1、 -1- 证券研究报告 2020 年 2 月 28 日 石油化工 小荷才露尖尖角，电子特气国产化迎历史性机遇 电子特气行业深度报告 行业专题 电子特气被称为半导体材料的电子特气被称为半导体材料的 “粮食”和“粮食”和 “源” 。“源” 。在微电子、光电子 器件生产过程中，从芯片生长到最后器件的封装，几乎每一步、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” 。 电子气体成本占 IC 材料总成本的 5%-6%，虽然看似占比不大，但是很大 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。 电子特气行业的技术壁
2、垒。电子特气行业的技术壁垒。一是深度提纯技术难度较大。以硅烷为例， 将其纯度由 4N 提纯到 6N 中间有漫长的道路，除了要解决普通气态杂质 的纯化问题，还要将金属元素净化到 10-9级至 10-12级。二是包装和储运 跟不上。超高纯气体的生产和应用都要求使用高质量的气体包装储运容 器、相应的气体输送管线、阀门和接口，以避免二次污染的发生。三是分 析检验观念落后。国内对电子气体生产应用领域分析检测技术研究开发尚 不够重视。 目前部分产品国产化已获突破。目前部分产品国产化已获突破。目前国内在高纯硅烷、高纯氨、高纯 笑气、氖气、高纯 CL2、高纯砷烷和高纯锗烷等均获得突破。截至 2019 年，半导
3、体制程过程中用到的 83 种电子气体，其中有 35%已经实现本土 化，还有 35%正在本土化，30%还未进行本土化。但大部分本土电子气 体的生产和供应商规模较小， 不能够为用户提供全方位的服务， 目前大多 通过低价竞争的方式占领较小的市场份额，利润很薄，甚至亏损。另外， 知识产权的保护也形同虚设。 投资建议： 电子特气行业从业者较多， 主要的参与者有中船重工第七一 八研究所、南大光电、巨化股份、华特气体、中昊光明化工、洛阳黎明化 工、佛山华特气体、绿菱电子和大连科利德等。我们看好电子特气行业我们看好电子特气行业 未来的发展空间，相关上市公司有望充分受益，对电子特气子行业予以未来的发展空间，相关
4、上市公司有望充分受益，对电子特气子行业予以 “增持”评级。重点推荐标的：和远气体、华特气体、雅克科技、昊华“增持”评级。重点推荐标的：和远气体、华特气体、雅克科技、昊华 科技和南大光电。科技和南大光电。其中和远气体和华特气体在近期已完成招股上市，其 募投项目都将大幅提升公司的工业气体产能； 半导体材料龙头雅克科技因 下游半导体制造企业的技术突破和半导体国产化进程有望营收持续走高； 昊华科技主要得益于未来 5G 建设和军工业务发展，公司未来发展可期； 专注于电子特气研发的南大光电现已形成了 35 吨高纯磷烷、 15 吨高纯砷 烷的生产能力，并在今年开始扩产，未来发展可期。 风险分析：电子产品需求
5、增长低于预期，进口替代进程低于预期。 证券证券 代码代码 公司公司 名称名称 股价股价 （元）（元） EPS（元）（元） PE（X） 投资投资 评级评级 18A 19E 20E 18A 19E 20E 002971 和远气体 26.89 0.47 0.54 0.71 57 50 38 增持 688268 华特气体 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 昊华科技 21.70 0.59 0.60 0.69 37 36 31 增持 300346 南大光电 29.4
6、1 0.13 0.13 0.26 234 225 112 增持 资料来源：Wind，光大证券研究所预测，股价为 2020 年 2 月 27 日收盘价 电子特气：增持（首次） 分析师 赵乃迪 执业证书编号：S0930517050005 裘孝锋 执业证书编号：S0930517050001 石油化工行业与上证指数对比图 资料来源：Wind 2020-02-28 石油化工 -2- 证券研究报告 投资聚焦投资聚焦 报告背景报告背景 在微电子、光电子器件生产过程中，从芯片生长到最后器件的封装，几 乎每一步、每一个环节都离不开电子气体，因此电子气体被称为半
7、导体材料 的“粮食”和“源”。电子气体成本占 IC 材料总成本的 5%-6%，虽然看 似占比不大，但是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。 电子特气行业的技术壁垒：一是深度提纯技术难度较大。以硅烷为例， 将其纯度由 4N 提纯到 6N 中间有漫长的道路，除了要解决普通气态杂质的 纯化问题，还要将金属元素净化到 10-9级至 10-12级。二是包装和储运跟不 上。超高纯气体的生产和应用都要求使用高质量的气体包装储运容器、相应 的气体输送管线、阀门和接口，以避免二次污染的发生。三是分析检验观念 落后。国内对电子气体生产应用领域分析
