电子特气需求驱动力来自哪些方面？

半导体和面板周期拐点将至，ChatGPT 开启新增势。

 1.新一轮半导体周期待开启，特气国产替代有望再推进

半导体周期拐点将至，新一轮上行周期待开启。半导体产业长周期（也称为产品创新周期）即半导体产品从研发到规模化 应用的跨期，代表了新技术的全面迭代，以全球半导体销售额增速来看，每 8-10 年呈现一个 M 型波段，当前处于 5G/6G 技术、AloT/AIGC 应用时代，海外头部企业已实现 EUV 型光刻胶量产，国内部分企业实现了 ArF 光刻胶的量产，芯片技术 向超越摩尔定律发展，全球 12 英寸晶圆、7nm 芯片渗透率逐步提升。 半导体中周期（设备投资周期或称产能周期、朱格拉周期），以全球半导体产业资本开支的增速来看，每 3-5 年呈现一个山 峰型波段，根据波段的划分，预期 24 年将开启新一轮产能周期。半导体短周期与库存情况和供需结构挂钩，一般在 2-3 年， 分为主动补库、被动补库、主动去库、被动去库四个阶段， 2021 年半导体行业供需错配带来缺芯涨价潮，厂家纷纷加大 芯片产能规模，导致 2022 年下半年芯片供过于求，23Q1 半导体库存高位，现阶段行业整体仍处于去库中（23H2 主动去 库为主），预期 2023 年下半年需求渐修复、库存逐步去化（24H1 被动去库至库存出清），行业有望迎来供需结构改善、价 格上行、业绩增加的拐点，预期 2024 年有望开启新一轮半导体库存周期。

半导体材料市场规模呈现周期性波动增长的态势，2018-2021 年全球和我国大陆半导体材料市场年复合增速分别在 6.8%和 11.9%，其中，集成电路领域占据了 80%以上的半导体材料市场，除 2022 年受疫情和 21 年厂家大幅扩产影响需求低迷、 芯片库存高企，其余年份我国集成电路销售额增速均超 15%，整体较全球增速更高。

我国芯片仍以进口为主，国产替代空间大。根据 IC Insights 数据，2021 年我国芯片市场需求总规模约为 1870 亿美元，其 中在我国大陆生产的 IC 规模约为 312 亿美元，占比约 16.7%，其余 83.3%的需求依赖于进口。进一步来看，在中国大陆 制造的价值 312 亿美元的芯片中，台积电、SK 海力士、三星、英特尔、联电和其他在中国大陆拥有晶圆厂的海外企业生 产了价值 189 亿美元的芯片，占比约 60.6%，总部位于中国大陆的国内公司生产了价值约 123 亿美元的芯片，占比约 39.4%，在中国大陆 1865 亿美元的芯片消费市场当中占比 6.6%，这意味着我国 IC 实际的自给率仅为 6.6%左右，IC 国产 替代之路任重而道远，国内企业的国产替代空间广阔。 全球晶圆产能正逐步向我国转移，2015-2021 年，中国大陆生产的晶圆产能在全球的占比从 9.7%逐步升至 16%，据 SEMI 预计，到 2024 年将进一步提高到 20%左右。同时，我国新建晶圆厂的增加将带动国内晶圆产能上行，国产晶圆制造材料 需求空间有望进一步打开。据 SEMI 在 22 年初统计的数据，彼时中国大陆共有 23 座 12 英寸晶圆厂正在投产，总计月产能 约为 104.2 万片，与总规划月产能 156.5 万片相比，产能装载率为 66.58%，仍有扩产空间；SEMI 预计中国大陆 2022 年2026 年还将新增 25 座 12 英寸晶圆厂，总规划月产能将超过 160 万片；预计到 2026 年底，中国大陆 12 英寸晶圆厂的总 月产能将超过 276.3 万片，相比 22 年初提高 165.1%；在全球的比重也将自 2022 年的22%，提升至 2026 年的 25%。

