半导体电子气体的国产机会

2020-02-24
22:18:48
来源: Sophie


来源:内容来自「国盛证券——电子团队」,谢谢。



电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体,应用范围十分广泛。按其本身化学成分可分为:硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。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。


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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。







1)集成电路领域:





电子特种气体涉及集成电路制造多个环节,对最终产品质量和性能影响重大。电子气体在多个集成电路制造环节具有重要作用,尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用,是形成薄膜的主要原材料之一。


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2)LCD领域:





特种气体在LCD行业中主要应用于成膜和干刻工艺。液晶显示器分类种类众多,其中TFT-LCD的反应时间快、成像质量高、且成本逐渐降低,是目前应用最广泛的LCD技术。TFT-LCD面板的制造过程可分为三大阶段:前段阵列工(Array)、中段成盒工序(Cell)以及后段模块组装工序(Module)。电子特气主要应用于前段阵列工序的成膜和干刻阶段,经过多次成膜工艺分别在基板上沉积SiNx非金属膜以及栅极、源极、漏极和ITO等金属膜。


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3)LED领域:





特种气体在LED照明中主要应用于LED外延片和芯片的制作过程。LED主要生产流程包括:外延片生长、芯片加工以及封装应用,电子特气主要应用于外延片生长和芯片的加工芯片。(LED是发光二极管的简称,是一种新型的半导体固体发光器件,具有发光率高、光线质量好、能耗低、安全环保等优点,是新一代照明光源及绿色光源)


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4)太阳能电池领域:





电子特气在两类主流电池片太阳能晶体硅电池片和薄膜太阳能电池片的生产过程中扮演着重要角色。太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,由于太阳能是可再生的清洁能源,太阳能电池具有广阔的发展前景,电池片是太阳能电池的核心组件。电子特气在太阳能电池片的多项生产环节中发挥重要作用,包括扩散、刻蚀、沉积等工序。




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技术门槛


特种电气提纯是制备工艺的核心技术壁垒。特种气体纯度的提高,能够有效提高电子器件生产的良率和性能。电子特气中水汽、氧等杂质组易使半导体表面生成氧化膜,影响电子器件的使用寿命,含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。而伴随半导体工业的不断发展,产品的生产精度越来越高。以集成电路制造为例,其电路线宽已经从最初的毫米级,到微米级甚至纳米级,对应用于半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。


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电子特气纯度提升的影响因素主要包括“气体的分离和提纯”、“气体杂质检测和监控”、“气体的运输和储存”三个方面。



1)气体的分离和提纯:电子气体的分离和提纯方法原理上可分为“精馏分离”、“分子筛吸附分离”以及膜分离三大类,在实际提纯分离过程中,为了达到更好的分离效率,往往会利用多种分离方法进行组合,工艺更为复杂。2)气体杂质的检测和监控:随着电子特气的纯度越来越高,对分析检测方法和仪器提出了更高的要求,检测限从最早的ppm级已经发展到ppt级。目前国外电子气体的分析已经经历了离线分析、在线分析(on-line),原位分析(insitu)等几个阶段。对于高纯度电子气体的分析,国外已经开发出系统完整的分析测试方法和现场分析仪器。而由于我国电子特气行业一直重生产而轻检测,因此分析方法和分析仪器同外国厂商相比都比较落后;3)气体的运输和储存:高纯特气在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口,确保避免二次污染。




市场规模



2016年全球集成电路用电子特种气体的市场规模36.8亿美元。根据SEMI统计数据显示,近几年全球集成电路用电子特种气体的市场规模相对稳定,增长缓慢。2016年全球集成电路用电子气体市场规模约为36.8亿美元。


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我国集成电路用电子特气的市场规模约46亿元。根据IC Mtia统计数据,2016年我国电子特气市场规模达到46亿元。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。


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全球产业格局及主要企业


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,全球市场主要被几家跨国巨头垄断。包括美国空气化工、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。


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(1)美国空气化工





美国空气化工产品(Air Products,纽约证券交易所代码:APD)。是一家世界领先的工业气体公司,位列美国财富500强。工业气体是公司的核心业务,提供空分和工业气体、以及相关的设备,主要为炼油石化、金属、电子和食品饮料等制造产业服务。



空气化工产品有限公司于1987年进入中国,在深圳蛇口设立了一家气体工厂,是西方气体公司在中国成立的第一家合资企业,后成为中国最大的工业气体产品公司之一。


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法国液化空气集团





法国液化空气集团(液空集团)是世界上最大的工业气体和医疗气体以及相关服务的供应商,在巴黎证券交易市场上市,位列福布斯500强。2016年集团总销售额为181.35亿欧元,同比增长14.6%,净利润18.44亿欧元,同比增长了5%。



