2023年华特气体研究报告:聚焦IC电子特气国产化,具备长期成长性
- 来源:国金证券
- 发布时间:2023/09/22
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华特气体研究报告:聚焦IC电子特气国产化,具备长期成长性。聚焦电子特气国产替代,集成电路领域客户持续突破。公司是国内IC领域电子特气龙头,22年特气收入占比73%,对国内8寸晶圆厂覆盖率超85%,客户CR5达32%。晶圆厂对产品认证周期很长,客户粘性强,公司可依托丰富的产品矩阵和与下游同步更新的气体品类来持续扩大产品份额。23H1公司收入7.41亿,yoy-16.2%,归母净利0.75亿,yoy-36.9%,主要受稀有气体降价和晶圆厂稼动率下滑的影响。横向拓品类,纵向延伸产业链,长期盈利能力有望提升。公司以氟碳类气体纯化为切入点,横向延拓出光刻气、氢化物、氮氧化合物、碳氧化合物五大品类,单一产...
一、华特气体:聚焦集成电路特种气体的国产化供应商
1.1 以氟碳类气体为切入点实现进口替代,稳步扩充产品品类
公司是一家致力于特种气体国产化,并率先打破极大规模集成电路、新型显示面板、高 端装备制造、新能源等尖端领域气体材料进口制约的民族气体厂商。公司主营业务以特 种气体的研发生产及销售为核心,辅以普通工业气体和相关气体设备与工程业务,提供 气体一站式综合应用解决方案。
公司的特种气体聚焦以集成电路为主的半导体领域。公司产品包括集成电路领域应用的 电子特种气体,光伏、面板、LED、LCD 领域应用的特种气体和医疗大健康及食品领域应 用的特种气体,其中,集成电路领域应用电子特种气体产品在电子领域实现了包括高纯 四氟化碳、高纯六氟乙烷、光刻气、高纯二氧化碳、高纯一氧化碳、高纯氨、高纯一氧 化氮、高纯三氟甲烷、高纯八氟丙烷、锗烷、高纯乙烯、高纯甲烷、高纯六氟丁二烯等 众多产品的进口替代。公司自主研发的氟碳类、光刻稀混气类、氢化物、氮氧化合物等 系列产品主要应用在泛半导体制程工艺中的刻蚀、清洗、光刻、外延、沉积/成膜、离子 注入等核心环节,对最终元器件的性能起到关键决定性作用。
以轻资产的纯化工艺为切入点,首先布局并突破氟碳类气体。公司于 2005 年开始持续投 入特气研发,考虑到特种气体的品类多、应用广、研发周期和客户认证周期长的特征, 选择将特气纯化技术作为突破方向,轻资产运行。在选品方面,公司首先以前期风险较 低、投入较小,但进口替代空间较大氟碳类气体为突破方向,并于 2011 和 2012 年分别 研发出高纯六氟乙烷和高纯四氟化碳两个集成电路蚀刻用特种气体产品,2013 年第一次 成功获得国内集成电路终端客户的认证,自此公司确定了以氟碳类气体为核心产品和突 破口,以半导体领应用领域特种气体为主要方向的发展战略,并围绕其建立了完整的规 模化生产体系。目前,公司在氟碳类气体方向上已实现一氟/二氟/三氟甲烷、八氟环丁 烷、八氟丙烷等气体的纯化量产,并持续开发六氟丙烷(新一代等离子体刻蚀气体,主 要应用于 3D NAND 制造过程)、六氟丁二烯(12 寸芯片蚀刻、清洗)等新一代氟碳类气 体。22 年公司氟碳类业务实现收入 1.94 亿元,同比增长 30.1%,毛利率 30.9%。

立足混配技术突破光刻气,国内市占率超 60%。超高纯氦气/氖气/氩气/氙气等稀有气体 及其混配气主要应用于半导体制造的光刻、蚀刻和冷却环节,公司立足于对高精度气体 混配技术的开发,于 2014 年突破了几种稀有气体的混配工艺,2016 年在国内首先实现 量产,2017 年 4 种混合气 Ar/Ne/Xe、Kr/Ne、F2/Kr/Ne、F2/Ar/Ne 通过了 ASML 的认证, 并于 2020 年通过全球第二大光刻机制造厂商 Gigaphoton 的认证,是目前国内唯一一家 通过两家认证的气体公司。根据公司市场调研,公司光刻气产品在国内市场占有率超过 60%,位居国内市场第一,长江存储、中芯国际、华润微等企业均是公司光刻气客户。22 年公司光刻及其他混合气体业务实现收入 5.98 亿元,同比增长 196.3%,毛利率 28.8%, 同比增长 3.1%,收入与毛利率的增长主要是因为 22 年上半年上游稀有气体价格暴涨以 及公司进行了有效顺价。
