电子气体研究框架

1、目录一、电子气体投资逻辑框架电子气体投资逻辑地图中国工业气体发展看点：需求景气，空间广阔 海外龙头三大启示：全球化、一体化、多元化海内外电子气体产业链 二、详解电子气体：电子血液三、 电子气体的市场规模&格局：寡头垄断下的高增长 四、电子气体海外龙头：四分天下五、国产电子气体：百舸争流资料来源：techcet，gasworld ，金宏气体招股书，方正证券研究所整理电子特气投资逻辑地图刻蚀气体CVD气体扩散气体离子注入气体掺杂气体光刻胶印刷气体四氟化碳氪气氟气氦气八氟环丁烷六氟化硫氧化亚氮六氟化钨二氯硅烷三氯化硼三氟化硼磷化氢三氯氧磷氢气六氟化硫氟化砷三氟化磷海外电子特气厂商中国电子特气厂商20

2、25年超60亿美元全球电子特气 市场41.9中国工业气体发展五大看点本土企业市占率低国产替代势在必行分工明确、品类扩充，气体企业整合提速产品集中低端市场高端突破空间广阔循环经济绿色发展，尾气回收占比扩大下游行业景气持续需求旺盛促进发展随着未来疫情的缓解、能源革命与计算 革命带动的半导体行业景气持续，预计 2025年全球电子气体市场规模将超80亿 美元，年复合增速6.5%。随着气体需求的多样性、特殊性、复杂性要求不断提高，部分国内企业将 通过兼并收购逐步占领更多市场份额，提高企业竞争力。未来废气回收模式将会加快速度发展，占工业气体产量的比重将逐年提升。在高端气体尤其是特气方面，我国差距比较 明显

3、，产品几乎都被外资企业所垄断。未来 我国气体行业亟需通过自主创新，增加产品 种类，提高国产化率，以早日解决缺“气” 的瓶颈和制约。华特气体在国内整体特气市场市占率为 0.44%，金宏气体占0.43%，雅克科技 占0.29%，而海外企业占比超85%，中 国企业在工业气体行业占市率低。资料来源：凤凰新闻， techcet，金宏气体招股说明书，中国电子化工新材料产业联盟，方正证券研究所整理海外龙头三大启示：全球化、一体化、多元化电子气体分零售供气和现场供气两种业务模式。其中，零售供气运输半径小，运输费用高昂；现场供气前期 投入大、供应针对性强，因此工业气体市场的竞争主要体现为区域性竞争，工业气体龙头

4、在成立之后，通过 收购其他地区的气体公司，迅速开拓了国际市场，逐步建立起全球化销售网络。以空气化工、林德集团、液化空气为代表的工业气体龙头同时也是全球领先的气体设备制造企业，他们成立 后逐步拓展产业上中游，均形成了设备、气体生产和供应的一体化服务体系。以空气化工为代表的全球工业气体龙头通过技术创新不断开发新的产品和市场，提供大宗气体、稀有气体、 混合气体、超高纯气体、特种气体等多元化的产品和产品组合，保持竞争力。建立设备制造+气体 服务一体化业务模式通过技术创新 丰富产品结构通过收购建立 全球化销售网络资料来源：方正证券研究所海外电子气体产业链气体供应商半导体台 积电阿 斯麦上游中游下游设备空

5、气 化工林德 集团液化 空气日本 酸素昭和 电工关东 电化艾 迪科梅 塞尔索 尔维岩谷 产业电子 氟碳住友 精化SCIcore gasspec air联电尼康面板英海三星 特尔力士显示三星美光LGD群创 光电友达 光电德州格罗富 仪器方德士康空气梅 化工塞尔日本住友酸素精化林德昭和集团电工液化岩谷空气产业资料来源：方正证券研究所中国电子气体产业链气体供应商南大 光电雅克 科技和远 气体凯美 特气金宏华特气体气体绿菱 公司巨化 股份博纯正帆半导体上游中游下游中芯 国际华虹华 润微长江 存储长鑫 存储设备昊华 科技派瑞 特气杭氧 股份三孚 股份同辉面板彩虹 股份其他京晶澳 东方科技TCL比科技亚迪

6、通威太阳能深隆基 天马股份维爱旭杭氧派瑞股份气体华特瑞泽气体气体正帆中泰科技股份中明佳业空分科技科技材料气体信诺股份资料来源：方正证券研究所目录一、电子气体投资逻辑框架二、详解电子气体：电子血液电子气体：应用领域 电子气体：工艺流程 电子气体：供应模式电子气体：行业壁垒和总结三、电子气体的市场规模&格局：寡头垄断下的高增长四、电子气体海外龙头：四分天下 五、国产电子气体：百舸争流资料来源：前瞻产业研究所，方正证券研究所整理现代工业的基础原料：工业气体上游中游工业中，把常温常压下呈气态的产品统称为工业气体产品。工业气体是现代工业的基础原料，其广泛应用于 集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏

7、、医疗健康、节能环保、新材料、新能源、高端装备制造、食 品、冶金、化工、机械制造等新兴行业及国民经济的基础行业，对国民经济的发展有着战略性的支持作用， 因此被喻为“工业的血液”。工业气体产业链下游原 料设 备空气工业废气基础化学 原料等气体分离及 纯化设备压力容器 设备等大 宗 气 体特 种 气 体空气气体合成气体氧气 氮气 氩气乙炔 氨气 CO2高纯气体电子特种气体标准气体刻蚀气体 CVD气体 稀释气体 掺杂气体 外延气体 离子注入 发光二极管传 统 行 业冶金化工 机械制造集成电路液晶面板 太阳能电池光纤电缆 医疗健康高端设备制造其他新 兴 行 业资料来源：智研咨询，grand view