液空集团向众多的行业提供氧气、氮气、氢气其其它气体及相关服务,拥有来自35个国家的1,100名科研人员,通过全球9个研发中心开展研发活动。集团每年对创新、研发和技术的投入近3亿欧元,每年新增约300项专利。



液空集团1916年进入中国,于70年代重返该市场提供空分设备,并于90年代初开始其在华气体业务,目前在中国设有近90家工厂,遍布40多个城市,有大约3700名员工,在中国的销售额超过25亿人民币。


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(3)美国普莱克斯











普莱克斯(纽约交易所代码:PX)是一家全球领先的工业气体专业公司,同时也是北美和南美洲最大的工业气体供应商。公司向各行业用户提供大气气体、工艺气体、特种气体、高性能表面涂料和相关的服务于技术,其最初创建于1907年,也是首家将深冷分离氧气商业化的公司,于1917年推出第一个液态气体配送系统,并于二战后期开发了现场供气。在二十世纪六十年代,普莱克斯推出了非深冷的空分技术,从那以后,普莱克斯不断向不同的行业介绍革新了的应用技术,公司拥有近3000项专利,其中单为钢铁冶金工业就提供了300项专利。





普莱克斯于1988年进入中国市场,并于1992年在北京设立了首家合资企业。作为目前在中国最佳的工业气体生产商和供应商之一,普莱克斯中国总部设在上海,至今在国内已设立13家独资企业和11家合资企业,生产销售网点覆盖华北、华东和华南地区,在华员工超过1000人。




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(4)德国林德公司











德国林德公司是德国工业气体巨头,以生产工业气体与物流堆高机为主,位列世界500强。该公司提供种类广泛的压缩和液化气体以及各种化学产品,是众多行业不可或缺的重要合作伙伴。林德气体运用领域涉及钢铁生产、提炼、化学加工、环境保护、焊接、食品加工、玻璃生产和电子行业。林德集团同时也大力发展快速增长的医疗业务(如医用气体)和生态氢技术的研发。





林德集团在中国提供的产品涉及气体相关方案和工程服务,是第一批进入中国市场的国际气体公司。中国地区业务年收入超过30亿人民币,年增长率保持在25%-30%。




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中国产业格局及主要企业




中国国内电子特气企业技术与国外仍然存在较大差距,电子特气市场仍被外企主导。截止2016年年底,国内方面电子特种气体行业集中度高,美国化工、普莱克斯、日本昭和电工、英国BOC公司(已被德国林德集团收购)、法国液化公司、日本酸素等六家公司合计占据了我国电子特气85%的市场份额。




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在政策支持和技术进步推动下,我国特种气体行业在2006年后进入快速发展阶段,2010年后国内特种气体企业不断冲击国外巨头技术垄断的格局。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,中国终于结束国产电子气体无法大规模批量稳定使用的历史,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。截止2015年年底,我国共有特种气体生产企业150余家,其中比较突出的有雅克科技、南大光电、巨化股份、凯美特气等。




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A股重点投资标的




我们认为电子特气行业受益股票组合包括:南大光电、中环装备 (300140)及雅克科。




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1.南大光电








公司是国内知名高纯金属有机化合物专业生产商。目前,公司主要从事光电新材料高纯金属有机源(MO源)的研发、生产和销售;拥有自主知识产权并实现了MO源产业化生产,是全球主要的MO源生产商。公司产品主要应用于下游制备LED外延片等,不仅实现了国内进口替代,还远销欧美及亚太地区,积累了一大批稳定优质的客户资源。




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公司在MO源的合成制备、纯化技术、分析检测、封装容器等方面已全面达到国际先进水平,主要产品有三甲基镓、三甲基铟、三乙基镓、三甲基铝等,产品的纯度大于等于6N,可以实现MO源产品的全系列配套供应,在激烈的市场竞争中,具有一定优势。2017年公司营业收入结构中,三甲基铟及三甲基镓占比分别为28.11%、28.07%;其次为电子特气20.16%。




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公司入股北京科华,进军芯片制造关键材料光刻胶。北京科华是国内第一家进入KrF(248nm)光刻胶领域的厂商。光刻胶产品的开发和客户认证均取得了一定进展。从发展情况来看,光刻胶技术门槛较高,下游客户粘性较高。伴随国产化率的提高,科华作为国内光刻胶领域的龙头企业,先发优势明显,成长性较好。