高附加值碳氧化合物增长较快。公司的碳氧化合物类特种气体以高纯一氧化碳和高纯二 氧化碳为主,其中一氧化碳通过外购甲醇裂解制得,并经纯化达到符合集成电路供应商 的要求,二氧化碳通过外采低纯度粗品后纯化制得。高纯一氧化碳和二氧化碳主要用于 半导体的刻蚀和清洗,两个品种均为国内首批实现进口替代的品种,相对公司其他特种 气体具备更高的毛利率(碳氧化合物综合毛利率 50%以上,含附加值较低的消毒气),并 在近几年实现快速增长,高纯二氧化碳即凭借在台积电得到应用的示范效应,迅速开拓 了中芯国际、华润微电子、华虹宏力、长江存储、粤芯半导体等终端客户,高纯一氧化 碳的主要客户也包括长江存储、中芯国际、合肥晶合等。22 年公司碳氧化合物实现收入 1.11 亿元,同比增长 39.0%,毛利率 53.8%。
氢化物向合成端布局,锗烷进入海力士、三星供应链体系。公司氢化物类特种气体包括 硅烷、锗烷、乙硅烷等,其中硅烷作为一种载运硅组分的气体源,广泛用于半导体行业 的薄膜沉积工艺,乙硅烷作用与硅烷类似,是继硅烷后的第二大硅类半导体使用气体, 锗烷常和硅烷作为气体原料,生成硅-锗薄膜,可用于 12 寸芯片沉积。公司 2016 年突破 锗烷混氢工艺后,在募投项目中布局锗烷的合成工艺,目前锗烷已成功打入了海力士、 英飞凌、三星等国际终端,并于去年通过三星存储 5 纳米制程工艺产线的认证。此外, 公司乙硅烷的合成产品也在研发突破中。22 年公司氢化物实现收入 2.17 亿元,同比增 长 42.8%,毛利率 22.3%。
氮氧化合物跟随下游扩充产能,食品级氧化亚氮开拓海外市场。公司氮氧化合物类气体 主要包括高纯一氧化氮和食品级氧化亚氮,高纯一氧化氮主要用于半导体生产中的氧化、 化学气相沉积工艺,公司 2011 年突破其纯化工艺,目前向长江存储、中芯国际、合肥晶 合等终端供货,随着下游客户的扩产,公司也于今年可转债项目中扩产 40 吨一氧化氮。 公司利用电子特种气体领域的技术积累,在电子级氧化亚氮产品的基础上推出食品级氧 化亚氮等产品,是国内为数不多获得二氧化氮食品添加剂生产许可证的企业,产品主要 面向外销市场,是公司氮氧化合物的主要营收项目。22 年公司氮氧化合物实现收入 1.03 亿元,同比下滑 34.8%,毛利率 27.3%,22 年该板块收入下滑较大主要系消费类气体需 求疲软所致。
1.2 集成电路领域客户持续突破,直销与分销相辅相成
电子特气产品不断突破海内外集成电路供应商。公司已成功的实现了对国内 8 寸集成电 路制造厂商超过 85%的客户覆盖率,解决了长江存储、中芯国际、华虹宏力、华润微电 子、士兰微、英诺赛科、合肥长鑫等客户多种气体材料的进口制约,并进入了英特尔、 格芯、美光、德州仪器、台积电、SK 海力士、英飞凌、三星、铠侠等全球领先的半导体 企业供应链体系,同时公司的产品出口到全球 50 多个国家和地区。此外,在显示面板和 光伏领域,公司也积累了华星光电、京东方、晶澳科技、晶科能源等头部客户。
集成电路客户认证壁垒极高,多矩阵产品供应助力公司持续提升客户份额。集成电路客 户对气体供应商的选择均需经过审厂、产品认证 2 轮严格的审核认,认证周期长达 2-3 年,且出于气体需求多、储运便利等要求不会轻易更换供应商,客户粘性较强,因此对 于已导入的集成电路客户,公司可依托其较为丰富的产品矩阵(公司取得的生产、经营 资质覆盖产品种类超过 100 种,具体特种气体产品超过 200 种,是国内经营气体品种最 多的企业之一)和与下游同步更新的气体品类来持续扩大其在已有客户中的产品份额。 具体而言,公司可通过: 1)已导入产品份额提升:例如公司 2018 年对华润微电子收入增加 294.10 万元主要系高 纯六氟乙烷产品配给公司的份额进一步提高,较上年增长 266.57 万元。 2)在已有客户中导入新产品:例如公司 2018 年开拓长江存储后,先后向其导入高纯二 氧化碳、稀有气体混合气、乙硅烷、高纯一氧化碳等多种产品,对应收入由 2016 年的 109.78 万元增长至 2022 年的 2.54 亿元;又例如公司 2016 年对华虹宏力供应高纯六氟 乙烷、高纯八氟环丁烷、一氧化氮 3 个产品,在当年获得评奖后,2017、2018 年分别供 应了 7、8 个产品,且产品销量不断增长。此外,对于已有产品导入的客户,新产品的认 证周期可缩短至数月至一年。 3)跟随已有客户新产线投产:公司在中芯国际、华润微电子、 华虹宏力等主要客户扩 产项目投产后即建立了供应关系,2023 年可转债项目中的高纯一氧化碳、高纯一氧化氮 等产品也将跟随长江存储、中芯国际、合肥晶合等客户的产能而扩产。