8、research，方正证券研究所整理根据制备方式和应用领域的不同，工业气体可分为大宗气体和特种气体两类，大宗气体主要 包括氧、氮、氩等空分气体及乙炔、二氧化碳等合成气体，特种气体品种较多，主要包括电 子特种气体、高纯气体和标准气体等。全球工业气体市场近年来呈现稳步增长的态势，2020年全球工业气体市场规模约为920亿美 元。未来随着高新技术产业的兴起，新兴分散用气市场将逐渐崛起，为中国国内气体零售商 的发展开拓出更大的空间，从而促进工业气体行业发展。2019年中国工业气体行业市场规模为 1477亿元，同比增长9.5%。2014-2019年中国工业气体市场规模中国工业气体下游分布工业气体：需求景

9、气，规模增长资料来源：金宏气体招股说明书，方正证券研究所整理特种气体特种气体按其应用可分为电子特种气体、医疗气体、标准气体、激光气体、食品气体、电光源气体等，广泛应用于 电子半导体、化工、医疗、环保、高端装备制造等领域，2018年中国特种气体下游各细分领域占比情况如下：电子 半导体使用占比约为41%，化工气体使用占比约为39%。在特种气体的各个应用领域中，电子半导体领域对特种气体的纯度和质量稳定性要求最高。在电子半导体领域中， 电子特种气体（电子特气），是大规模集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工 业生产中不可或缺的基础和支撑性材料之一。电子特气在工业气体中属于附

10、加值较高的品种，与传统工业气体的区 别在于纯度更高（如高纯气体）或者具有特殊用途（如参与化学反应）。电子气体在电子产品制程工艺中广泛应用于离子注入、刻蚀、气相沉积、掺杂等工艺，被称为集成电路、液晶面 板、LED及光伏等材料的“粮食”和“源”。电子半导体器件的性能优劣与电子气体的质量息息相关，因此电子气 体也被称为半导体制造的“血液”。在半导体产业原材料规模占比中，电子气体是仅次于大硅片的第二大市场需求半导体材料。随着半导体产业的发 展，电子气体市场也随之增长。2017年全球电子特种气体市场规模为38.92亿美元，2018年电子特种气体市场规模 45.1亿美元，同比增长15.9%。中国特种气体下

11、游应用领域细分情况半导体产业材料中电子特气规模占比资料来源：金宏气体招股说明书，智研咨询，方正证券研究所整理半导体之血液：电子气体电子特种气体涉及集成电路、面板、光伏和光纤制 造的多个环节，是制造过程中的关键材料，其质量 直接影响电子器件的良率和性能。目前，应用于半 导体产业的各个环节的特种气体有110余种，常用 的有20-30种。电子气体在多个集成电路制造环节具有重要作用， 尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用，是 形成薄膜的主要原材料之一。电子特气在集成电路领域的应用情况类别环节主要气体产品作用电子特 种气体硅片制造氯化氢、氢气、氩氯化、还原、溶解旋拉、 环境气氧化氯气、氯化氢、三氯

12、乙烷、二氯乙烯清洗、去除杂质化学气相 沉积CVD氨气、氦气、氧化亚氮、TEOS、TEB、TEPO、磷化氢、三氟化氯、二氯 硅烷、氟化氮、硅烷、六氟化钨、六氟乙烷、四氯化钛、甲烷等形成CVD薄膜光刻工艺氟气、氦气、氪气、氖气等进行光刻刻蚀工艺氦气、四氟化碳、八氟环丁烷、八氟环戊烯、三氟甲烷、二氟甲烷、氯气、 溴化氢、三氯化硼、六氟化硫、一氧化碳等刻蚀、改进气体、提高 各向异性和选择性离子注入氟化砷、三氟化磷、磷化氢、三氟化硼、三氯化硼、四氟化硅、六氟化硫、 氙气等P型和N型的形成掺杂含硼、磷、砷等三族及五族原子之气体，如三氯化硼、乙硼烷、三氟化硼半导体的掺杂电子大 宗气体环境气 保护气氮气、氧气

13、、氩气、二氧化碳等提供惰性环境氛围领域电子特种气体电子大宗气体液晶面板30%-40%60%-70%集成电路约50%约50%LED、光伏50%-60%40%-50%光纤通信约60%约40%电子特气下游领域应用情况资料来源：纽瑞德气体，中国知网，中为咨询，方正证券研究所整理半导体之血液：电子气体领域环节主要气体产品作用TFT-LCD成膜氩、硅烷、氨、磷化氢、一氧化二氮、三氟化氮做溅射气体、低温等离子体干刻蚀四氟化碳、氧气、氯气刻蚀硅岛、沟道和接触孔LED外延片制造氢气、氮气、氨、磷化氢、砷化氢载气、反应气芯片蚀刻三氯化硼、氯气等蚀刻环节太阳能电 池片晶体硅 电池片三氯氧磷、氧气、四氟化碳、硅烷、氨

14、扩散、刻蚀、减反射层PECVD薄膜太阳能 电池片二乙基锌、乙硼烷、硅烷、磷化氢、氢气、甲烷等用于LPCVD沉积TCO工序电子特气在LCD行业中主要应用于成膜和干刻工艺。液晶显示器分类种类众多，其中TFT-LCD的反应时间 快、成像质量高、且成本逐渐降低，是目前应用最广泛的LCD技术。TFT-LCD面板的制造过程可分为三大阶 段：前段阵列工(Array)、中段成盒工序(Cell)以及后段模块组装工序(Module)。电子特气主要应用于前段 阵列工序的成膜和干刻阶段，经过多次成膜工艺分别在基板上沉积SiNx非金属膜以及栅极、源极、漏极和 ITO等金属膜。电子气体在LED照明中主要应用于LED外延片

15、和芯片的制作过程。LED主要生产流程包括：外延片生长、芯 片加工以及封装应用，电子特气主要应用于外延片生长和芯片加工。(LED是发光二极管的简称，是一种新 型的半导体固体发光器件，具有发光率高、光线质量好、能耗低、安全环保等优点，是新一代照明光源及绿 色光源)电子特气在两类主流电池片太阳能晶体硅电池片和薄膜太阳能电池片的生产过程中扮演着重要角色。太阳能 电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，由于太阳能是可再生的清洁能源，太阳能电池具有广阔 的发展前景，电池片是太阳能电池的核心组件。电子特气在太阳能电池片的多项生产环节中发挥重要作用， 包括扩散、刻蚀、沉积等工序。电子特气在其余领域的应用

