和食品包裝等終端市場 增加新

19、的應用領域，氣體行業在 20 世紀 90 年代持續增長。能源領域在過去 數年成了氣體行業發展的最大動力。氣體作為能源在眾多行業得到廣泛運用， 這使氣體需求在 21 世紀初持續走強。 1.3、電子氣體分類電子氣體分類 電子特種氣體是超大規模集成電路、 平板顯示器件、 化合物半導體器件、 太陽能電池、 光纖等電子工業生產不可或缺的原材料， 它們主要應用于薄膜、 刻蝕、摻雜、氣相沉積、擴散等工藝。電子工業服務的電子氣品種繁多，用 途五花八門，它的分類方法亦較為復雜。一般可按電子氣用量的多少分類， 也可以按電子氣的用途分類。 由于制造上的需要，工廠使用了許多種類的氣體。一般我們皆以氣體特 性來區分，可

20、分為特殊氣體及一般氣體兩大類。前者為使用量較小的氣體， 如 SiH4，NF3等，后者為使用量較大的氣體，如 N2，CDA（干燥壓縮空氣） 等。在半導體制造中，需提供各種高純度的一般氣體用于氣動設備動力、化 學品輸送壓力介質或用作惰性環境，或參與反應去除雜質度等不同功能。 表表 1：電子氣體按氣體特性分類：電子氣體按氣體特性分類 氣體種類氣體種類 氣體名稱氣體名稱 一般氣體（大宗氣體） 干燥壓縮空氣，高純氮氣，高純氬氣，高純氧氣，高純氫氣， 高純氦氣等 特殊氣體 （電子氣 體） 易燃性氣體 SiH4、SiH2CI2、PH3等 低壓性氣體 DCS、CIF3、WF6等 毒性氣體 NF3、PH3等 腐

21、蝕性氣體 HCI、CI2、SiH2CI2、BCI3BF3、SiF4、WF6、NH3等 窒息性氣體 CO2、CF4、C2F6等 自燃性氣體 SiH4、PH3、B2H6等 資料來源：UIS， GAS 系統施工簡介與規范 ，光大證券研究所整理 根據電子氣的不同用途，電子氣可分為十多類，例如外延晶體生長氣、 熱氧化氣、外延氣、摻雜氣、擴散氣、化學氣相沉積氣、噴射氣、離子注入 氣、等離子刻蝕氣、載氣、吹洗氣、光刻氣、退火氣、焊接氣、燒結氣和平 衡氣等。 表 2 列出了電子工業、 半導體器件制備工藝中所用電子氣的范例。 2020-02-28 石油化工 -7- 證券研究報告 表表 2：電子氣體按氣體用途分類

22、：電子氣體按氣體用途分類 按用途分類按用途分類 主要氣體主要氣體 摻雜用氣體 AsH3、 PH3、 AsCI3、 AsF3、 BF3、 BCI3、 SbH3、 PCI3、 (CH3)2Te、 H2S、GeH4、B2H6、(C2H5)2Te、(CH3)2Cd、(C2H5)2Cd 外延晶體生長氣 SiH4、SiH2CI2、SiHCI3、SiCI4、B2H6、BBr3、BI3、AsH3、PH3、 GeH4、TeH2、(CH3)3Al、(CH3)3As、(C2H5)3As、(CH3)2Hg、 (CH3)3P、(C2H5)3P、SnCI4、GeCl4、SbCI5、AICl3、Ar、He、 H2 離子注入

23、氣 AsF5、PF5、PH3、BF3、BCl3、SiF4、SF6、N2、H2 發光二極管用氣 AsH3、PH3、HCI、SeH2、(CH3)2Te、(C2H5)2Te 刻蝕用氣 體 氣相刻蝕氣 CI2、HCI、HF、HBr、SF6 等離子刻蝕氣 SiF4、CF4、C3F8、CHF3、C2F6、CCIF3、O2、C2CIF5、NF3、 SF6、BCI3、CHFCI2、N2、Ar、He 離子束刻蝕氣 C3F8、CHF3、CCIF3、CF4 反應性噴鍍氣 O2 化學氣相沉積氣（CVD） SiH4、SiH2Cl6、SiCl4、NH3、NO、O2 稀釋氣（平衡氣） N2、Ar、He、H2、CO2、N2O

24、、O2 資料來源： 國內特種氣體研究現狀和未來市場應用前景分析 （張鳳利和陳熔） ，光大證 券研究所整理 1.4、氣體純度標準氣體純度標準 氣體純度的提法有多種，如普通純、高純氣體、電子純、特純等，隨著 大規模集成電路（VISL）和特大規模集成電路（ULSI），又有 VLSI 和 ULSI 級純的超凈氣體。 這些提法都不十分確切， 只是粗略地講了氣體純度的高低， 沒有真正說明氣體純度的大小，準確表示氣體的純度主要有兩種方法，即： 用百分數表示，如 99%、99.9%、99.99%等和用“N”表示，如 3N、4.5N 等，N 數目與百分數表示中的 9 的個數對應，小數點后的數表示不足“9” 的數

25、，如 4.5N 表示 99.995%。 根據氣體的純度不同，通常又將氣體純度分為四級，即普通氣體、純氣 體、高純氣體和超高純氣體，下表 3 給出氣體純度等級和器件生產工藝上的 應用。 表表 3：氣體純度標準：氣體純度標準 氣體等級氣體等級 純度要求純度要求 雜質雜質含量含量 (V/V) （或（或 mol/mol） 器件生產工藝上的應用器件生產工藝上的應用 普通氣體 3N 1000*10-6 一般器件 純氣體 4N 100*10-6 晶體管和晶閘管等 高純氣體 5N 10*10-6 大規模集成電路和特殊器件等 超高純氣體 6N 1*10-6 超大規模集成電路和特大規模 集成電路 6N 0.1*10-6 資料來源：蘇州澤瑞氣體公司公告， 氣體純度及其表示法 ，光大證券研究所整理 1.5、氣體制造主要技術氣體制造主要技術 氣體行業公司