8、检测技术的研究开发工作不够重视。 我们区别于市场的观点我们区别于市场的观点 国内电子特气的市场规模在 2010 年至 2018 年期间一直维持着高速的 增长，在 2018 年已达 121.56 亿元。目前全球主要的跨国气体公司均在中 国设有生产基地，国内近 85%的电子气体市场被外资企业垄断，电子特气的 国产化需求迫在眉睫。目前国内在高纯硅烷、高纯氨、高纯笑气、氖气、高 纯 CL2、高纯砷烷和高纯锗烷等已实现突破。本土化进程在不断推进，但因 本土电子气体的生产和供应商规模较小、利润薄，且知识产权的保护不足等 潜在问题，市场对其发展力度信心不足，大多持保守态度。 我们认为，国内电子气体企业现已顺
9、利国产化多种核心气体，并借此进 一步抢占了一定份额的国内外市场，随着国家政策利好的推动和技术革新的 促进，国产化进程有望得到进一步提升。 投资建议投资建议 电子特气行业从业者较多，近期我们主要推荐和远气体、华特气体、雅 克科技、昊华科技和南大光电。其中和远气体和华特气体在近期刚完成招股 上市，其募投项目都将大幅提升公司的工业气体产能。而半导体材料龙头雅 克科技也因下游半导体制造企业的技术突破和半导体国产化进程有望营收 持续走高；氟系龙头昊华科技主要得益于未来 5G 建设和军工业务发展，公 司未来发展可期；另外，专注于电子特气研发的南大光电现已形成了 35 吨 高纯磷烷、15 吨高纯砷烷的生产能
10、力，并在今年开始扩产，预计其磷烷砷烷 产能将在现有基础上翻倍。 qRsNpPrNnQpRsQoPsNzQpQ8ObPaQoMqQoMnNeRrRtQiNqQmN8OnNwOuOqMsMxNpPnN 2020-02-28 石油化工 -3- 证券研究报告 目目 录录 1、 电子气体的概述 . 5 1.1、 电子气体的定义 . 5 1.2、 气体发展历史 . 5 1.3、 电子气体分类 . 6 1.4、 气体纯度标准 . 7 1.5、 气体制造主要技术 . 7 2、 重要电子气体介绍 . 9 2.1、 硅烷（SiH4） ：最好的硅源材料，用于外延晶体生长 . 9 2.2、 砷烷（AsH3） ：独一无
11、二的砷源化合物，因剧毒国内目前难以生产 . 10 2.3、 一氧化二氮（N2O） ：介质膜工艺气体，目前国内产能即将爆发 . 11 2.4、 氨气（NH3） ：电子工业中氮化膜的成膜气体，是化学气相沉积重要的“氮”源 . 11 2.5、 三氟化氮（NF3） ：气体清洗剂，目前国内已打破技术垄断 . 12 3、 中国电子气体现状 . 13 3.1、 行业集中度高，本土企业逐步崛起 . 13 3.2、 短期技术难以攻克 . 14 3.3、 国产电子气体难以进入集成电路等领域 . 15 3.4、 行业壁垒明显 . 15 3.5、 国家政策积极推进 . 17 3.6、 未来发展趋势 . 18 4、 在
12、半导体芯片行业中的应用 . 21 4.1、 制程介绍 . 21 4.2、 电子气体的应用 . 22 4.3、 市场规模分析 . 24 5、 在半导体照明行业的应用 . 26 5.1、 制程介绍 . 26 5.2、 电子气体的应用 . 26 5.3、 市场规模分析 . 27 6、 在平板显示行业的应用 . 28 6.1、 制程介绍 . 28 6.2、 电子气体应用 . 28 6.3、 市场规模 . 29 7、 在太阳能电池行业的应用 . 30 7.1、 制程介绍 . 30 2020-02-28 石油化工 -4- 证券研究报告 7.2、 电子气体应用 . 31 7.3、 市场规模 . 32 8、
13、国际主要厂商 . 34 8.1、 美国空气化学 . 34 8.2、 普莱克斯集团 . 34 8.3、 法国液化空气集团 . 35 8.4、 林德集团 . 35 9、 国内主要厂家 . 37 9.1、 中昊光明化工院 . 37 9.2、 中船重工 718 所 . 37 9.3、 北京绿菱气体科技有限公司 . 38 9.4、 南大光电 . 38 9.5、 巨化集团 . 39 9.6、 华特气体 . 40 9.7、 和远气体 . 41 9.8、 金宏气体 . 41 9.9、 凯美特气 . 42 9.10、 三孚股份 . 43 9.11、 雅克科技. 43 9.12、 中国燃气工业投资控股有限公司 .