16、情况资料来源：方正证券研究所电子气体：化学气相沉积化学气相沉积（ChemicalVapourDeposition，CVD）是指单独综合地利用热能、辉光放电等离子体、紫 外光照射、激光照射或其他形式的能源，使气态物质在固体的热表面上发生化学反应，形成稳定的固态物 质，并沉积在晶圆片表面上的一种薄膜制备技术。通常包括气体传输至沉积区域、膜先驱物的形成、膜先驱 物附着在硅片表面、膜先驱物粘附、膜先驱物扩散、表面反应、副产物从表面移除、副产物从反应腔移除等 八个主要步骤。在真空或惰性氛围下，不同的沉积薄膜过程中会用到不同的电子气体。化学气相沉积常用的特种气体包括： SiH4、DCS、TCS、SiCl4

17、、TEOS、NH3、N2O、WF6、H2、O2。沉积多晶硅（Si）薄膜，通常需要用硅烷（SiH4）进行高温反应；沉积（Si4N3）薄膜，会用到氯化硅（SiCl4）和氨气（NH3）等；沉积SiO2薄膜采 用烷氧基硅烷或硅烷分解法；在钨沉积中使用WF6、硅烷，而TiN薄膜制备中需要TiCl4和氨气等。由于晶圆制造过程中所涉及到的沉积薄膜种类较多，每层要求不同，使用的辅助气体也不同，所以CVD需 要的电子气体种类是最多的。化学气相沉积工艺中电子气体的使用流程加热基底衬底（单晶硅）反应气体：SiH4排出副产物SiH4(气)+O2(气)=SiO2(固)+2H2(气)沉积薄膜（SiO2）气体扩散器反应腔室

18、辅助气体：O2资料来源：半导体芯片制造技术，华特气体招股说明书，方正证券研究所整理电子气体：光刻工艺衬底（单晶硅）衬底（单晶硅）光刻胶沉积薄膜（SiO2）光刻掩膜版 光刻胶沉积薄膜（SiO2） 光刻气体 Ar、F、Ne等光刻光源电离光刻（PhotoEtching）是指通过匀胶、曝光、显影等一系列工艺步骤，将晶圆表面薄膜的特定部分除去而 留下带有微图形结构的薄膜，完成将设计好的电路图形从光刻板上转移到晶圆片表面光刻胶上的工艺。一般 光刻工艺要经历涂光刻胶、前烘、曝光、显影、坚膜等工序。光刻用电子气体（镭射气体）是用来产生光刻机光源的电子气体。光刻气大多为混合气，用不同比例的不同 气体混合在一起的

19、电子气体混合物。光刻气根据光刻光源波长的不同而不同。常见光刻气包含Ar/F/Ne混合 气，、Kr/Ne混合气、Ar/Ne混合气、Kr/F/Ne混合气等等。光刻气大部分为稀有气体，或稀有气体和氟的混合物，这种混合气体在高压受激发后，就会形成等离子体， 在这个过程中，由于电子跃迁，会产生固定波长的光线。光线的波长与混合器的比例，电压高低直接相关， 激发出来的光线经过聚合，滤波等过程就会产生光刻机的光源，再经过复杂的光路对硅晶圆进行光刻。半导体光刻工艺流程光刻工艺中电子气体的使用流程显影液曝光、显影资料来源：半导体芯片制造技术，方正证券研究所整理电子气体：刻蚀气体刻蚀气体CF4、Cl2、H2等等离子

20、体气体刻蚀衬底（单晶硅）光刻胶沉积薄膜（SiO2）电离刻蚀是采用化学和物理方法，有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程，目的是在涂胶的硅片上正确地 复制掩膜图形。刻蚀技术主要分为干法刻蚀和湿法刻蚀，其中干法刻蚀主要利用气体与等离子体进行刻蚀。等离子体刻蚀是将刻蚀气体电离产生带电离子、分子、电子及化学活性很强的原子（分子）团，此原子（分 子）团扩散到被刻蚀膜层的表面，与待刻材料反应生成具有挥发性的反应物质，并被真空设备抽离排出。四氟化碳是目前电子工业中用量最大的等离子刻蚀气体。对二氧化硅薄膜刻蚀，通常是采用含有氟化碳的刻 蚀气体，如CF4、CHF3、C2F6、SF6和C3F8等；对Si3N4薄

21、膜使用CF4或CF4混合气体（加O2、SF6和NF3）进 行等刻蚀；对金属薄膜（例如铝薄膜）除采用氯气外，还加入卤化物，如SiCl4、BCl3、BBr3、CCl4、CHF3 等；钨刻蚀使用的气体主要是SF6、Ar及O2。一般在进行刻蚀工艺过程中会使用辅助气体进行辅助反应，以此来调节离子浓度影响工艺的刻蚀速率选择 比。（例如在SiO2的刻蚀中，通过加入O2和H2来调节氟离子浓度，影响刻蚀速率）刻蚀工艺中电子气体的使用流程刻蚀机中辉光放电原理电离过程2F+CF22ClCF4Cl2 H22HCF4+O H + FCOF2+2FCl2 HFSi+4FSiF4SiO2+2CF2 SiF4+2COSi+2

22、CF2 SiO2+4FSiF4+2C SiF4+2O衬底（单晶硅）光刻胶 SiO2薄膜SiO2薄膜衬底（单晶硅）刻蚀后去胶后掺杂指的是将可控的所需杂质掺入晶圆中的 特定区域，来改变半导体的电学性能形成pn 结、电阻、欧姆接触等。扩散和离子注入是半导体掺杂的两种主要工 艺。扩散是在合适的温度和浓度梯度下，用 III、V族元素占据硅原子位置。离子注入是 将具有很高能量的杂质离子射入半导体衬底 中，也是目前应用最广泛的主流掺杂工艺。由于掺入的杂质不同，杂质半导体可以分为 N型和P型两大类。N型半导体中掺入杂质为 磷或其他五价元素，P型半导体中掺入杂质 为硼或其他三价元素。常用的三价掺杂气体 有B2H

