中國電子特種氣體行業(yè)順應(yīng)環(huán)境友好型社會發(fā)展，逐步提升專業(yè)化程度，市場規(guī)模增至132.8億元[圖]

    近幾年來，隨著我國超大規(guī)模集成電路、平板顯示器、光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，電子氣體市場需求量明顯增長，電子特種氣體的國產(chǎn)化已是大勢所趨。

    電子特種氣體行業(yè)集中度高，以美國空氣化工、美國普萊克斯、德國林德集團、法國液化空氣和日本大陽日酸株式會社為首的五大氣體公司占有全球 90%以上的電子特種氣體市場份額。國內(nèi)企業(yè)以雅克科技為首率先擬控股韓國 UP Chem 和四川科美特，切入電子氣體前驅(qū)體、刻蝕氣體和清洗氣體領(lǐng)域，開啟細分領(lǐng)域進口替代新征程。

    我國積極構(gòu)建綠色發(fā)展、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，這也為我國特種氣體行業(yè)的使用安全、運輸安全、儲存安全等方面提出了更高的要求，專業(yè)化、社會化、集約化、液態(tài)化、管道化、綜合化將成為我國特種氣體工業(yè)未來的發(fā)展方向。

    2018年我國特種氣體工業(yè)行業(yè)銷售收入約584.4億元，其中電子特種氣體行業(yè)銷售規(guī)模約132.8億元，占比約22.72%，近幾年我國特種氣體工業(yè)及電子特種氣體行業(yè)市場規(guī)模情況如下圖所示：

2011-2018年中國電子特種氣體行業(yè)市場規(guī)模及占比情況

資料來源：智研咨詢整理

    根據(jù)智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國電子特種氣體行業(yè)市場運營態(tài)勢及發(fā)展前景預(yù)測報告》數(shù)據(jù)顯示：2018年我國特種電子氣體行業(yè)市場規(guī)模約132.8億元，其中半導(dǎo)體領(lǐng)域需求市場規(guī)模85億元，電子器件領(lǐng)域需求市場規(guī)模約40.1億元，太陽能及其他領(lǐng)域需求市場規(guī)模約7.7億元。如下圖所示：

2011-2018年中國特種電子氣體行業(yè)細分市場規(guī)模情況

資料來源：智研咨詢整理

    我國電子特種氣體主要應(yīng)用在半導(dǎo)體領(lǐng)域和電子器件領(lǐng)域，2018年半導(dǎo)體領(lǐng)域電子特種氣體需求占比64.01%，電子器件領(lǐng)域電子特種氣體需求占比30.2%。

2018年中國電子特種氣體應(yīng)用市場結(jié)構(gòu)

資料來源：智研咨詢整理

    現(xiàn)階段，我國工業(yè)街對電子特種氣體輸送系統(tǒng)的需求表現(xiàn)在三個領(lǐng)域，大規(guī)模供氣系統(tǒng)、常規(guī)供氣系統(tǒng)以及簡單供氣系統(tǒng)。其中大規(guī)模供氣系統(tǒng)和常規(guī)供氣系統(tǒng)對我國電子特種氣體的需求較大。

    一、大規(guī)模供氣系統(tǒng)

    大規(guī)模供氣系統(tǒng)主要針對大規(guī)模量產(chǎn)的8-12英寸（1英寸=25.4毫米） 超大規(guī)模集成電路廠（氣體種類包括SiH4、N2O、CO2、 C2F6、 NH3等），100MW以上的太陽能電池生產(chǎn)線（氣體種類包括NH3），發(fā)光二極管的磊晶工序線（氣體種類包括NH3）、5代以上液晶顯示器工廠（氣體種類包括4、3、NF3）、光纖（氣體種類包括SiCl4）、硅材料外延生產(chǎn)線（氣體種類包括HCL）等行業(yè)。它們的投資規(guī)模巨大，采用最先進的工藝制程設(shè)備，用氣需求量大，對穩(wěn)定和不間斷供應(yīng)、純度控制和安全生產(chǎn)提出最嚴(yán)格的要求。

    上述工廠的大宗普通氣體多采用現(xiàn)場制氣（On-site）或工業(yè)園區(qū)管道（Pipeline）集中供應(yīng)方式，一個年產(chǎn)5萬片的8英寸 超大規(guī)模集成電路廠高純氮氣的需求超過5，000Nm3/h，發(fā)光二極管的磊晶工序線和硅外延生產(chǎn)線的氫氣需求超過100Nm3/h。

