电子级硅烷气产业深度调研及未来发展现状趋势

电子级硅烷气产业深度调研及未来发展现状趋势中国工业气体行业政策背景：政策推动行业发展目前我国工业气体行业企业整体竞争力较弱，在政策方面国家鼓励工业气体创新发展，实现技术突破以提高国内企业竞争力，同时提高行业标准，促进行业健康发展。中国工业气体行业发展历程中国的工业气体行业发展时间较晚，直到建国后才开始起步，发展到现在大致可分为三个阶段。起步阶段（1949年-20世纪80年代）：20世纪50年代中国的工业气体产品只有氧、氮和氢等几个品种，到20世纪60年代，稀有气体氦、氖、氩、氪等纯气体和高纯气体产品相继在中国问世。这一阶段中国的专业气体企业数量较少，本地企业大部分的主营业务是为其他行业提供配套的空气分离设备，且基本上以自产自用为主，缺乏市场竞争力和盈利能力。初步发展阶段（20世纪80年代-20世纪末）：这一阶段发达国家制造业市场发展速度放缓，中国制造业则开始迅猛崛起，外资开始进入中国气体市场，并通过并购、新设等方式建立气体公司，行业逐步形成并发展起来。高速发展阶段（21世纪后）：进入21世纪后，在经济高速发展的带动下，钢铁工业的蓬勃发展为工业气体行业下游应用领域提供了广阔的市场。同一时期，中国在空气分离设备领域也实现了重大突破，直接带动了空气分离设备行业大型化的发展趋势。空气分离设备行业的技术突破进一步促进了工业气体行业的发展，中国工业气体行业进入高速发展阶段。中国工业气体行业发展前景及趋势预测2014-2020年我国工业气体行业市场规模复合增速约为10．5%，同时根据业界经验数据，全球气体行业增速是全球GDP增速的2-2．5倍。疫情前正常情况下2019年我国GDP增速为6．1%，依此增长规律，2026年我国工业气体市场规模有望在2026年达到3221亿元。2019年中国工业气体外包率远低于发达国家，约为55%，相比发达国家80%的外包率仍有较大差距，前瞻测算得2020年第三方现场制气在整体现场制气中的占比将达到57%。未来这种专业社会化外包占比提高的趋势将给专业气体生产企业带来巨大增长机遇和广阔的市场空间。现阶段，虽然冶金、化工等传统大宗用气市场在工业气体市场的需求端仍然占据了相当比例的份额，但是其市场规模较为稳定，用气品类也较为单一，以氧气、氮气等大宗工业气体为主。近年来，受益于我国新能源、半导体、电子信息、生物医药、新材料等新兴产业的快速发展，新兴分散零售用气市场正不断发展壮大，用气数量和用气种类在工业气体应用中的占比也越来越高。该市场的特点是用户对单一气体的需求量相对较小，但对气体品种的需求较多。基于该市场的需求特点，新兴分散零售市场的供气方式主要以瓶装气体或液态气体零售为主。电子特气行业行业壁垒（一）电子特气行业技术壁垒电子特气对生产设备、重点环节工艺、重点技术以及规模化生产装置稳定性等方面有着相对较高的要求，行业内新进入者虽然可以引进成套技术和先进设备，但是在消化引进的技术、培养熟练的技术人员、全面实现装置的稳定运行以及控制物耗、能耗等方面需要一个较为漫长的过程。随着下游产业的不断发展，下游行业对气体产品的纯度、稳定性等指标的要求也越来越高。气体的化学反应工艺路线选择、配方设计、催化剂的选用、工艺技术、充装技术和质量控制等环节都非常关键，已成为企业参与市场竞争的核心要素，该等要素的形成往往需要企业长时间的技术积累和持续不断的创新。此外，随着国家对节能和环保方面的要求日益严格，未来行业还将朝着环保、低碳和高附加值的方向发展。因此，关键技术的掌握是进入本行业重要壁垒。（二）电子特气行业资金壁垒电子特气行业普遍具有前期研发投入多、设备建设投资大、经营固定成本高的特点，资本密集性和规模经济性特征明显。在新产品的研究开发以及工艺的完善的过程中，企业需要承担较大的前期开发投入。在正式投产后，生产企业为了保持竞争优势就必须形成规模化的生产，并通过持续的设备更新改造、工艺流程优化及产品研发来提高企业的经营效益，通过规模经济来回收投资成本并降低运营成本。此外，气体产品从研发、投产到市场认可并实现最终的规模化销售，整体周期较长，需要一定的资金实力作为保障。同时，电子级硅烷气作为危险化学品，在产品的充装、存储上均需要专业的设备，在运输中亦需要交由具有危险化学品运输资质的专业运输。