23、6、BBr3、BF3等，常用的五价掺杂气 体有PH3、POCl3、AsH3、SbCl5等。资料来源：特种气体在电子行业中的应用，半导体芯片制造技术，万业企业公告，方正证券研究所整理电子气体：掺杂工艺离子注入机设备结构简图离子注入机之磁分析器结构简图离子注入气体B2H6、BF3、PH3等无扩散离子注入过程电离离子注入工艺流程退火保护过程SiO2薄膜衬底（Si）SiO2薄膜衬底（Si）NP惰性气体N2、Ar、Ne等NP资料来源：前瞻产业研究院，方正证券研究所整理电子气体行业上游在电子特气行业的上游供应方面，气体原料（例如氟化物和硅烷等）及化工原料（液氧、液氮等）是电子特 气的主要生产原料，气体原来

24、主要来源于上游空气气体企业、金属冶炼企业、化工生产企业以及粗气体产品 企业。气体设备是电子特气的重要生产设备，主要包括分离、纯化、压力检测等设备。同时，由于气体产品 大多为危险化学品，因此存储和运输环节也是电子特气供应链中不可或缺的一环。目前，空分设备、基础化学原料供求普遍较为稳定，变动较小。随着国家对环境保护以及工业尾气排放目标 的进一步明确，原材料中的工业尾气的供应也将更加充足。气体 设备气体 原料气体 容器气体分离设备气体纯化设备压力容器设备 电子气体行业上游原材料和设备情况气体混配设备气体压缩设备分析检测设备钢瓶储槽储罐鱼雷车钢材铝材特种气体原料：氟化物、稀有气体、硅烷等等普通工业气体

25、原料：液氧、液氮、液氩、工业氨等等化工生产企业粗气体企业空分气体企业金属冶炼企业资料来源：大规模集成电路制造工艺对特种气体的要求，金宏气体招股说明书，方正证券研究所整理电子特气工艺流程：气体纯化特种气体制作的工艺流程主要包括以下环节：气体纯化、气体合成、空气分离、气体混配、气体检测、气瓶 处理、气体充装。气体按照纯度不同，分为普通气体、纯气体、高纯气体和超纯气体四种。电子气体的纯度 要求要比一般工业气体的要求更高。气体纯化是气体制造的主要核心技术。特种气体纯度的提高，能够有效提高电子器件生产的良率和性能。气 体提纯技术主要有化学反应法、变压吸附法、低温精馏法、钯膜纯化法等。这些技术方法的应用使

26、得气体纯 化纯度由原有的工业级发展到高纯级和电子级水平，满足了高端电子行业的需求。这些气体纯化技术尤其在 特种气体开发领域发挥了重要的作用，为研发标准气体和高纯石油化工气体提供了有力的技术支持。电子气体纯度要求气体纯化工艺流程图集成度最细线宽(um)管芯面积(cm2)尘埃粒径（um）尘埃个数 个/L1M1.20.50.120.354M0.80.90.080.3516M0.551.30.050.3564M0.3520.030.35256M0.2330.020.351G0.1670.010.35电子特气工艺流程：气体合成与空气分离气体合成是将原材料在特定压力、温度、催化剂等条件下，通过化学反应生成

27、新气体的过程，一般分为固体 反应、固液反应、液相反应和气相反应。除了常见的方法外还有电解法：将反应原料经过电解反应得到产品 气体，如电解氟化物生成氟气和三氟化氮、电解食盐水生成氯气等。主要流程为：将天然气调压预热后依次 进入加氢反应器和脱硫槽，随后通过转化炉与水蒸气反应制取氢气，然后在中变炉中与一氧化碳和水反应生 成氢气和二氧化碳，变换后气体进入PSA吸附装置，经分子筛选择性吸附去除杂质后得到高纯氢气。空气分离是利用空气分离设备，通过低温精馏等方式分离生产氮气、氧气等空分气体。空分气体的分离方法 一般包括膜分离法、吸附法、精馏法、高效色谱分离法，其中吸附法和精馏法应用最为广泛。精馏法可分为 连

28、续精馏法和间歇精馏法，连续精馏法操作稳定、无须对中间产品储存，产品质量好、纯度较高，目前已被 广泛应用于低温空气分离工艺。气体合成工艺流程图（以高纯氢为例）空气分离工艺流程图资料来源：金宏气体招股说明书，方正证券研究所整理电子特气工艺流程：气体充装与气体混配气体充装是以加压泵（压缩机）通过自动控制（PLC）连锁压力、流量、温度的方式将产品气体充填进气 瓶、长管拖车、管束式集装箱等包装容器。气体充装分为两种类型：若原料为低温液体，经低温泵进入汽 化器气化后进入充装系统；若原料为气体，则经膜压机增压后进入充装系统。气体混配是使平衡气和各组分气在分析合格后经管道进入气体混配装置，根据客户需求的混配比

29、例，调节各 组分气及平衡气的比例进行混合。通过气体混配技术生产的混合气体是一种高度均匀的、稳定的，且组分浓 度值高度准确的气体产品。混合气体配制方法常规分为五种，分别为重量法、压力比法、质量流量比法、静 态容量法和渗透管法。其中，前三项应用比较广泛。气体充装工艺流程图气体混配工艺流程图资料来源：金宏气体招股说明书，方正证券研究所整理电子特气工艺流程：气体检验与气瓶处理气体检测技术主要是通过检测方法和检测设备对气体的纯度、水分含量、有害杂质组分、金属离子等进行测 定。随着工业气体应用领域越来越广，需求量越来越大，新兴行业对工业气体纯度的要求也越来越高，对气 体中杂质含量的检测分析，也从早期的常量