    除了普通鋼瓶（50L及以下）包裝的特種氣體外，還有多種類的特種氣體都普遍采用大包裝容器，由此它們被稱為大宗特氣，包括Y-鋼瓶（450L），T-鋼瓶（980L），集裝格（940L），ISO罐（22，500L），魚雷車（13，400L）等。

    大宗特氣供應(yīng)系統(tǒng)（BSGS）采用全自動PLC控制器，彩色觸摸屏；氣體面板采用氣動閥門和壓力傳感器，可實現(xiàn)自動切換，自動氮氣吹掃，自動真空輔助放空；多重安全防護措施，泄漏偵測，遠程緊急切斷；專用氮氣吹掃起源等等。特種氣體采用獨立氣源，多用點采用VMB或VMP分路供應(yīng)，VMB或VMP采用支路氣動閥，氮氣吹掃，真空輔助排空等。由于BSGS氣源總量大，多采用獨立的氣體房，獨立的抽風(fēng)系統(tǒng)。

2011-2018年中國電子特種氣體大規(guī)模供氣系統(tǒng)銷售規(guī)模

資料來源：智研咨詢整理

    二、常規(guī)供氣系統(tǒng)

    常規(guī)供氣系統(tǒng)主要應(yīng)用于4-6英寸大規(guī)模集成電路廠，50MW以下的太陽能電池生產(chǎn)線，發(fā)光二極管的芯片工序線以及其它用氣量中等規(guī)模的電子行業(yè)。它們的投資規(guī)模中等，生產(chǎn)線可能是二手設(shè)備，對氣體純度控制的要求不苛刻，系統(tǒng)配備在滿足安全的前提下盡量簡單，節(jié)省投資。

    常規(guī)供氣系統(tǒng)的大宗普通氣體多建立現(xiàn)場氣站，采用現(xiàn)場液體儲罐（LIN，LOX，LAR）或集裝格（H2，He）供應(yīng)方式。氣體由管路系統(tǒng)輸送至廠房，直接開三通送至用氣點。

    特種氣體采用普通鋼瓶（<50L）供氣。特氣輸送系統(tǒng)采用氣瓶柜。配置全自動PLC控制器，彩色觸摸屏；氣體面板采用氣動閥門和壓力傳感器，可實現(xiàn)自動切換，自動氮氣吹掃，自動真空輔助放空；多重安全防護措施，泄漏偵測，遠程緊急切斷；專用氮氣吹掃起源等等。VMB采用支路氣動閥，氮氣吹掃，真空輔助排空。惰性氣體多采用半自動氣瓶架，繼電器控制，自動切換，手動吹掃，手動放空；VMB主管氣動閥，氮氣吹掃；支路氣動閥，氮氣吹掃，真空輔助排空。氣體房和抽風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)氣體性質(zhì)進行分類。

2011-2018年中國電子特種氣體常規(guī)供氣系統(tǒng)銷售規(guī)模

資料來源：智研咨詢整理

    三、簡單供氣系統(tǒng)

    簡單供氣系統(tǒng)主要針對4英寸及以下半導(dǎo)體芯片廠、半導(dǎo)體材料的科研機構(gòu)等。它們的制程簡單，通常不需要連續(xù)性供氣，對氣體供應(yīng)系統(tǒng)的投資預(yù)算低，生產(chǎn)和管理人員欠缺安全意識。

    由于氣體流量小，特種氣體氣源多采用普通鋼瓶（<50L）。輸送系統(tǒng)多采用半自動氣瓶柜或氣瓶架，配置繼電器控制，自動切換，手動吹掃，手動放空，有害性氣體配備緊急切斷閥。惰性氣體瓶架則采用全手動系統(tǒng)，有些甚至用單瓶系統(tǒng)。共用一個氣體房，甚至沒有氣體房，特氣鋼瓶和輸送系統(tǒng)有時放在回風(fēng)夾道，或直接放在工藝制造設(shè)備旁邊。共用一個抽風(fēng)系統(tǒng)。系統(tǒng)通常存在安全隱患。

2011-2018年中國電子特種氣體簡單供氣系統(tǒng)銷售規(guī)模

資料來源：智研咨詢整理

    2018年，全國供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革深入推進。2018年全國工業(yè)產(chǎn)能利用率為76.5%。新動能持續(xù)發(fā)展壯大。2018年規(guī)模以上工業(yè)中，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值比2017年增長8.9%。高技術(shù)制造業(yè)增加值增長11.7%，占規(guī)模以上工業(yè)增加值的比重為13.9%。裝備制造業(yè)增加值增長8.1%，占規(guī)模以上工業(yè)增加值的比重為32.9%。2018年高技術(shù)產(chǎn)業(yè)投資比2017年增長14.9%，工業(yè)技術(shù)改造投資增長12.8%。