直销与分销相辅相成,头部终端认证加速客户开拓。公司对于集成电路客户的销售模式 可分为直销和分销两种,直销即直接销售给集成电路终端客户,分销主要通过国际大型 气体公司(也包括部分气体贸易商)销售给终端客户。对于直销模式而言,直销客户数 量的增长和头部客户的导入可为公司产品导入新客户起到很强的示范作用,公司上市前 产品已导入台积电、中芯国际、长江存储、华润微电子、华虹宏力等国内主流终端,上 市后进一步开拓了福建晋华、合肥长鑫、合肥晶合、青岛芯恩等半导体领域重要客户, 销售规模 500 万以上的特气客户由 2019 年的 15 家增至 2022 年前三季度的 39 家。对于 间接销售模式,公司通常向海外大型气体公司客户销售的价格较国内终端客户低,综合 毛利率一般在 10%-30%,但该项业务有助于公司迅速扩大公司海外市场的销售规模,并 快速使更多的特种气体产品进入全球领先的终端客户,公司历史上即通过向海外大型气 体公司出口高纯六氟乙烷,于 2013 年获得台积电审核认证,才进一步进入华润微电子、 华虹宏力、中芯国际等客户,目前,公司也通过这一策略实现了与海力士的直接业务往 来。
1.3 内延产业链拓品类,外降出口中间环节,长期盈利能力有望提升
公司以电子特气业务为主导,稀有气体价格回归正常减少盈利波动。公司坚持以电子特 气为主攻方向,特种气体的收入占比由 19 年的 53%提升至 22 年的 73%(主要由 1.1 节讨 论的五类气体组成),截至 22 年可比上市公司中仅南大光电、中船特气等少数几家电子 特气的收入占比超过 50%,公司电子特气的收入规模也在可比公司中排名前列。22 年上 半年稀有气体价格飙涨,公司在保证供货的同时将价格有效传导至下游,为当年业绩增 长贡献较大,今年以来,随着国外供应链的恢复和国内供给的增加,稀有气体价格在下 行中逐渐回归常态,截至目前,国内氖气/氙气/氪气的价格分别较去年年中下跌 98%/87%/99%/,公司在收入端有所承压,此外受下游晶圆厂稼动率下滑的影响,上半年 公司实现收入 7.41 亿元,同比下滑 16.2%,实现归母净利润 0.75 亿元,同比下滑 36.9%。
对内拓宽气体品类,布局气体合成工艺,公司盈利能力有望长期提升。公司在早期的选 品和工艺上选择了氟碳类等小品类气体的纯化路线为发展方向,单一产品市场规模较小 但进口替代空间大,纯化工艺以物理反应为主,短流程轻资产,前期固定资产投入较小, 且有利于公司投放更多精力在下游渠道打通尤其是提前占位直销客户。在积累了足够的 技术和客户的基础上,为了进一步打开收入的天花板并提升产品附加值,公司不断拓展 气体品类的同时开始向上游合成端布局,合成品类数量从上市前的 5%左右提升至 22Q3 的 20%左右。当前公司特种气体毛利率在 30%左右,参考可比公司 19 年以来电子特气业 务的毛利率: 1)大品类+合成端:公司在西南基地布局含氟大单品,中船特气(三氟化氮、六氟化钨 为主)毛利率在 40%左右; 2)高附加值小品类+合成端:公司布局了锗烷、乙硅烷等高附加值氢化物,南大光电 (三氟化氮、磷烷、砷烷等)毛利率在 45%-50%,; 3)氟碳类+合成端:公司布局了更高附加值的六氟丁二烯,雅克科技(六氟化硫、四氟 化碳)22 年毛利率为 37%,; 4)大规模+纯化端:公司在江西、南通基地对稀有气体、CO、CO2、NO、氟碳类等进行扩 产,金宏气体(当前特气品类中超纯氨、氧化亚氮占比较高)22 年毛利率为 41%,。 针对上述领域的布局,公司盈利能力有望长期提升。
