法国巨头出手建工业气体工厂,巨头垄断地位更稳固?

法国巨头出手建工业气体工厂,巨头垄断地位更稳固?

  • 2024-06-11
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关键词: 人工智能 电子气体 半导体

近日,法国液化空气集团宣布计划投资2.5亿美元在美国爱达荷州新建一家工业气体工厂,为美光科技提供超纯氮和其他气体,该工厂预计将于2025年底投入运营。液化空气集团美洲区CEO表示:“这项投资将支持尖端存储芯片的生产,特别是满足人工智能对计算能力日益增长的需求。”美光今年开始量产用于英伟达最新AI芯片的高带宽存储器(HBM)半导体。

受国际形势影响,电子气体中的氖气、钯、六氟-1,3-丁二烯(C4F6)等自2022年开始供应紧张、价格上涨,电子气体也因此受到行业普遍高度关注。



电子气体在半导体制造的应用

近年来,随着电子工业的快速发展,电子气体在半导体行业中的地位日益凸显。在构成半导体的所有材料中,电子气体占到了13.3%的比重,仅次于硅材料,排名第二。

广义的“电子气体”指电子工业生产中使用的气体,是最重要原材料之一。狭义的“电子气体”特指电子半导体行业用的特种气体。其分为纯气体、高纯气和半导体特殊材料气体三类,是集成电路、平板显示、发光二极管、太阳能电池等半导体行业生产制造过程中不可或缺的关键性化工材料,被广泛的应用于清洗、刻蚀、成膜、掺杂等工艺。其质量对电子元器件的性能有重要影响。

在半导体工艺中,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特气,因此电子气体被称为半导体材料的“粮食”。

集成电路制造需经过硅片制造、氧化、光刻、气相沉积、蚀刻、离子注入等工艺环节,仅需要使用的纯气就超过50种,混合气体种类更多,且每一种气体仅应用在特定的工艺步骤中。此外,在显示面板、LED、太阳能电池片、光纤光缆等器件的制造中的不同工艺环节均会用到多种特种气体。

此前日本对韩国实施出口限制的高纯度氟化氢是半导体用的刻蚀气体,主要用于晶圆表面清洗、芯片加工过程的清洗和腐蚀。

当前特种气体已成为高科技应用领域和战略新兴行业发展不可缺少的基础原材料。据不完全统计,现有特种气体的种类达260余种,随着非低温气体分离技术(吸附、膜分离)、混配技术和提纯技术的发展,更多的特种气体产品将逐步走向市场。


反抗巨头垄断,不少企业开始自研替代

目前,全球特种气体市场大都被大型气体公司如美国空气、德国林德、法国液化、日本大阳所垄断。在近几年的半导体用电子气体价格涨幅中,以氖气最为明显。针对这种情况,台积电、三星、SK海力士、美光等纷纷做出最新对策。



今年三月消息,三星在全球首次在芯片生产中使用回收的氖气,以稳定稀有惰性气体的成本和供应。目前,该公司消息显示已成功将回收的氖气用于芯片量产,且不会降低芯片质量。三星表示,计划从明年开始使用回收气体来满足光刻工艺75%的氖气需求(包括存储芯片和代工业务),从而大幅减少对进口氖气的依赖。

此外,三星正在与本土企业TEMC紧密合作,开发可立即用于芯片制造的高质量回收氖气。经过多次试验与验证,再生氖气的性能已达到行业标准,即在三星完成气体回收后,再由合作伙伴进行纯化处理,以确保其质量和稳定性,预计不会对产品效能产生任何影响。

SK海力士方面,早在2022年,SK海力士就表示成功实现氖气的首次本土化,当时工艺引进比重已扩大到40%。SK海力士计划到2024年为止,将氖气本土化比重提高到100%。在这个过程中,SK海力士与半导体用气体制造企业TEMC、浦项制铁合作,一直在摸索在韩国国内生产氖气的方法。

今年4月消息,继三星电子之后,SK海力士和TEMC也在共同开发氖气回收技术,据SK海力士预计,通过减少对氖气进口的依赖,该技术每年可节省3000万美元。据悉,SK海力士和特种气体生产商TEMC已经合作一年多来开发氖气回收技术。

此外,多家大厂包括台积电、联电、美光等均都开始寻求稀有气体自产或本地化供应的厂商。台积电方面,2022年就有行业消息显示,台积电正在与多家气体供应商合作,在三到五年内探索在中国台湾本地生产氖气。当时报道指出,台积电正在评估供应链风险,并制定了大约未来五年的连续性计划,以确保能够采购2000多种芯片制造所需的材料和化学品,以满足建厂和扩充产能计划。