14、 44 10、 投资建议 . 45 10.1、 和远气体：华中地区最大气体供应商 . 45 10.2、 华特气体：中国特种气体国产化先行者 . 49 10.3、 雅克科技：转型后崛起的半导体新材料龙头. 53 10.4、 昊华科技：含氟电子特气领导者 . 57 10.5、 南大光电：中国特种气体龙头企业 . 62 11、 风险分析 . 66 2020-02-28 石油化工 -5- 证券研究报告 1、电子气体的概述电子气体的概述 电子化学品是电子工业中的关键性基础化工材料，电子工业的发展要求 电子化学品与之同步发展，不断地更新换代，以适应其在技术方面不断推陈 出新的需要。特别是在集成电路（IC）
15、的细微加工过程中所需的关键性电子 化学品主要包括：光刻胶（又称光致抗蚀剂）、超净高纯试剂（又称工艺化 学品）、电子特种气体和环氧塑封料，其中超净高纯试剂、光刻胶、电子特 种气体用于前工序，环氧塑封料用于后工序。这些微电子化工材料约占 IC 材料总成本的 20%，其中超净高纯试剂约占 5%，光刻胶约占 4%，电子特 种气体约占 5%-6%。 1.1、电子气体的定义电子气体的定义 工业气体大致可以分为两大类别，即一般工业气体和特种气体。一般工 业气体是指经过空气分离设备制造的普通级的氧气和氮气、经过焦炉气分离 或电解等方法制造出来的普通纯度的其它种类气体。一般工业气体要求生产 量大， 但对气体的纯
16、度要求不高。 特种气体则是用途有别于一般气体的气体， 是一个笼统的概念。它在纯度、品种、性能方面都是严格按照一定规格进行 生产和使用的。一般认为，特种气体是由电子气体、高纯石油化工气体和标 准混合气体所组成。 另外，在半导体制造业中，气体还可以分为大宗气体和电子气体，大宗 气体是指集中供应且用量较大的气体，如 N2、H2、O2、Ar、He 等。电子气 体主要是半导体制造的每一个过程如外延生长、 离子注入、 掺杂、 刻蚀清洗、 掩蔽膜生成所用到的各种化学气体， 如高纯 SiH4、 PH3、 AsH3、 B2H6、 N2O、 NH3、SF6、NF3、CF4、BCI3、BF3、HCI、CI2等，又可
17、称为电子特种气体。 1.2、工业气体发展历史工业气体发展历史 第一阶段：工业气体开始进入商业领域第一阶段：工业气体开始进入商业领域 18 世纪末，科学家们通过化学方法把氮气、氧气等从空气中分离出来， 为工业气体行业奠定了基础。行业初期，氧气主要被用于医用领域，在 19 世纪末开始进入焊接等商业用途。同一时期，乙炔被发现，并逐渐成为常用 的焊割气体，随后乙炔被发现能够溶于丙酮，从而使乙炔的远途运输成为可 能，进一步推动了乙炔的商业应用。 第二阶段：工业气体行业日趋成熟第二阶段：工业气体行业日趋成熟 分馏加工方法的发明和使用，大大降低了工业气体的生产成本，加速了 工业气体的产业化进程。20 世纪中
18、期，两次世界大战和运用氧气、乙炔焊炬 切割的技术有力地推动了工业气体需求的增长。同时，钢铁企业出于减少碳 与磷的含量、提高钢铁产品质量的考虑，放弃了早期的空气喷射法而改用氧 气喷射法，新方法的采用使 1965 年全球氧气产量比 1960 年增加了 10 倍。 此外， 氮也被大量用作惰性 “覆盖剂” ， 推动了气体生产设备的大规模兴建。 2020-02-28 石油化工 -6- 证券研究报告 第三阶段：工业气体行业持续增长第三阶段：工业气体行业持续增长 20 世纪 80 年代电子产业的兴起推动特种气体的需求提高。金属预制及 生产等传统市场消费增大，加上在保健、电子、饮料和食品包装等终端市场 增加新
19、的应用领域，气体行业在 20 世纪 90 年代持续增长。能源领域在过去 数年成了气体行业发展的最大动力。气体作为能源在众多行业得到广泛运用， 这使气体需求在 21 世纪初持续走强。 1.3、电子气体分类电子气体分类 电子特种气体是超大规模集成电路、 平板显示器件、 化合物半导体器件、 太阳能电池、 光纤等电子工业生产不可或缺的原材料， 它们主要应用于薄膜、 刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。电子工业服务的电子气品种繁多，用 途五花八门，它的分类方法亦较为复杂。一般可按电子气用量的多少分类， 也可以按电子气的用途分类。 由于制造上的需要，工厂使用了许多种类的气体。一般我们皆以气体特 性来区分，可