对外增加海外直供点,出口毛利率有望逐步上升。公司 22 年出口业务收入占比 25%,毛 利率 19%,毛利率较国内业务低 9%,一方面,公司对于海外大型气体公司客户的出口定 价低于国内,根据公司 IPO 公告,下游在采购时要求供应商价格低于其自产成本,另一 方面公司过去的海外销售依靠中间商,今年以来公司收购新加坡公司,在国内气体公司中率先实现海外仓储、物流和技术服务能力并可海外直接销售,未来出口毛利率有望逐 步提升。

费用管控较好。公司三项费率在可比公司中属于较低一档,费用管控较好,销售费用率 维持在 4%-6%,管理费用率在 6%左右,研发费用占特种气体收入的比例在 5%左右,随着 选品和工艺的演进,未来研发费用率有望进一步提升。
特气产品存货与应收款周转慢于普通工业气体。特种气体相较普通工业气体生产工序相 对复杂、生产周期相对较长、运输距离相对较远,其存货周转率一般较普通工业气体低, 同时集成电路客户的账期相对一般工业气体更长,所以主营特气业务的公司营收账款周 转率更低,在可比公司中,主营电子特气的华特与中船的周转速率明显低于其他气体公 司。
1.4 民企股权结构稳定,上市以来两次实施股权激励
民企基因持续研发,董事长实际控股 30%。回顾公司特气研发历史,公司作为民营企业 具备优秀的产品研发与客户开拓能力。公司董事长石平湘 93 年创立华南特种气体研究所, 99 年正式成立华特气体,00 年开始研发特种气体,02 年推出第一款集装箱用特气,05 年公司的第一个特气产品高纯二氧化碳进入了日本 TDK 子公司东莞新科电子,07 年公司 一氧化氮进入三星,12 年四氟化氮进入台积电,13 年六氟乙烷进入中芯国际,17 年产 品导入武汉新芯并于 18 年正式进入长江存储,17 年 4 种混合气取得 AMSL 认证,19 年锗 烷取得海力士认证并于 22 年获得三星 5nm 产线认证,未来公司还有六氟丁二烯、乙硅烷 等多种气体有望进入海内外集成电路供应商。目前公司董事长石平湘直接和间接持股 30%,股权结构稳定。
上市以来两次实施股权激励,绑定核心人员。公司于 21 年和 23 年两次实施股权激励, 对公司董事、总经理、核心技术人员等进行激励,非预留及首次授予股数分别为 80.7、 32.9 万股,其中今年的股权激励对 23-25 年的每年净利润增速设立了 15%/20%/25%的目 标,体现出公司对后续增长的信心。
二、半导体行业逐步筑底,电子特气国产化有望加速
2.1 电子特气:半导体工业的血液,制备壁垒高
电子特气是半导体工业的血液。工业气体是指在工业生产中呈常温、常压的气态物质, 是现代工业的基础原材料。工业气体按产品性质可分为大宗气体与特种气体,大宗气体 是指产销量大、对纯度要求相对较低、主要用于化工、钢铁、电力、电子、机械等工业 领域的气体,包括氧气、氮气、氩气等空分气体以及二氧化碳、乙炔等合成气体;特种 气体指在特定领域中对气体有特殊要求的纯气、高纯气或由高纯单质气体配制的二元或 多元混合气,其中电子特气指应用于集成电路、面板显示、光伏制造等半导体领域的特 种气体,被喻为“半导体工业的血液”。
电子特气种类繁多,含氟电子特气占比 30%。据不完全统计,现有特种气体的种类达 260 余种,晶圆制造中硅片制造、氧化、光刻、气相沉积、蚀刻、离子注入等环节所需的电 子特气种类就超过 50 种。按照气体的主要元素构成,可将电子特气分为氟化物、硅化物、 硼化物、锗化物、氢化物等,其中含氟电子特气是核心品种,约占全球电子气体市场总 量的 30%。从单品类气体的市场空间看,根据 Linx Consulting 数据,21 年电子特种气 体市场规模为 44 亿美元,其中前十大电子特气市场规模 25 亿美元,占比 58%,分别为 有三氟化氮、六氟化钨、六氟丁二烯、氨气、氙气、硅烷、氧化亚氮、磷烷、激光气、 三氟化氯。
电子特气的应用贯穿于半导体工业的各个工艺流程。电子特气是集成电路制造的第二大制造材料,仅次于硅片,占晶圆制造成本的 13%左右。电子特气在半导体制程中广泛应 用于刻蚀、清洗、成膜、光刻、掺杂等工艺段,其中沉积气体、刻蚀和清洗气体是半导 体制造中用量最大的几类气体,以硅类和卤化物为主,掺杂工艺以硼、磷、砷等 III、V 族气体为主,而光刻气则以氖、氩、氪、氙等稀有气体为主。