30、级逐渐发展到10-6（ppm）级、10-9（ppb）级甚至10-12(=（ppt）级。气瓶处理是根据载气性质及需求的不同，对气瓶内部、内壁表面及外观进行处理的过程，以保证气体存储、 运输过程中产品的稳定。随着行业的发展，气体产品包装容器的处理技术也得到飞速发展，其种类越来越广 泛，如储存设备的高压蒸汽清洗、机械抛光、抛丸研磨、超纯水清洗、加热、分子泵机组负压置换以及容器 安定化技术。气体检验工艺流程图气瓶处理工艺流程图资料来源：金宏气体招股说明书，方正证券研究所整理电子气体供应模式业务模式盈利模式规模运输半径合同期特点客户群零 售 供 气瓶装气 业务根据需要随时送达客户端限于小批 量气体用 户

31、特种气体不受运 输半径限制；大 宗气体覆盖充气 站半径50km左右1-3年客户分布广泛；高度 网络密集型；看重配 送和交付能力行业不限储槽气 业务通过低温槽车送达客户端 将低温液体产品储存在客 户现场的储槽中，供客户 规模要求自行气化使用，满足中等 规模200km左右3-5年要求客户关系和配送 能力，易受市场影响电子半导体、 化工、机械制 造、食品、医 疗健康现场制气在客户端建造现场制气装 置通过管网供应气体满足大规 模用气需 要-10-20年资本密集，服务要求 高；技术和客户关系 稳定；盈利能力持续 性强，现金流稳定化工、炼油、 电子半导体、 金属冶炼加工根据供应模式的不同，工业气体行业的经

32、营模式可以分为零售供气和现场供气，其中零售供气包括瓶装供气和储槽供气两种方式，现场供气包括现场制气和管道供气。对于氮气、氧气等大宗气体，可以采用瓶装供气的方法，通过空分装置生产或从供应商采购液态气 体，经充装等工艺生产瓶装气。储槽供气模式：通过购买或利用空分装置生产液态气，并经分装等 工艺后，通过专用的包装容器和车辆送达客户端，将低温液体产品储存在客户的储罐中，供客户按 规模要求自行气化使用。现场制气模式：需要公司在客户现场建立气体生产装置，直接向单一客户 供应或者通过管道向工业园区内的数个客户供应工业气体。电子气体行业供气经营业务模式特点资料来源：金宏气体招股说明书，方正证券研究所整理电子特

33、气供应模式与服务模式瓶 装 供 气储 槽 供 气现 场 供 气供应市场碎片化供气时间长纯度高，占地面积小气源稳定，可靠性高节省人工成本运输费用更低运输半径更长避免频繁更换空瓶无运输和销售限制工艺多样、操作方便长期合同，稳定制气节能环保，经济高效瓶装气体模式是指采用工业气瓶供应气体的模式。受到瓶装气体运输半径的影响，供应市场具有碎片化的特 性。区域性的竞争对手主要是大量分散在各地的气体充装站，这些充装站主要以将液态气体气化并充装功能 为主，自身不生产气体，大都从上游购买。液态气体模式是指以自有的液态生产基地生产液态气体，或利用已有的大宗用气项目富余的液态产能，通过 槽车和低温储罐向客户提供液态气

34、体的模式。现场制气前期投入较大，但企业一般会与客户签订长期合同，达成稳定、排他的合作关系，具有一次性投入 长期受益的特点。现场制气模式不受运输的制约，无明确的销售半径。电子气体行业供应模式与要点资料来源：金宏气体招股说明书，方正证券研究所整理电子气体供应模式TGCM是Total Gas and Chemical Management（全面气体及化学品运维管理服务）的简称，指气体供 应商为半导体制造商提供的一整套气体及化学品综合服务，包括产品管理、设备管理、工程和技术支持服 务、分析服务、信息管理服务以及废物管理等。随着客户对气体品种需求的增多及专业化服务需求的提升， 电子气体行业供应模式也逐渐

35、向TGCM一站式服务模式转变。冶金、石化等行业多采用现场制备单一的大宗气体模式，小型气体行业对TGCM服务的需求不高，因此 TGCM 模式是大型半导体厂商普遍采用的供气服务模式。TGCM一站式服务模式瓶 装 气 体 模 式汇流排集装格杜瓦瓶液 态 气 体 模 式10方液态储罐 = 1600个40L气瓶= 57个175L杜瓦瓶资料来源：和远气体招股说明书，方正证券研究所整理液态储罐气瓶杜瓦瓶小批量规模需求多气体品种需求大批量规模需求单一大宗气体现 场 供 气 模 式冶金、石化等行业小型气体行业大型半导体企业长期持续的大规模，多 品种的特种气体需求工业气体配送需要专业资格认证部分领域气体需要专业生

36、产资质需要配置先进的生产检验等设备要具备完整的供应运输仓储设备气体纯度：先进制程对于杂质的 过滤要求电子特气的纯度提升气体精度：产品组分的增加、配 比精度的上升，要求精细操作下游客户专业生产厂商粘性较大依靠长期持续的品质、品牌服务为客户提供一站式综合解决方案服务差异性大、不轻易更换商户资料来源：华特气体招股说明书，方正证券研究所整理电子气体行业壁垒要进行两轮严格的审核认证光伏光纤认证周期：0.5-1年显示面板认证周期：1-2年集成电路认证周期：2-3年技术 工艺设备 资质客户 认证市场 服务电子气体应用广泛，对技术要求很高，对于气源及其供应系统有着苛刻的要求，属于典型的技术密集型行 业，其最难

37、的行业壁垒体现在两大层次：1.技术壁垒；2.资质壁垒。其余行业壁垒主要为客户认证壁垒、市 场服务壁垒、人才壁垒、资金壁垒等。气体纯化和气体精度是气体制造的两个主要技术壁垒。在气体纯化方面，芯片加工过程中，电子气体纯度往 往要求5N以上级别，随着技术的进步，电子气体经常需要达到6N级甚至更高的纯度，气体纯度每提高一个 层次对纯化技术就提出了更高的要求，技术难度也将显著上升。混合气而言，配比的精度是核心参数，随着 产品组分的增加、配制精度的上升，常要求体供应商能够对多种ppm（10-6）乃至ppb（10-9）级浓度的 气体组分进行精细操作，其配制过程的难度与复杂程度也显著增大。资质壁垒：国家对电子