斥资10亿投资建设193nm光刻胶生产线,2020年达产后预计年产值3.75亿、税后净利约8000万元。2018年1月11日,公司与宁波经济技术开发区管理委员会在宁波市北仑区签订了《投资协议书》。公司拟在宁波开发区投资建设高端集成电路制造用193nm光刻胶材料以及配套关键材料研发及生产项目,项目总用地面积约86亩,其中一期总投资(含本公司、合作单位及政府相关出资)预计约9.6亿元,达产后年产值预计约3.75亿元,年税预计收约8000万元。






2.中环装备








公司是以电工专用设备、高电压试验、检测设备以及高纯特种电子材料的研发、生产、销售、技术服务为主营业务的科技型公司。公司参股的子公司启源领先主要经营范围为锗烷、砷烷、磷烷等多种高纯特种气体材料的研发、生产和销售。所生产出的特纯气体产品经测试,均优于国家标准和行业标准。并在行业重要客户上线测试一次达标,得到客户赞扬和认可。




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公司2017年营业收入结构占比为大气污染减排(41.32%)、环保装备业务(19.23%)、环境能效监控与大数据服务(15.97%)、电工装备业务(12.55%)。公司不断加强营销网络建设,积极整合营销力量,在保持传统优势业务持续稳定推进的同时,积极开拓新的业务领域,取得较好成效。




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公司积极搭建适应发展需求的“矩阵式”研发体系及“章鱼式”研发模式,为公司节能环保装备业务的稳步推进奠定技术基础。公司在固废处理装备、污水处理一体化装备等方面完成了全面考察与调研。对磁悬浮风机技术、移动储能装备,进行了丰富的技术储备。在环境监测方面,完成了大气细颗粒物EC-OC监测设备样机的研制,完成了VOC非甲烷总烃系统、完全自主研发紫外分析仪的小批试产工作,在产品可靠性提供和成本降低方面,优化改良的水质分析仪测量精度得到极大程度提高。在电工装备方面,继续保持行业领先,重点研究和开发“变压器铁心智能制造整体解决方案及关键设备”。





增发收购污水污泥设备专家兆盛环保100%股权,进一步完善公司产业布局。兆盛环保符合公司整体的发展定位和要求,满足公司布局污水处理装备的战略,将进一步促进公司拓展污水(泥)处理环保非标设备业务,丰富产品类型,进一步提高公司的体量。此外,污水处理设备业务将对公司的主业形成有效补充,有利于公司构建城市、乡村、河道流域水环境治理的产业链布局,从而进一步提升专业化水准。






3.雅克科技








公司是多种半导体材料的优质供应商,其三大业务板块为电子材料、传统阻燃剂和新型复合材料。在电子材料板块,全资子公司华飞电子在2017年对封装材料不断加大研发力度,优化产品结构,推出新型硅微粉产品,提高了高附加值产品的销售比例;控股子公司成都科美特在特种气体的制备工艺和质量控制等方面达到先进水平,是高纯度电子特种气体的知名供应商;通过江苏先科实际控制的韩国UP Chemical公司在半导体前驱体和浅沟道隔离绝缘材料(SOD)等产品具有国际领先的技术,产品在国际知名半导体厂商有广泛的运用。




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2017年营收结构占比最大为阻燃剂(79.70%),其次分别为球形硅微粉(9.01%)、锡盐类(4.83%)。公司传统阻燃剂、电子材料和新型复合材料产业平台发展势头良好,具备了一定的技术、市场、规模优势。




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整合电子特种气体产品优质标的,长期受益于半导体材料发展。公司于2017年4月开始收购成都科美特90%股权和江苏先科84.8250%股权的收购。2018年3月14日,该项目获得中国证监会并购重组委无条件通过。在完成对成都科美特和江苏先科的收购以后,公司将在前期形成的传统阻燃剂、电子材料和新型复合材料三大业务板块的基础上,于电子材料板块增加成都科美特和江苏先科两大助力,公司将与各个业务板块的子公司充分实现客户协同、技术协同,进一步增强公司在各个业务板块的产品布局和业务实力,进一步推进公司业务转型升级的发展战略,增强公司的盈利能力。





研发团队备受认可,竞争实力与日俱增。公司LNG研发项目团队获得了法国GTT公司关于NO96-L-03+型LNG船液货舱围护系统的增强型聚氨酯保温绝热板材认证,成为该产品国内首家通过法国GTT专利认证的公司。子公司华飞电子也不断深化研发,提高产品附加值。公司在研发方面的投入使优质客户资源的不断丰富,提升在业内的竞争力。




文章来源:




本报告摘自《中国半导体材料产业投资手册 ——政策驱动叠加产能转移,国产替代势在必行》



*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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