集成电路技术发展推动电子特气升级换代。电子特气对半导体器件的性能好坏起着决定 性作用,产品的化学结构决定了集成电路刻蚀深宽比、选择性、反应效率、温度压力条 件等工艺应用与特性,气体纯度与痕量杂质影响半导体制造工艺良率与稳定性,产品指 标的一致性和稳定性控制对半导体制造工艺稳定性至关重要。例如对于电子特气最核心 的“超纯”、“超净”指标,随着集成电路的制程技术从传统 0.35um 向 3nm 特征尺寸延伸, 其精度的提高、线宽的变小会对特种气体的纯度、净度提出更高要求,气体纯度需达到 4.5N、5N 甚至 6N、7N,而纯度每提升 1N,粒子、金属杂质含量浓度每降低一个数量级, 都将带来工艺复杂度和难度的显著提升。与此同时,集成电路制造工艺的演变还产生了 新的气体产品需求,如 12 寸制程的蚀刻工艺将会更多使用高纯八氟环丁烷、高纯六氟丁 二烯、高纯一氟甲烷等特种气体,存储芯片 3D NAND 将会使用高纯乙烯、高纯乙炔等特 种气体。这就要求气体公司在提升其合成、纯化、分析检测、充装等技术的同时,还要 紧跟下游要求可以不断研发出新品类的气体。
特种气体制备工序复杂,各工序段各有壁垒。特种气体的主要生产工序包括气体合成、 气体纯化、气体混配、气瓶处理、气体充装、气体分析检测,各工序段有不同的壁垒。 气体合成的设备前期投入较高,具有一定资源壁垒,部分合成技术难度较大。气体纯化 的客户尤其是集成电路客户对于产品纯度(5N 及以上)、针对性除杂、参数一致性都有 极高的要求。气体混配对于 ppm 乃至 ppb 浓度下的混配精度、误差率和长期稳定性有极高的要求。气瓶处理涉及内壁研磨、去离子水清洗、内壁涂层、钝化、抽真空等多项工 艺,还需对不同气体采取不同的工艺组合。气体分析检测对于各类气体、杂质的检测方 法均不同,需有检测方法与检测设备的储备。
2.2 半导体行业逐步筑底,电子特气需求有望回升
半导体行业经历 2 年多下行周期,已逐步筑底。从全球半导体销售额的视角看,2000 年 以来,半导体行业大约每 4-5 年经历一轮周期,本轮周期自 19Q2 起至 21Q2 为周期上行 阶段,全球半导体销售增速从底部的-16.3%升至顶部的 30.4%,21Q3 至 23Q1,销售增速 跌至阶段性低点-21.30%,23Q2 全球半导体销售额 1245 亿美元,环比增长 4.18%,今年 7 月,全球半导体销售额达 432 亿美元,环比增长 2.3%,已连续第四个月增长。从海外量价指标来看,美国半导体及相关行业开工率今年以来稳步提升,7 月半导体出口价格 同比增速已跌至过去 10 年低点。从下游来看,二季度智能手机和 PC 的出货量仍处于下 行期,但降幅已有收敛,而在上半年 AI 大模型的加持下,美国费城半导体指数今年以来 已录得 40%的涨幅。SEMI 8 月的报告预测,23Q3,电子产品销售额预计将实现 10% 的 环比增长,而存储芯片销售额预计将自 22Q3 开始低迷以来首次录得两位数增长,逻辑 芯片销售额预计随着需求逐步恢复,保持稳定和改善,整个半导体制造业预计将于 24Q1 触底。
存储芯片有望触底反弹,助力电子特气需求回升。存储芯片的标准化程度高,大宗商品 属性强,周期波动更为明显。从企业财务数据看,DRAM 有望率先筑底,根据 TrendForce 的数据,二季度 DRAM 产业实现营收约 114.3 亿美元,环比上涨 20.4%,终结了连续三个 季度的跌势,在价格方面,根据 DRAM Exchange 的数据,8 月最新 DRAM 规格 DDR5 16Gb (2Gx8)固定成交价平均为 3.4 美元,较 7 月上涨 7.26%,预计四季度最高涨幅可达 5%。 此外,在 AI 的带动下,DRAM 中的 HBM 有望在 24 年迎来爆发式增长,TrendForce 预计 24 年 HBM 产能将增长 105%,夯实 DRAM 的需求预期。NAND 方面,部分型号价格也已触底 反弹,长江存储今年 5 月宣布针对企业客户价格调升 3-5%,在主要存储厂商坚定减产计 划的前提下,NAND 芯片也有望迎来周期拐点。存储芯片是电子特气的重要使用场景,根 据华特的公告,在相同产能的情况下,存储芯片的气体用量比逻辑芯片的气体用量大 2- 3 倍,因此存储芯片的企稳反弹将有助于电子特气的需求回升。