38、特气企业管理严格，必须依照安全生产法和危险化学品经营许可证管理办法 等办法。生产食品级、医用级等气体的企业还需具备食品及药品等生产资质，形成了一定的资质壁垒。行业壁垒情况分析资料来源：新材料在线，方正证券研究所整理总结：电子气体行业五力模型现有企业竞争大型高端制气市场形成寡头垄断 格局，中小型制气项目市场集中 度相对较低。潜在进入者有很高的技术壁垒、资金壁垒及 客户壁垒，大型高端制气项目有 着极高的进入壁垒，中小型制气 项目是新进入公司的目标市场。潜在替代者目前尚未出现替代产品，并不存 在潜在替代威胁。买方溢价能力 工业气体在下游 客户成本中占比 较少，并且属于 刚性需求，同时 买方有较高的转

39、 换成本，因此买 方议价能力较弱。卖方溢价能力 卖方为基础化工 原料、工业废气 等，供应充足， 难以建立客户转 换成本，因此卖 方溢价能力弱。目录一、电子气体投资逻辑框架二、详解电子气体：电子血液三、电子气体的市场规模&格局：寡头垄断下的高增长 全球电子气体市场规模中国电子特气市场规模&结构 电子气体竞争格局四、电子气体海外龙头：四分天下五、国产电子气体：百舸争流资料来源：techcet，方正证券研究所整理全球电子特气市场：寡头垄断下的高增长根据techcet数据，2020年全球电子气体市场规模58.5亿美元，预计在2025年将超过80亿美元，年复合增 速达到6.5%。2020年全球电子特气市

40、场规模为41.9亿美元，预计在2025年将超过60亿美元。全球电子气 体的增长主要得益于半导体、面板、存储、PCB、医药、食品等领域的强劲需求。未来3-5年，先进逻辑芯片 、高端存储芯片、面板是电子气体市场的主要驱动力。根据应用类型，电子气体行业分为电子和半导体、临床和医疗、封装、制冷和不同的应用。2018年，电子 、医疗、石油化工等下游应用的业务占比超过75%。根据techcet数据，预计2020年特种气体和大宗气体的占比分别为71.6%和28.4%。在大宗气体中，氦气 目前供给过剩。其原因在于疫情期间氦气球和核磁共振需求下降，但是随着后续疫情的缓解和半导体的扩 张，氦气存在一定的供应链风险

41、。在全球电子气体的地域分布中，亚太地区占比最高。中国和印度的城市化进程的加速和在数字领域的扩张 将持续推升亚太地区电子气体需求。2020全球电子气体格局全球电子气体市场规模大宗气体 特种气体20202025资料来源：智研咨询，方正证券研究所整理中国电子特气市场电子特气，即电子特种气体，是大规模集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电 池、光纤等电子工业生产中不可或缺的基础和支撑性材料之一。电子特气在工业气体中属于附加值 较高的品种，与传统工业气体的区别在于纯度更高（如高纯气体）或者具有特殊用途（如参与化 学反应）。随着全球半导体产业链向国内转移，国内电子气体市场增速明显，远高于全球增

42、速。近年来国内 半导体市场发展迅速，相关下游领域的快速发展将带动未来特种气体的增量需求。2019年我国 电子特气行业市场规模约为140.2亿元，2020年电子特气市场规模达到173.6亿元，同比增速达 23.8%，其中集成电路及器件领域占比44.2%；面板领域占比34.7%；太阳能及LED等领域占比 21.1%。中国电子特种气体市场规模及增速2020年中国电子特气应用市场结构资料来源：金宏气体招股说明书，方正证券研究所整理电子特气竞争格局：高度集中，寡头垄断电子特气起源于欧美，企业具有生产历史悠久、品种齐全、生产基地遍及世界各地的特点。从2018年全球电子特气市场占比来看，美国空气化工、法国液

43、化空气、日本大阳日酸、德国 林德集团等海外巨头占据全球市场91%的份额，市场高度集中，形成了寡头垄断的格局。从2018年中国的电子特气市场占比来看，外资四大巨头也牢牢控制了88%的市场份额，国内 气体公司只占了12%左右，半导体领域电子特气国产化率不足15%，国产替代需求强烈。从产品种类上看，据中国工业气体工业协会统计，目前集成电路生产用的电子特气，我国仅 能生产约20%的品种，其余均依赖进口。进口电子气体价格昂贵、运输不便，使得电子特气 国产替代需求强烈、空间广阔。2018年全球电子特气市场竞争格局2018年国内电子特气市场竞争格局目录一、电子气体投资逻辑框架二、详解电子气体：电子血液三、电

44、子气体的市场规模&格局：寡头垄断下的高增长 四、电子气体海外龙头：四分天下四大海外龙头：空气化工、林德集团、液化空气、日本酸素 海外龙头企业的成功之道五、国产电子气体：百舸争流空气化工：通过技术创新不断开拓新市场195019601970199020201940空气化工1940 年成立于美国宾州，专注于服务能源、环境和新兴市场，为炼油、化工、金属、电子、制造 和食品饮料等数十个行业的客户提供必要的工业气体、相关设备和服务，是全球领先的工业气体公司。空气化工发展历程1980Leonard Parker Pool 创立公司， 以满足部分 氧气消费者 的 需 求 ； 在二战期间 转而出售氧 气发生器以

45、 支持军方在 高空飞行中 使用的氧气为了支持美 国新兴的导 弹和太空计 划，公司建 造了能够生 产大量液氧 和液氮的工 厂；通过与巴特 利公司的合 资企业进入 国际市场许多产品， 包括氧气和 氢气都是基 础化学品。 公司利用这 一优势，多 元化经营多 种工艺中间 化学品，并 创造了氦气 领域的新机 会，从而在 全球生产和 供应方面处 于领先地位尽管该公司 最早的成功 是基于氧气 供应，但其 氮气应用的 重要性日益 增加。公司 还进一步投 资化学品， 进入电子行 业在这十年 中，公司 通过战略 性布局进 一步提升 了其全球 地位，并 巩固了其 化工和电 子业务先炼油厂氢 气供应地位与美国政府 的