电子特气作为半导体加工中的重要原料，在晶圆制造材料细分市场中的规模占比约为 4%，主要作用在刻蚀、掺杂、外延沉 积等环节。集成电路制造涉及上千道工序，基底晶圆加工中需使用上百种电子特种气体，未来随着国内高精度芯片处理器 技术迭代和市场发展，AI 应用场景的不断落地，国内集成电路产业发展将成为带动电子特气需求上行的主要驱动力，同时 随着国内头部特气生产企业技术突破、纯度提高、产品矩阵不断完善，电子特气的国产替代空间也有望进一步打开。

电子特气在芯片加工中的需求测算：根据论文《Life cycle assessment of silicon wafer processing for microelectronic chips and solar cells》，测算得到每平方米 DRAM 存储电路和逻辑电路晶圆加工所需要的大宗特气约为 1070.6 千克和 3332.8 千克，所需电子特气约为 913.4 克和 2842.0 克。逻辑芯片和存储芯片在集成电路中的合计规模占比超 6 成，未来 随着 5G 和车载电子的高速发展，晶圆制造工厂产能扩张、集成电路制程技术节点微缩、3D NAND 多层技术的发展，芯片 的工艺尺寸缩小、堆叠层数增加，集成电路制造中进行刻蚀、沉积和清洗的步骤增加，电子特气用量还将不断提升。

国内半导体市场空间广阔，国产芯片产能持续扩张；特气贯穿晶圆加工全流程，需求将不断增加。通过我们的梳理，国内 企业扩建的逻辑和存储芯片项目中，按计划在 2022H2-2025 年间投产放量的项目超 20 个，预计到 2025 年新增产能合计 将达 374.1 万片/月，结合表 47 给出的单平米逻辑和存储电路的晶圆加工过程中所需的特气用量，测算出国内企业扩产逻 辑芯片共需大宗特气约 68.88万吨、电子特气 587.36 吨；扩产存储芯片需大宗特气 5.62 万吨、电子特气 47.99 吨。

集成电路用电子特气市场规模：根据前瞻产业研究院数据显示，2020 年我国集成电路用电子气体的市场规模为 76 亿元， 2021 年增长至为 85 亿元，预计 2025 年市场规模将达 134 亿元，2021-2025 年复合增长率为 12.05%。根据 ICMTIA 统 计数据，中国集成电路用电子气体中，电子特种气体市场规模约占 64%。 根据国际半导体产业协会数据，2021 年全球晶圆制造用电子气体市场规模达 45.4 亿美元，同比增长 3.9%；根据高禾投资 研究中心预测数据，至 2028 年全球晶圆制造用电子气体市场规模达59.1 亿美元，年复合增长率为 3.84%。

2.ChatGPT 大算力需求，驱动 GPU 芯片新增势

2022 年 12 月，微软投资的 AI创业公司 OpenAI 推出聊天机器人 ChatGPT，微软Azure 为 OpenAI 开发的超级计算机是一 个单一系统，具有超过 28.5 万个 CPU核心、1万个 GPU 和 400 GB/s 的 GPU 服务器网络传输带宽，以此来支撑 GPT的 大算力需求。ChatGPT 发布后，国内的百度 “文心一言”、阿里“通义千问”、腾讯“混元”、网易“伏羲”、科大讯飞“星 火认知”、商汤日日新等大模型也相继发布。AI 模型对算力的需求主要体现在训练和推理两个层面，2021 年中国人工智能 服务器工作负载中，57.6%的负载用于推理，42.4%用于模型训练；据 IDC 预计，到 2026 年 AI 推理的负载比例将进一步 提升至 62.2%。通过测算，GPT-3 模型训练约需 1.87 万颗 A100 GPU，推理（单月）需 4057.65颗 A100 GPU 芯片。 据外媒 semianalysis 报道，ChatGPT 每天在计算硬件方面的运营成本约 69.4 万美元，Open AI 需要大约 3617 台 HGX A100 服务器（28936 个 GPU）为 ChatGPT 提供服务。根据测算，假设 GPT 模型在 10 天内完成训练，可支撑单月 6.16 亿次使用量（每次回复时间 1s），则共需约 22725 颗 A100 GPU 芯片量，目前 GPU 芯片持有量超过 1 万枚的企业不超过 5 家，其中，拥有 1 万枚英伟达 A100 GPU 的企业至多只有 1 家，高端芯片呈供不应求局面。ChatGPT兴起带动 GPU 需 求增加，未来相关技术广泛应用仍需要大算力支撑，或将驱动芯片产业链开启新增长极。