24 年半导体设备投资有望反弹,国内晶圆厂增产潜力大。尽管 23 年处于半导体收缩期, 但随着半导体周期逐步筑底,24 年全球半导体资本开支有望回升。根据 SEMI 9 月的预 测,23 年全球半导体设备销售总额由 22 年的 1074 亿美元下滑 18.6%至 874 亿美元,但 24 年设备销售额有望回升至 1000 亿美元。对于国内晶圆厂,长期的增产潜力依然很大, 根据《我国半导体硅片发展现状与展望》的统计,截至 22 年底中国大陆在建及运行的 12 寸芯片厂产能超过 170 万片/月,根据 SEMI 6 月的报告,到 2026 年中国大陆 12 寸芯 片产能将达到 240 万片/月,全球份额由 2022 年的 22%增加至 2026 年的 25%。因此无论 是短期的需求复苏,还是长期的国内晶圆厂的增长空间来看,国内电子特气都将享有较 强的行业β。
2.3 电子特气市场持续增长,国产化有望加速
全球电子特气上半年承压,后续有望恢复增长。根据 TECHCET,22 年全球电子气体市场 规模达 68 亿美元(参考 TECHCET 历史数据,电子气体中电子特气的占比约为 71%),增 长 8%,但受半导体周期影响,23 年上半年全球电子气体市场收入小幅收缩约 2%,国内 方面,可录得上半年电子特气板块收入的南大光电/雅克科技/昊华科技/凯美特气收入增 速分别为-8%/-8%/15%/-62%,整体承压,但随着下游的逐渐恢复,TECHCET 预计 24 年全 球电子气体将恢复增长,并持续到 27 年,届时市场规模将达 92 亿美元,5 年 CAGR 达 6.2%,对于国内电子气体市场,SEMI 预计将从 21 年的 196 亿元增至 25 年的 317 亿元,4 年 CAGR 达 13%,增速高于全球,因此从长期看,国内特气市场前景依然向好。
电子特气海外高度垄断,国产化有望加速。根据 BCG 的统计,2021 年中国大陆占全球电 子特气供给的 17%,从产品种类上看,根据中国工业气体工业协会统计,目前用于集成 电路生产的电子特气,我国仅能生产约 20%的品种。全球主要气体公司有林德、法 液空、空气产品、日本酸素等海外巨头,工业气体方面,根据亿渡数据,22 年全球 工业气体市场规模约 10000 亿元,上述四大气体公司占比约 52%,而国内我们统计 的 9 家上市公司气体业务 22 年合计收入约为 110 亿元,仅为四大气体公司的 2%。 电子气体方面,根据中船特气招股书的统计,四大气体公司的全球市场份额超过 70%,且其整体业务偏向大宗类气体,除此四家外,电子特气板块还有诸如默克、 SK Materials 、 关 东 电 化 、 昭 和 电 工 等 海 外 公 司 占 据 主 要 市 场 , 根 据 Linx Consulting 和 SEMI,21 年全球和国内电子特气市场规模约 44 亿美元和 150 亿元, 而我们统计 21 年国内华特、金宏、中船、南大、昊华、雅克、凯美 7 家上市公司的 电子特气业务合计收入约为 46 亿元,仅占全球的 16%,国内的 30%,进口替代空 间广阔。19-22 年,上述 7 家公司特气收入从 28 亿元增至 64 亿元,3 年复合增速 32%,在当下全球半导体产业链趋向区域化和关键设备、技术趋向对国内封闭化的 当下,国内电子特气的国产化步伐有望加速。
三、公司储备项目充裕,未来成长可期
3.1 全国多基地布局,产品向高端制程与复杂工序延伸
公司目前主要产能位于佛山,IPO 与可转债布局江西基地。公司目前的主要生产地位于 广东佛山、湖南郴州、湖南邵阳与江西九江,此外还在建的基地包括南通基地和西南基 地,其中佛山、江西、南通基地是公司进行小品类气体生产、扩张和开发的三大基地, 可辐射华南、华中、华东三大半导体消费区,西南基地未来将立足于含氟大单品的开发。