46、早期开发 工作取得成进入环境和 效，将公司能源市场， 的电子业务关注高温技 推向全球领术，建立领 先地位全球扩张 仍在继续； 对电子行 业的贡献 也在增长在成为世界 领先的综合 工业气体公 司方面取得 更大的进步 并利用现有 的能力在市 场上推出多 项创新性技 术，继续发 展其他业务 部门20002010公司专注于 为世界上最紧迫的能源和环境挑战，提供创新解 决方案，在 气化、碳捕 获技术和氢能领域发挥着主导作用，有助于为世 界带来显著 的可持续发 展效益资料来源：空气化工官网，方正证券研究所整理空气化工：产品涵盖广泛的电子应用领域空气化工的电子气体可应用于半导体、IC封装和测试、显示、太阳能

47、、PCB 组装以及LED 市场。40年来， 空气化工一直是电子行业高纯度工艺气体的全球领先供应商，除此之外，公司还提供全面的解决方案，包 括先进技术、设备产品和技术专长的独特组合，适用于所有电子产品子行业。空气化工电子领域业务概况多种供应方式（现 场制气、液态散装）大宗气体超高纯气体、稀有 气体、混合气体所有相关设备的设 计、制造和安装及时满足需求高度的安全性专业的技术一流的客户服务氩气二氧化碳氦气氢气氮气氧气稀有 气体特种 气体光纤通信平板显示封装测试被动元件光伏晶圆制造具备产品、设备 和服务核心能力涵盖广泛的 电子应用领域L E DP C B资料来源：空气化工官网，方正证券研究所整理空气化

48、工：拥有世界领先的创新性技术公司于 1940 年率先提出了生产和销售工业气体的“现场”概念。这一革命性的想法不仅开创了公司，还开 创了今天所知的工业气体行业。公司在多年的发展进程中不断开创和积累创新性技术，更好地满足客户需 求，推动工业气体行业的发展，为全球可持续发展做出贡献。空气化工创新性技术可持续发展技术创新性技术气化二氧化碳捕获氢能源将碳氢 化合物 原料转 化为高 价值的 合成气 产品化石燃料 转化中产 生的二氧 化碳，在 它进入大 气之前捕 获的技术 这是碳捕 获和封存 的关键氢燃料 基础设 施、氢 能服务 和设备 的领先 开发商液 化 天 然 气空 气 分 离氢气 和一 氧化 碳（合

49、 成气）膜作为商业用途的气体膜分离 先驱，于 1977 年投产，并于 1979 年全面商业化一氧化碳和合成气供 应和技术解决方案的 领先供应商空气分离技术的先驱， 在降本增效的供气系统 方面拥有丰富的经验提供一流液化天然气技 术、设备和服务的全球 领先者资料来源：空气化工官网，方正证券研究所整理资料来源：空气化工2020年年报，方正证券研究所整理空气化工：2020财年营收小幅下降，业绩稳定增长2020财年空气化工业绩稳定增长2020财年空气化工实现营收88.6亿美元，同比下降 1%，实现净利润19.3亿美元，同比上涨7%。主要 是由于新冠疫情影响海外的贸易业务销售下降，预 计新冠疫情的影响会持

50、续到2021财年。空气化工的工业气体业务是按区域组织和运营的。 区域工业气体部门 （美洲、EMEA 和亚洲）向相关 地区的客户供应气体和相关设备。2020财年工业气 体-美洲部门实现营收36亿美元，占比最大，达到41%，其次是工业气体-亚洲部门实现营收27亿美元， 占比31%，工业气体-EMEA部门实现营收19亿美元， 占比22%，三大业务部门营收占比总计达到94%。2020财年空气化工营收小幅下降2020财年空气化工分区域部门营收占比林德集团：通过收购不断扩展全球市场林德集团 1879 年成立于德国，2018 年林德与普莱克斯合并，成为全球领先的工业气体供应商。林德集团气体业务遍布全球， 主

51、要产品包括氧气、氮气、氩气、稀有气体、碳氧化物、氦气、 氢 气、电子气体、特种气体等，服务于各种终端市场，包括化工和精炼、食品和饮料、电子、医疗保 健、制造和金属。林德集团发展历程1879190719922000201820062012Carl Linde在 德国创立林 德公司Linde前往美 国建立林德空 气产品美国子 公司1917一战期间美 国子公司被 没收，并入 新成立的联 合碳化物公 司前林德子公司 从联合碳化物 公司剥离出来， 成为普莱克斯 并上市1995普莱克斯收购 Liquid carbonic，进 入二氧化碳市 场，扩大在南 美、波兰和泰 国业务林德收购瑞 典气体公司 AGA，

52、在北 欧和中南美 扩展业务2004普莱克斯收购 液化空气德国 业务，服务于 炼油、化工、 钢铁、医疗、 特气等客户林德收购英 国比欧西集 团，林德集 团成立林德收购美 国Lincare 公司普莱克斯收购 美国碳酸饮料 领先供应商 NuCO2，继续 在美国拓展业 务20132016普莱克斯收购 雅苒公司欧洲 二氧化碳业务， 巩固在食品和 饮料终端市场 的地位普莱克斯和 林德合并， 成为全球领 先的工业气 体供应商资料来源：林德集团官网，方正证券研究所整理林德集团：全球领先的电子气体供应商林德集团是半导体、显示器、太阳能和LED等电子领域用气体行业的领先者，为客户提供电子大宗 气体和电子特种气体，

