行业背景
电子特气泛指电子信息产业产品制造过程中所用的特殊气体，主要用于薄膜沉积、刻蚀、掺杂、钝化、清洗或用作载气、保护气氛等。在微电子领域，85%的工艺流程涉及气体应用，任何一个工艺环节的气体品质问题都会直接影响产品良率。微电子技术是衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志，微电子科学技术的发展水平和产业规模是一个国家经济实力的重要标志。
根据Linx Consulting发布的数据显示，2020年全球电子特气市场规模387亿美元，预计到2025年将达到497亿美元，中国特种气体市场未来几年复合年均增长率将保持两位数。从增量上来看，全球新增的气体需求量将有超过一半来自中国，主要是由于电子信息产业的增长。预计到2024年，中国电子特种气体市场规模将达到103亿美元。
同质化现象严重
当前，我国电子特气领域面临的主要问题是同质化现象非常严重。据不完全统计，目前我国本土电子特气生产企业约有50家，若加上经销公司和国内的外资电子特气项目，总量则超过100家。
其中，高纯氨是一种非常重要的电子特气，主要用作氮化镓和氮化硅的氮源。我国现有高纯氨生产项目10个，设计产能合计约6万吨/年。2020年国内高纯氨市场需求总量约为2万吨，价格从3位数一路下滑至个位数，目前市场价格处在成本价上下。即便如此，未来仍然有企业计划新建高纯氨项目。
笑气(一氧化二氮)在集成电路、面板显示和光伏太阳能等领域是一种非常重要的成膜气体原料。制造金属氧化物晶体管需要大量高纯度笑气，它可用作形成微型薄膜晶体管的功能层，以控制构成可视图像的数百万像素中的每个像素。我国目前已建成笑气项目约15个（后续还有在建和拟建项目陆续投产）。其市场特点是产能规模越来越大，产品单价越来越低，市场价格甚至出现跳跃式下滑，直接从30元左右下滑至个位数。
我国电子特气领域另一个显著问题是企业估值虚高，国际上主要的几家气体公司市盈率在30~50，而国内几家电子特气概念股上市公司市盈率在80~120。从而限制了同业之间，企业与资本之间融合发展的机会。此前，很少有机构投资者关注电子特气，但近年来随着电子行业的发展，作为电子器件生产制造的关键性基础材料，电子特气受到越来越多投资人的关注。但是虚高的估值和要价让很多机构投资者望而却步，企业可能因此错过资本助力发展的最好时机。纵观国际气体行业发展历史，兼并重组是必然趋势，企业之间充分发挥技术协同、管理协同、战略协同、资金协同和渠道协同，才能做强、做优。因此，目前我国电子特气领域小而散的格局存在很大的市场隐患，虚高的估值可能成为企业战略发展的主要阻力。
先进技术的发展为行业成长提供动力
存储芯片是电子特气需求量最大的领域，随着5G及物联网技术的发展，数据正呈现爆炸式的增长，由此对存储的需求越来越大。各大存储厂商在不断研发更大容量的3D NAND。目前全球主要的3D NAND Flash 大厂，包括三星、SK 海力士、东芝、美光等，已经开始在更高的128层、144层甚至176层堆叠的3D NAND Flash上取得了进展。
2019年5月15日，在上海举办的GSA MEMERY＋论坛上，三星表示，未来5年内，3D NAND堆叠层数将达到500层，10年内将可达到1000层。2020年12月7日，韩国半导体公司SK海力士宣布成功研发出基于三层存储单元(TLC)的176层 NAND闪存芯片。在2021年IEEE（电气电子工程师学会）国际可靠性物理研讨会上发表演讲时，SK海力士CEO李锡熙（Lee Seok-Hee）表示，在未来十年，他们将致力于克服材料、结构和可靠性方面的挑战，开发10nm以下工艺的DRAM和600堆叠层的NAND。
3D NADA中金属互联含钨气体材料的应用会大幅增加，高深宽比的刻蚀也需要一些特定的沉积气体材料，其中包括一些含硅前驱体，10nm以下逻辑芯片的生产会用到几种新型金属前驱体作互连层。硅基气体与含氟气体仍然是沉积和刻蚀工艺的两个气体大类，预计未来5年，沉积和刻蚀气体需求量年均增长率约为12%。随着先进制程工艺的发展，未来电子级氢气和二氧化碳或将有更大的“用武之地”。
作为半导体的下一代光刻技术，即极紫外光刻（EUV光刻或EUVL）技术将大量使用氢气。EUVL曝光设备的主要原理是当将CO2或YAG（钇，铝和石榴石）激光照射到溶解的锡（Sn）小滴上以产生超细EUV光时，大量的氢气流将用作锡小滴周围的气氛气体。据专业人士透露，预估氢气消耗量将超过10万立方米/月，而氢自由基也可能用于清洁EUVL曝光设备。在该过程中，使大量的还原气体作为气氛气体流动，以防止锡氧化。2021年3月19日，液化空气集团宣布通过其控股的合资企业液化空气远东公司完成了其在中国台湾的台南和新竹科技园区电解制氢工厂的第一阶段建设。该工厂是液化空气集团2020年4月宣布在中国台湾半导体领域投资2亿欧元的一部分，每小时将生产高达5000Nm3的超高纯度氢气。这些工厂将为半导体行业提供超高纯氢，进一步加强液化空气集团在亚洲电子行业的领导地位。随着第一阶段的完成，液化空气集团将在未来两年内继续在中国台湾建设其第二阶段至第五阶段的电解制氢工厂，总容量为25MW。这些生产工厂将使液化空气满足极端紫外线光刻技术应用对超高纯度氢气的新兴需求。
随着薄膜堆叠技术的发展，先进制程工艺表现出“微细化”和“多层化”两个特点：“微细化”是缩小电路线宽；“多层化”是在垂直方向上层叠电路。此时，细微图案结构保护的重要性尤为突出，清洁工艺中的干燥清洗技术成为了最大的技术挑战，表面张力的控制成为了关键要素。为了解决干燥后图形塌陷的问题，电子级二氧化碳成为首选。二氧化碳在超临界状态下接近液体的密度和接近气体的粘性，基本没有表面张力，是一种非常优质的半导体清洗气体。
发展建议
我国电子特气行业未来发展需要从研发思路、品质管理、整体供应管控和产品布局等方面进行加强。研发思路应以客户生产为导向，增加探索性、前瞻性研发的投入。同时，应持续关注电子信息产业制造工艺和设备优化提升技术，主动参与设备的优化方案，提供符合客户需求的气体产品和多样性的供气方案。品质管理需注重细节，保证产品品质的稳定性和一致性，加强合成、纯化、分析检验、包装容器、质量控制与安全环保等方面的投入。在特气产品纯度与稳定性的基础上，加强配套设备自强、提供高效服务、优化运营管控、加深客户粘度。结合系统化和智能化打造完整电子特气供应生态，确保整体供应管控。同时，勿以可见市场规模作为评判产品重要性的唯一标准，应以动态的眼光进行产品战略布局。