1)佛山基地:目前主要产能集中地。产品品类较多,生产的产品包括超纯氮气、氮氧类、 氟碳类,光刻气及其他混合气体等;2)江西九江基地:原有产能扩充与新品开发重要基地。2019 年 IPO 募投项目增加了氟 碳类气体的纯化产能,新布局了锗烷、硒化氢、乙硅烷等氢化物的合成工序,目前正逐 步释放产能。2023 年的可转债项目计划扩充高纯一氧化碳、高纯一氧化氮、超高纯氢气、 超纯稀有气体等公司已有产品,并新增高纯六氟丙烷、电子级溴化氢、电子级三氯化硼 等新一代氟碳类与腐蚀性气体,延续公司小品类、高频次的新品扩张步伐; 3)江苏南通基地:扩充产能服务长三角地区。2022 年公司在南通布局电子化学品生产 基地,继续扩充氟碳类、二氧化碳、氧化亚氮的纯化产能与高纯度标准气及其混合气的 充装,辐射华东市场; 4)四川西南基地:布局含氟大单品方向。2021 年底公司宣布在四川自贡建设西南总部, 计划布局含氟大单品等,是公司向大单品类特气延伸的战略一步。 5)湖南郴州基地:专注于高纯氨气的生产; 6)湖南邵阳基地:主要从事氟碳类气体的生产;
多条线产品研发并举,产品向高端制程与复杂工序延伸。截至 2023 年上半年,公司公告 的在研项目有 48 项,从气体产品开发的角度大体可分为三类: 1)同类元素化合物研发,对氟碳类、烃类等元素构成相同的化合物进行深入研究,既有 对现有刻蚀、清洗类气体进一步纯化提质,如二氟甲烷、八氟环丁烷、二氧化碳等,也 有向合成端布局的六氟丁二烯等产品; 2)沉积类气体的合成,主要涉及锗烷、乙硅烷、TSA 等硅基前驱体合成、提纯的技术研 发; 3)腐蚀性气体的开发,针对半导体领域用量较大,进口依赖度较高的腐蚀性气体进行开 发,如羟基硫、二氧化硫、四氟化硅、溴化氢、三氯化硼等产品。 公司的产品研发一方面契合下游晶圆尺寸和制程技术提升对产品要求的变化,另一方面 也从原先相对简单的清洗、刻蚀工序向技术含量更高的沉积、离子注入工序产品延伸。 截至 2023 年上半年,不少于 15 个产品已经批量供应 14 纳米先进工艺,不少于 10 个产 品供应到 7 纳米先进工艺,2 个产品进入到 5 纳米先进工艺并不断扩大覆盖范围。
3.2 六氟丁二烯:新型含氟刻蚀气体,有望贡献业绩增量
半导体技术发展与环保要求促成新型含氟气体的产生。根据《芯片制造用含氟电子特气的 研究进展》的介绍,当前传统的含氟电子特气主要是以四氟化碳(CF4)、六氟乙烷 (C2F6)、八氟环丁烷(C3F8)、三氟化氮(NF3)、六氟化硫(SF6)等为代表的饱和全氟 化合物,全氟烃普遍存在全球暖化潜势(GWP)高、刻蚀线路宽、易生成有害杂质、纯度 不够高等问题。新型的含氟气体在全氟化合物中引入了碳碳双键、氢原子、氧原子或者 碘原子等基团,可以加速化合物在大气中的降解或提高与羟基自由基的反应活性,进而 显著降低化合物的 GWP 值,且刻蚀或清洁性能更佳,新型含氟气体有六氟丁二烯(C4F6)、 三氟碘甲烷(CF3I)、八氟环戊烯(C5F8)、一氟甲烷(CH3F)、碳酰氟(COF2)和三氟化 氯(ClF3)等,特别是 C4F6、C5F8 和 COF2,其氟碳比例处于 1.5-2.0 范围内,兼顾了 芯片刻蚀速率和刻蚀品质。

六氟丁二烯具备优越的蚀刻性能优势和环保优势,应用前景广阔。六氟丁二烯与传统干 法蚀刻气体四氟化碳、八氟环丁烷、六氟乙烷、三氟甲烷等相比,在刻蚀速率、刻蚀均 匀性、刻蚀选择比等方面具有显著的优势。与四氟化碳相比,具有更高的选择性与精确 性,与八氟环丁烷相比具有更高的光阻和氮化硅选择比,与六氟乙烷、三氟甲烷等相比 其具有更高的蚀刻性能。同时,六氟丁二烯的 GWP 值几乎为零,与其他蚀刻气体相比环 保优势极其明显,可取代在氧化膜蚀刻工艺中使用的八氟环丁烷和八氟环戊烯,是目前 发现的既可满足蚀刻技术的发展要求,又可最大程度地减少对环境影响的新一代含氟蚀 刻气体之一,具有广阔的应用前景。