53、以及现场制气设备和服务。林德集团电子领域产品概况半导体显示器太阳能LEDSPECTRA N 系 列氮气发生器现场生产氢气的 SMR（蒸汽甲烷重 整）和电解装置超高纯大宗气体： 氮气 、氧气 、氩 气 、氢气 、氦气和 二氧化碳电子特气超纯湿化学品SPECTRA N 高纯 氮气发生器现场 Generation-F氟发生器大宗气体电子特气：三氟化氮、 氨气、一氧化二氮和 硅烷、乙硼烷、三氯 化硼、氯气、八氟环 丁烷、五氟乙烷、六 氟化硫和四氟甲烷等高纯度氧化亚氮(N2O) 气体超纯大宗气体 电子特气：硅烷 、 氨气、六氟化硫 氯气、四氟化碳 砷化氢和磷化氢 混合物湿化学品现场氨气纯化器SPECTR

54、A N 现 场氮气发生器现场高纯氢气发 生器大宗气体：氮气、 氢气电子特气：氨气、 掺杂物和金属有 机物资料来源：林德集团官网，方正证券研究所整理林德集团：四大突破性技术从空气分离、天然气处理到低温控制，高科技设备对许多不同的工业过程至关重要。林德集团也为客户提 供各种设备的核心部件以及涡轮机械。林德集团拥有丰富的尖端技术组合，已经成功地构建了超过1000 多项工艺专利和 4000 多项成功实践，密 切关注市场动态和新兴趋势，不断进行技术创新，引领工业气体行业的发展。林德集团四大突破性技术气体分离和纯化液化气体热过程设备部件和涡轮机械空气分离工厂生产重 要的工业气体，如氧 气、氮气、氩气和其

55、他惰性气体氢气和合成气工厂产 生氢气、一氧化碳和 两者的混合气，以及 氨气和甲醇提供用于天然气加工 的吸附和低温工艺。 最新的吸附和膜技术 确保客户可以依赖林 德集团的整个气体分 离流程天然气可以在低温 状态下以液化天然 气(LNG)的形式进 行长距离有效储存 和运输客户常常还需要其 他气体如液态的氮 气和氧气林德是唯一生产用 于低温液化过程的 盘绕式和板翅式换 热器的制造商石化工厂生产重要 的工业原料，如烯 烃，包括乙烯，丙 烯和丁二烯提供回收这些气体 所需的蒸汽分解器生产制造和精炼炉， 是氢气和合成气厂 的领先供应商从通过热交换器的 低温柱和储罐到冷 箱和预制造的设备 模块，为各种设备 类

56、型制造核心工艺 组件制造涡轮机械，如 涡轮机，泵和压缩 机等专业设备资料来源：林德集团官网，方正证券研究所整理林德集团：2020财年营收略有下降，业绩小幅上涨2020财年林德集团分业务部门营收占比2020财年林德集团分应用市场营收占比林德集团2020财年实现营收272亿美元，同比下降 3%，主要是由于宏观经济放缓使得销量下降，实 现净利润25亿美元，同比上涨14%。林德的业务包括两大产品线：工业气体和工程。林 德的工业气体业务包括三个报告分部 - 美洲， EMEA（欧洲/中东/非洲）和亚太地区（亚洲/南太 平洋），第四个报告分部代表公司的工程业务。 2020财年工业气体三大分部营收占比共计83

57、%，其 中美洲分部占比最大为38%。2020财年林德在医疗、制造、化工和精炼市场的营 收占比较大，电子市场的营收占比仅有10%。2018-2020财年林德集团营收和业绩变化资料来源：林德集团2020年年报，方正证券研究所整理液化空气：通过收购扩大市场，不断丰富产品线液化空气 1902 年成立于法国巴黎，1913年在巴黎证券交易所上市，是工业和健康领域气体、技术和服务 领域的全球领导者。液化空气气体业务遍布全球，主要为冶金、化工、能源等行业客户供应氧气、氮气、氩气、氢气、一氧化 氮等产品，也为汽车、制造业、食品、医药、科技等行业客户提供工业气体、制气设备、安全装置等。液化空气发展历程190219

58、06191319521960Georges Claude 和Paul Delorme 创立液化空气在国外建厂：欧 洲（1906） 、日 本（1907 ）、加 拿大（1911 ）和 美国（1916 ）在巴黎证券交易 所上市以液体形式的气 体储存在低温罐， 可以在 200-250 公里的半径范围 内运输气体通过管道向客户 输送天然气，首 次采用了网络战 略，将天然气生 产单元连接起来1962建立低温技术中 心，进入航天工 业应用领域收购了Lurgi，提 供主要的专有技 术，增加了集团 的低温学方面的 能力2000在巴黎设立 Claude Delorme 研究中心，旨在 加强天然气生产 技术及其应用

59、用于生产合成燃 料的空分装置 (ASU) 取得技术 突破，成为大型 空分设备领导者在日本，开始向 半导体行业供应 超高纯度气体： 主要是氮气在美国收购了墨 西哥湾沿岸的大 型工业企业三巨 头将其产品扩展到 氢气和蒸汽，并 且从医院的氧气 供应商扩展到医 疗业务1970198519861995加快布局土耳其、 墨西哥等新领域， 并收购法国的 LVL Mdical 和 西班牙的 Gasmedi支持汽车制造商 在市场上推出燃 料电池电动汽车， 积极为氢能的发 展做出贡献收购美国Airgas 公司，结合两者 高度互补的业务 涉足所有细分市 场1976出售 Aqua Lung（潜水）和 Air Liqu

60、ide Welding（焊接）子公司， 专注于其气体及 服务业务减少二氧化碳排 放，增加对能源 转型相关市场的 销售，加快氢能 投产在中国大量投资， 并且收购Messer Griesheim在德国、 英国和美国的部分业务20072010-20122013-2015201620172018资料来源：液化空气官网，方正证券研究所整理液化空气：产品应用于半导体、光伏、平板显示三大领域液化空气为半导体、平板显示器、光伏市场提供创新性的解决方案，致力于成为电子行业的全球领先者。液化空气电子领域业务概况载气（现场产生或散装输 送），包括氮气、氧气、 氢气、氦气和氩气用于化学气相沉积 (CVD) 和原子层沉