2020年04月13日 | 带你了解一下什么叫电子气体

产业的转移倒逼着配套材料的国产化需求，为此政府给予了一系列政策支持，包括《“十三五”国家战略新兴产业发展规划》《新材料产业指南》等指导性文件，旨在推动包括电子气体在内的关键材料国产化。

为承接第三次半导体产业转移，2016年至今，在政府及国家集成电路产业基金主导下，全国各地晶圆厂的投资热潮不断涌现。随着新建晶圆厂产能开始释放，电子气体作为重要的支撑材料，其需求量将会大幅增长。这为国产电子气体的快速发展奠定了良好的市场基础。

电子气体指的是用于半导体、平板显示、发光二极管、太阳能电池及其它电子产品生产的基础性源材料，被广泛的应用于清洗、刻蚀、成膜、掺杂等工艺。电子气体的主要应用范围包括电子行业、太阳能电池、移动通讯、汽车导航及车载音像系统、航空航天、军事工业等诸多领域。

电子气体分为纯气体、高纯气和半导体特殊材料气体三类，是发展集成电路、光电子、微电子、超大规模集成电路、液晶显示器件、半导体发光器件和半导体材料制造过程中必不可少的材料，从根本上影响和制约着电路器件的精确性。

在整个半导体行业的生产过程中，从芯片生长到最后器件的封装，几乎每一个环节都离不开电子特气，而且所用气体的品种多、质量要求高，所以电子气体又有半导体材料的“粮食”之称。

虽然电子特气成本仅占IC 材料总成本的5～6%，但在很大程度上决定了最终产品性能的好坏，因此电子特气的质量高低成为制约电子行业发展的重要因素。随着半导体和平板显示产业向中国大陆转移的加速，预计电子特气行业将迎来国产替代的历史性机遇。

近年来，中国半导体、显示面板等主要电子元器件的新增产能较多，以及电子化工材料的进口替代需求强烈，电子气体在半导体行业中的地位日益凸显。国内电子气体行业将迎来高速增长。

电子特种气体在集成电路制造中应用广泛，涉及到多个制造环节。大宗气体中的惰性气体主要用作保护气。氢气和氧气作为还原气体和氧化气体与其他物质发生化学反应。

按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气体、化学气相沉积气和平衡气。在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体，其中常用的有超过30种。在半导体集成电路中，电子气体主要应用于蚀刻、掺杂、CVD、清洗等。

集成电路制造需经过硅片制造、氧化、光刻、气相沉积、蚀刻、离子注入等多个工艺环节，所需特种气体种类超过50 种，含氟电子特气作为特种气体的重要品类，主要用作清洗剂和刻蚀剂。

电子特种气体决定了集成电路的最终良率和可靠性。由于电子气体用途多，用量大。所以电子气体也直接决定了最终芯片的良率和可靠性，比如离子注入气体的氢化物气体浓度没有达到要求，那么在离子注入时，硅片的PN结浓度就会和理想值相差较远，造成电性偏移。

电子气体直接影响芯片的最终质量。正是因为电子气体在集成电路制造中的使用量大，应用范围广的特点。所以电子气体直接决定了芯片制造的良率与可靠性等等。所以电子气体也被誉为集成电路制造中的“血液”。

2018年全球工业气体市场规模约1220亿美元，中国市场规模约1350亿元人民币，中国的市场份额约为17%。中国工业气体市场增速远高于全球平均水平。2010~2018年全球工业气体的市场规模年均增速约9%，同期中国市场的年均增速约为16%。预计未来几年，全球工业气体市场规模的年均增速约7~8%，中国市场规模的年均增速在10%以上。

随着集成电路制造产业的发展，全球集成电路用电子气体的市场规模也逐渐扩大。2018年全球集成电路用电子气体市场规模达到45.12亿美元，同比增长15.93%。

电子特种气体从生产到分离提纯以及运输供应阶段都存在较高的技术壁垒，市场准入条件高，关键技术保密性强，合成、纯化难度大，全球市场主要被几家跨国巨头垄断。美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司占据了全球电子特气90%以上的市场份额。

由于电子特气广泛渗透于硅片制造、氧化、光刻、气相沉积、蚀刻、离子注入等工艺环节，虽然成本占比不大，但对芯片质量有关键性影响，因此下游芯片厂商对特气供应商的认证极其苛刻，形成了客户认证壁垒。

我国电子特气产业化发展较晚，企业技术与国外仍然存在较大差距，国内市场基本由外国独资或合资企业提供，行业的技术壁垒主要包括缺乏研究和生产的相关技术（纯化技术、分析技术、包装技术）和配套不完善等问题。

国内呈现企业数量多、规模小、产品单一等特点，且多数企业从事于普通工业气体零售、充装等低端项目，未来兼并整合预期强烈。

虽然我国电子气体已经摆脱完全依赖进口的状态，但面对国外化工巨头已经实现的市场垄断，国内企业依然面临巨大的竞争压力。为解决国内供货稳定、服务及时、控制成本等问题，电子特气的国产化已迫在眉睫，并迎来历史性的发展机遇。

近年来，随着国家对半导体产业的支持力度不断加大，02专项科研等项目推动着中国本土的电子特种气体产品水平在不断提升。伴随国内科研院所和特气企业不断的投入和研发，电子特气逐渐实现国产化，稀有气体产量和质量都有较大提升，氢能源开发也紧跟日本的步伐，以硅烷、高纯氨、氢氟酸、氯气、砷烷等为代表的国产电子特气，逐渐开始渗透国内市场，相应的厂商也不断涌现。

经过30多年的发展，我国半导体用电子特气已经取得了不错的成绩，中船重工718所、绿菱电子、广东华特等均在12英寸晶圆用产品上取得了突破，并且实现了稳定的批量供应。国内本土龙头企业盈德气体和杭氧股份地在现场制气领域已初具规模。

电子气体作为一种半导体制造过程中不可或缺的关键材料，其国产化意义自然不言而喻。随着未来行业将向专业化、集约化等方向发展，市场集中度也将不断提升，应用于新型领域的特种气体品种不断丰富。5G等科技创新趋势也为电子行业注入新的成长动力，结合国内电子行业处于成长期，行业正朝着核心技术含量和附加值更高的环节迈进的背景。