3. 显示面板：上行周期启动，需求增长在即

全球显示面板行业在经历了 2020Q1-2021Q2 供需两旺的涨价周期后，在 2022年由于全球经济较疲软、疫情冲击、供应过 剩等因素的影响，价格步入下行周期，相关企业经营业绩遭受了较大的压力，根据中国光学光电子行业协会液晶分会统计 数据，2022 年全球显示市场产值约为 1998 亿美元，同比下降超 20%；其中，显示器件（面板）产值约 1100 亿美元，同 比下降近 27%；显示材料产值约 766 亿美元，同比下降近 13%；显示装备产值约 120 亿美元，同比下降超 9%。 2023 下半年或将是显示面板产业新一轮上行周期的起点。当前，全球液晶显示器面板价格企稳，电视面板价格已全线调涨， 新一轮涨价周期开启，预期 2023 年下半年显示面板市场或将迎来改善。

根据 Omdia 针对显示器生产与库存追踪的最新研究表示，受益于 LCD 电视、手提电脑、显示器面板和智能手机 LCD 面板提高产能利用率方面仍面临挑战（预计 2023 年上半年 OLED 生产商的平均产能利用率仍不足 60%），下半年面板产业加速 回暖，新一轮上行周期开启，或将驱动 OLED 产能利用率也有所回升。

国内市场显示出更为强劲的增长韧劲。2022 年，国内显示行业产值近 5000 亿元，在全球市场的占比超过 38%，投资结构 方面也有了明显改善，投资方向从 LCD 向更高技术含量的高性能 OLED、Micro LED 及部分上游材料转移，未来国内面板 市场将向更高附加值的产品逐步迭代，同时在全球的占比也将进一步提高。 从全球显示面板产能分布来看，有较为明显的向我国转移的趋势。根据 DSCC 数据，近年来国内面板企业快速增加第六代 柔性 OLED 产线，我国 OLED 市场份额快速提升，2023 年国内企业在全球柔性 OLED 产能中的占比有望超过 50%；在中 国面板厂商占据主导地位的液晶显示器（LCD）产能中，预计到 2027 年中国企业份额将提高至 70%以上；显示面板总产 能中（包括 OLED 和 LCD），2023 年中国面板企业占据 60%左右的市场份额，预计从 2024 年起将保持在70%左右。

4. 光伏电池：市场持续高增，特气需求稳增

据国家能源局统计，2022 年我国光伏新增装机量达 87.41GW，同比增长 59.2%，其中分布式光伏占比持续提升至近 70%， 是推动光伏装机量快速增加的重要增长极；2022 年我国光伏电池产量达 343.64GW，同比增长 46.8%。随着“十四五”时 期加快推进双碳战略的达成，各省积极布局光伏建筑一体化、大型风光基地建设等举措，截至 2022 年底，全国 25 个省已 发布明确的“十四五”期间新增光伏装机规划，合计达 344GW。 2023 年光伏需求增势保持强劲，一季度全国光伏新增装机并网 33.66GW，同比高增 154.81%；一季度我国光伏电池产量 达 105.26GW，同比增长 53.2%。据 CPIA 预测，2023 年我国光伏新增装机保守预测为 95GW，乐观预测为 120GW，叠 加一定规模的出口预期，预计 2023 年我国光伏电池产量将达近 445GW，同比增加 29.4%。

电子特气在晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜光伏电池的生产中都必不可少，比如硅烷作为一种提供硅组分的气体源，是将硅 分子附着于电池表面最有效的方式，是其他硅源无法取代的特气产品；硅烷、磷化氢、硼烷、氢气等作为沉积气体，可用 于非晶硅薄膜太阳能电池制造；含氟电子特气或强腐蚀性酸碱常作为光伏电池制造中的刻蚀剂。国内外光伏市场需求前景 向好，国内光伏电池产量增势强劲，电子特气在光伏领域的需求有望稳步上行。