    國內(nèi)高新技術(shù)工業(yè)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步增長對我國電子氣體的需求也出現(xiàn)了可觀的需求增長，未來我國電子氣體行業(yè)的發(fā)展將會出現(xiàn)全新的面貌，其主要表現(xiàn)為：

    一、電子氣體污染控制要求日趨嚴(yán)格

    隨著電子消費品的升級換代，產(chǎn)品制造尺寸越來越大，產(chǎn)品成品率和缺陷控制越來越嚴(yán)格，整個電子工業(yè)界對電子氣體氣源純度，以及杜絕輸送系統(tǒng)二次污染的要求越來越苛刻。

    大宗特氣系統(tǒng)（BSGS）的及時應(yīng)用有利于提高污染控制。首先大包裝容器保證了氣體品質(zhì)的連續(xù)性，降低了多次充裝污染風(fēng)險。另外由于換瓶頻率的減少，也減少了污染幾率。BSGS多采用了深層吹掃，顯著提高了吹掃效果。

    輸送管路系統(tǒng)普遍采用了316L不銹鋼電解拋光（EP）管道，高純調(diào)壓閥、隔膜閥、高精密過濾器（<0.003μm）、VCR接頭等，接觸氣體的管路部件表面粗糙度可控制在5uin，同時采用零死區(qū)設(shè)計。施工技術(shù)采用全自動軌道焊接，同時制定和實施嚴(yán)格的超高純施工和QA/QC保證程序。

    氣體輸送系統(tǒng)建成后必須經(jīng)過嚴(yán)格的保壓、氦檢漏、顆粒度和水分、氧分以及其它氣相雜質(zhì)的測試。

    二、電子氣體輸送系統(tǒng)未來的發(fā)展方向

    電子氣體多以集中式供應(yīng)為趨勢，特種氣體集中放置在氣體房。輸送系統(tǒng)的數(shù)量是根據(jù)機臺對流量的需求進行合理配置。特氣輸送設(shè)備必須采用全自動切換供氣，而且多設(shè)計了備用設(shè)備。對于低蒸汽壓氣體，需要考慮鋼瓶加熱，氣體面板加熱，管道伴熱等。為了精確控制流量，在氣源端一般會考慮配置高精度的壓力變送器、電子秤、溫控器等。在機臺用氣點也都配置了質(zhì)量流量計?！　?/p>

    對于大流量的BSGS，不但要考慮管路壓降和液化鋼瓶蒸發(fā)吸熱對流量的影響，還要考慮氣體經(jīng)過調(diào)壓閥減壓后的焦耳-湯普遜效應(yīng)。一般而言，氣體減壓后，溫度會降低，甚至液化。這會照成輸送壓力的不穩(wěn)定以及管路系統(tǒng)的損壞。因此需要考慮在減壓前對氣體進行預(yù)熱。氣體監(jiān)控系統(tǒng)（GMS）通過計算機網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對氣體輸送系統(tǒng)的實時監(jiān)控，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

    針對液化氣體（如氨氣）的BSGS，采用直接加熱液體的氣化輸送系統(tǒng)（Evaporator）已經(jīng)研發(fā)成型。

    三、電子特種氣體的國產(chǎn)化已是大勢所趨

    首先，由于特種氣體作為危險化學(xué)品，產(chǎn)品包裝、運輸有嚴(yán)格的規(guī)定，國內(nèi)特種氣體企業(yè)物流成本低，供貨及時。部分產(chǎn)品的進出口受相關(guān)國家管制，進口周期長、容器周轉(zhuǎn)困難，給客戶使用和售后服務(wù)帶來很多不便，比如從美國進口特種氣體，海運及通關(guān)手續(xù)需要近2個月的時間，包裝容器的周轉(zhuǎn)效率極低，運輸成本非常高甚至高于氣體本身價格。

    產(chǎn)品價格具有明顯的優(yōu)勢，比如國內(nèi)高純氣體產(chǎn)品平均價格只有國際市場價格的60%，采用國產(chǎn)高純氣體產(chǎn)品可大幅度降低下游行業(yè)的制造成本。

    盡管開發(fā)、研究起步晚，但是部分產(chǎn)品的容器處理技術(shù)、氣體提純技術(shù)、氣體充裝技術(shù)和檢測技術(shù)已經(jīng)達到國際通行標(biāo)準(zhǔn)。所以特種氣體國產(chǎn)化未來行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。