联电方面已与氖气供应商泰实科技签订长约,提前锁定产能、锁定价格,联电也是首家提前下手保证关键气体供应的晶圆代工厂。

存储大厂美光也声明称,氖气供应可能中断的风险令半导体行业感到担忧。不过美光表示,公司在惰性气体的采购上已多元化,主要来自欧盟、美国和亚洲等各地供应商。此外,公司还保持了适当的惰性气体库存,并与主要供应商签订了多项长期供应协议。


国产替代潜力

电子气体行业的景气度与半导体行业密切相关。电子气体在半导体制造中的重要性导致了它与半导体行业整体景气度高度一致。最近几年,中国电子气体市场规模稳步增长,尤其是电子特种气体市场增速更加显著。

根据研究机构TECHCET的数据,2022年全球电子特气市场规模达到50.01亿美元,同比增长10.20%,创下历史新高。预计到2025年,全球电子特气市场规模将达到60.23亿美元,均增速为6.39%,行业前景广阔。国内市场也呈现出强劲增长趋势,2022年我国电子特气市场规模达到231亿元,同比增长6.94%。

电子气体行业具备巨大的国产替代潜力,部分特种气体目前还依赖进口。然而,这也为国内企业提供了突破口,一旦成功突围,将有机会占领市场份额,实现国产替代。多家券商对电子气体行业持乐观态度。



在内资厂商中,中船特气、华特气体、南大光电、昊华科技、金宏气体等为零售气市场的重要企业。国内特种气体企业逐渐增多,但是仍在发展各自优势的气体品类,一般来说国内企业往往专注于一类气体的产品线和应用领域,尚未形成覆盖多个工艺环节的特种气体解决方案供应商。例如金宏的优势品种为超纯氨、高纯氧化亚氮、正硅酸乙酯、高纯二氧化碳等特种气体、电子级氧、氮等,主要应用在沉积环节,而中船特气主要优势为含氟气体,主要用在刻蚀环节。

过去国内气体企业与国外巨头存在较大技术代差,2022年我国电子特气国产化率仅14.2%,2025年我国电子特气国产化率有望提升至25%。


大宗气体业务资产重,寡头格局明显

电子大宗气体业务项目投资金额高。电子大宗气体用量较大,要求全时供应,一般以现场制气模式供气,且大宗气站建设资金投入规模较大。电子特种气体供应有多品类、小批量和高批次的特点,以零售瓶装储槽供气为主,企业制气项目建设投资规模水平相对较低。以广钢气体为例,截至2022年公司主要电子大宗现场制气项目预算投资额均超过1亿元,其中长鑫存储项目高达4.37亿元。同期,华特气体与金宏气体的多数电子特气项目预算投资额在千万元级别,投资额最高的大型生产项目在1亿元水平左右。上述两家企业也已开展电子大宗业务,其项目预算投资水平远高于同企业的电子特气项目,通用工业气体龙头杭氧股份的各类项目投资水平也具有类似特征。

以电子大宗气体业务为主的气体供应商资本开支强度较大。由于项目投资金额较高,相较于以电子特气业务为主的企业,以电子大宗气体业务为主的供应商资本支出强度较大。广钢气体与华特气体近年来营业收入水平相近,前者以电子大宗气体为主要产品,资本开支占营业收入比例高,2022年和2023年前三季度均达到50%以上,后者以电子特气为主要产品,同期资本开支稳定在2亿元左右,占营业收入比例低于20%。

大宗气体供应商资本实力要求高,固定资产和在建工程价值高,整体资产规模大。大宗气体项目不仅投资金额高,且回收期限长,需要企业充足的资本实力,并对融资能力和现金流管控有一定要求。因此,大宗气体供应商整体资产规模往往更大,其中高价值的固定资产和在建工程的贡献也更高。

受益于5G、人工智能、消费电子、汽车电子等领域的需求拉动,全球半导体材料市场规模呈现波动向上的态势。电子特气下游三大领域齐头并进,半导体制造伴随AI技术发展与日俱增,显示面板在下游消费电子逐步复苏下稳步增长,光伏电池受行业高政策红利拉动影响快速提升。电子特气行业国产替代市场空间广阔,市场规模有望保持高速增长。

来源:贤集网