全球第三大电子特气,存储领域需求有望快速增长。全氟丁二烯可用于存储与逻辑芯片 刻蚀,在存储中主要用于 DRAM 的氧化膜微细蚀刻和 3D NAND 闪存的氧化膜蚀刻,由于其 可以实现近乎垂直的蚀刻加工,为制造小体积、大容量的 3D NAND 闪存提供了可能。根 据 Linx Consulting 和富士经济,六氟丁二烯是全球市场规模第三大电子特气,21 年 市场规模 3.11 亿美元,需求量约 900 吨,对应单价约 220 万元/吨,预计未来随着 存储需求的增长,DRAM 深宽比提升、3D NAND 堆叠层数的增加,对六氟丁二烯的 需求会迎来快速增长。 国产化方兴未艾,有望为公司贡献业绩增量。当前六氟丁二烯产品核心技术主要掌握 在俄罗斯、日本、韩国等少数企业手中,技术封锁及市场壁垒阻碍了新参与者的进入, 导致此产品终端售价高昂,俄乌冲突对产品的供应也带来一定挑战。国内六氟丁二烯纯 化技术发展起步较晚,具备电子级生产能力的企业稀少,但随着市场需求的推动和国产 技术的进步,近两年多家公司布局该产品,中国中化自主研发了一条以副产含氟烯烃为 主要原料的新路线,率先突破六氟丁二烯合成、纯化以及工程化技术瓶颈,建成国内首 套具有自主知识产权的 200 吨/年装置,是国内首家实现六氟丁二烯工业化生产的企业, 此外,南大光电、和远气体、金宏气体、中船特气、中巨芯、广钢气体等企业,根据华 特 23 年半年报,公司六氟丁二烯和合成与纯化项目处于试验阶段,规划建立 4N 级的合 成纯化生产线,投产有有望为公司贡献业绩增量。
3.3 锗烷、乙硅烷:优质沉积类气体,具备高增长潜力
锗烷:下一代半导体器件的理想载体。锗烷是制造高纯锗和各种硅锗合金的重要原材料, 主要用于集成电路、光伏行业,在集成电路制造中,锗烷作为硅-锗(Si-Ge)膜的前驱 体参与晶圆制造。锗烷作为一种二维半导体材料,具有合适的带隙、较高的电子迁移速 率、较好的环境稳定性、较小的电噪声和超薄的几何结构等优良性能, 有望取代现有硅 基或锗基材料成为下一代半导体器件的理想载体。 海外垄断程度较高,公司产品打入三星 5nm 制程。根据新思界,20 年全球锗烷市场规模 约 7.6 亿元,全球 90%以上的锗烷市场长期由美国 Voltaix 公司垄断,2016 年以来以博 纯、华特为代表的少数国内企业打破了国外垄断,公司目前有 10 吨锗烷合成-纯化产能, 根据公司 IPO 募投项目的数据,锗烷当时的单价高达 2700 万元/吨,公司锗烷已经入海 力士、英飞凌、三星等国际终端,并于去年通过三星存储 5nm 制程工艺产线的认证,有 望在今年带来一定的业绩增量。
乙硅烷:性能优异的半导体沉积气体,在先进工艺中有替代硅烷的潜力。在电子领域, 乙硅烷可应用于非晶硅生长、外延生长、化学气相沉积、扩散、离子注入等工艺中,广 泛应用在半导体、集成电路、太阳能电池等领域。与硅烷相比,乙硅烷具有沉积速度快、 温度要求低、膜均匀度高等优越性。在沉积形成薄膜时,可在低温中快速形成均匀的薄 膜,根据万华化学的介绍,乙硅烷的沉积温度比硅烷低 200-300 度,而沉积速度比硅烷 快 10 倍以上,例如在 3D NAND 中,随着层数的增加,就越需要更高的深宽比及更好的薄 膜叠层沉积与外延生长,这对于芯片制造过程中“沉积膜的厚度和均匀性、高深宽比孔 道的均匀覆盖”等指标有较高要求,乙硅烷将凭借其优势成为该工艺不可替代的沉积材 料。 国内多家企业布局,公司产品处于认证状态。根据 QY Research,21 年全球乙硅烷市场 规模约 1.98 亿美元,预计 28 年将达到 4.53 亿美元,6 年 CAGR 为 12%,价格方面,公司 在 21 年下半年的公告中提到,乙硅烷的市场价格在 2500-3000 万元/吨,与锗烷价值量 相近。在海外,乙硅烷的主要供应商有三井化学、法液空、SK Materials 等,国内近年 来包括华特、金宏、万华、中船、亚格泰等多家企业规划了乙硅烷项目,目前华特的 15 吨乙硅烷项目已完成产线安装,目前在小试阶段,试验产品已供下游部分客户进行认证。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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