20、分为特殊气体及一般气体两大类。前者为使用量较小的气体， 如 SiH4，NF3等，后者为使用量较大的气体，如 N2，CDA（干燥压缩空气） 等。在半导体制造中，需提供各种高纯度的一般气体用于气动设备动力、化 学品输送压力介质或用作惰性环境，或参与反应去除杂质度等不同功能。 表表 1：电子气体按气体特性分类：电子气体按气体特性分类 气体种类气体种类 气体名称气体名称 一般气体（大宗气体） 干燥压缩空气，高纯氮气，高纯氩气，高纯氧气，高纯氢气， 高纯氦气等 特殊气体 （电子气 体） 易燃性气体 SiH4、SiH2CI2、PH3等 低压性气体 DCS、CIF3、WF6等 毒性气体 NF3、PH3等 腐
21、蚀性气体 HCI、CI2、SiH2CI2、BCI3BF3、SiF4、WF6、NH3等 窒息性气体 CO2、CF4、C2F6等 自燃性气体 SiH4、PH3、B2H6等 资料来源：UIS， GAS 系统施工简介与规范 ，光大证券研究所整理 根据电子气的不同用途，电子气可分为十多类，例如外延晶体生长气、 热氧化气、外延气、掺杂气、扩散气、化学气相沉积气、喷射气、离子注入 气、等离子刻蚀气、载气、吹洗气、光刻气、退火气、焊接气、烧结气和平 衡气等。 表 2 列出了电子工业、 半导体器件制备工艺中所用电子气的范例。 2020-02-28 石油化工 -7- 证券研究报告 表表 2：电子气体按气体用途分类
22、：电子气体按气体用途分类 按用途分类按用途分类 主要气体主要气体 掺杂用气体 AsH3、 PH3、 AsCI3、 AsF3、 BF3、 BCI3、 SbH3、 PCI3、 (CH3)2Te、 H2S、GeH4、B2H6、(C2H5)2Te、(CH3)2Cd、(C2H5)2Cd 外延晶体生长气 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 离子注入
23、气 AsF5、PF5、PH3、BF3、BCl3、SiF4、SF6、N2、H2 发光二极管用气 AsH3、PH3、HCI、SeH2、(CH3)2Te、(C2H5)2Te 刻蚀用气 体 气相刻蚀气 CI2、HCI、HF、HBr、SF6 等离子刻蚀气 SiF4、CF4、C3F8、CHF3、C2F6、CCIF3、O2、C2CIF5、NF3、 SF6、BCI3、CHFCI2、N2、Ar、He 离子束刻蚀气 C3F8、CHF3、CCIF3、CF4 反应性喷镀气 O2 化学气相沉积气（CVD） SiH4、SiH2Cl6、SiCl4、NH3、NO、O2 稀释气（平衡气） N2、Ar、He、H2、CO2、N2O
24、、O2 资料来源： 国内特种气体研究现状和未来市场应用前景分析 （张凤利和陈熔） ，光大证 券研究所整理 1.4、气体纯度标准气体纯度标准 气体纯度的提法有多种，如普通纯、高纯气体、电子纯、特纯等，随着 大规模集成电路（VISL）和特大规模集成电路（ULSI），又有 VLSI 和 ULSI 级纯的超净气体。 这些提法都不十分确切， 只是粗略地讲了气体纯度的高低， 没有真正说明气体纯度的大小，准确表示气体的纯度主要有两种方法，即： 用百分数表示，如 99%、99.9%、99.99%等和用“N”表示，如 3N、4.5N 等，N 数目与百分数表示中的 9 的个数对应，小数点后的数表示不足“9” 的数
25、，如 4.5N 表示 99.995%。 根据气体的纯度不同，通常又将气体纯度分为四级，即普通气体、纯气 体、高纯气体和超高纯气体，下表 3 给出气体纯度等级和器件生产工艺上的 应用。 表表 3：气体纯度标准：气体纯度标准 气体等级气体等级 纯度要求纯度要求 杂质杂质含量含量 (V/V) （或（或 mol/mol） 器件生产工艺上的应用器件生产工艺上的应用 普通气体 3N 1000*10-6 一般器件 纯气体 4N 100*10-6 晶体管和晶闸管等 高纯气体 5N 10*10-6 大规模集成电路和特殊器件等 超高纯气体 6N 1*10-6 超大规模集成电路和特大规模 集成电路 6N 0.1*10-6 资料来源：苏州泽瑞气体公司公告， 气体纯度及其表示法 ，光大证券研究所整理 1.5、气体制造主要技术气体制造主要技术 气体行业公司
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