因此，大规模的资金投入对本行业新进入者构成壁垒。（三）电子特气行业客户资源壁垒下游客户对原材料质量的认同建立在长期考察和业务合作的基础上，一般通过严格程序审查后会选择规模实力较强、工艺技术水平较高、产品质量稳定的企业进行合作，对生产企业的技术、实力及品牌等综合素质的要求较高。因此，下游厂商一旦选定了供应商不会轻易改变，业务合作具有相对稳定性和长期性，新进入企业面临着较高的客户壁垒。（四）电子特气行业人才壁垒电子级硅烷气产品的生产工序繁杂，生产过程涉及机械设计、系统控制、化学、软件设计等多门学科，且由于产品属于危险化学品，因此对工艺技术水平有很高的要求。此外，特种气体的研发与生产不仅需要完善的研发团队和能熟练掌握操作工艺的工人，还需要能够及时了解下游行业的技术发展和产品需求。（五）电子特气行业环保壁垒作为环保部门重点监控行业，化工行业对环保的重视程度较高。随着社会环保意识的不断提高，环保标准日趋严格。为保证新开工项目及在产项目能达到国家环保的相关要求，电子级硅烷气生产企业高度重视环保设备的采购、环保工程的建设以及环保的持续投入，并需要不断优化、提升生产工艺和能源综合利用水平。日趋严格的环保要求促进了行业健康发展，同时也抬高了行业的准入门槛，大量的环保投入构成了行业参与者的进入壁垒。（六）电子特气行业生产安全壁垒电子级硅烷气本身以及生产过程中所使用的部分原材料为易燃、易爆、有毒的危险化学品，生产过程存在一定的安全风险。若在生产过程中出现反应温度、浓度及压强变化超过安全标准等事项，可能会引发火灾、爆炸、泄漏、中毒等安全事故，从而导致人员伤亡和财产损失。因此，行业对于生产设备的选型、安装及后续长期持续的资本投入、员工规范操作的管理等方面均有较高的要求。安全生产方面能否达标，直接影响持续经营能力，电子级硅烷气行业具有较高的生产安全壁垒。工业气体下游分析（一）工业气体下游应用占比工业气体行业下游应用广泛。由于氧气、氮气在钢铁行业中使用较多，所以钢铁在工业气体行业中占比最高，达到24%，石油化工占比达18%，其他化学品、电子产品占比分别达11．3%、11．2%。未来在国家政策、技术创新等因素的推动下，光伏、半导体、电子等新兴行业在工业气体下游应用中的占比将逐步提升。（二）特种气体下游应用占比特种气体下游应用主要有及电子半导体、化工、医疗环保等行业，电子半导体占比以43%占比第一，其次是化工行业占比38%、医疗环保行业占比9%。在电子半导体需求持续增加和国家政策的推动下，特种气体在该领域中的占比或将持续增加。电子级硅烷行业发展概况德国化学家H．Buff于1857年发现了硅烷这一物质，但由于缺少实际的应用场景，在随后的100年左右的时间里，硅烷只是少数研究者在实验室里研究的对象，未有任何的商业化用途。到了20世纪50年代，随着半导体产业及光伏产业等新兴产业的蓬勃发展，硅烷的商用场景才被逐步打开。在行业发展初期，以德国、美国和日本为代表的国家垄断着当时全球电子级硅烷气生产的核心技术。由于海外气体行业龙头企业布局电子级硅烷气行业时间较早，较国内厂商更早地掌握了成熟的生产工艺，加之早期国内对于电子级硅烷气的总体需求也相对较少，因此在2008年前中国国内市场的电子级硅烷气供应完全依赖国外厂商。在硅烷制备工艺方面，市场上主要有硅化镁法、氢化铝钠法和三氯氢硅歧化法。其中硅化镁法又称小松法，是世界上最早实现工业化的硅烷制备技术，其通过硅化镁粉与氯化铵在液氨环境中发生化学反应制备硅烷，但由于自身工艺特点，硅化镁法对三废处理的要求高且难以实现千吨级的大规模生产，目前该工艺仅有国外少量企业在使用。氢化铝钠法又称氟硅法，通过氢化铝钠与四氟化硅气体反应合成硅烷气体，为中宁硅业所采用的生产工艺。氯硅烷歧化法又称三氯氢硅歧化法，主要采用四氯化硅进行氢化反应生成三氯氢硅，然后三氯氢硅经过歧化反应生成二氯二氢硅，二氯二氢硅再次进行歧化反应生成硅烷，该工艺为行业内最普遍的生产工艺。2008年，中宁硅业成为国内首家以氟硅法实现电子级硅烷气规模化生产的企业，标志着中国本土企业已经具备了量产电子级硅烷气的能力。2008年后，国内光伏及显示面板行业快速发展，得益于市场需求的推动，以及国内电子级硅烷生产工艺的不断完善，国内部分企业逐步实现了电子级硅烷气的规模化生产。随着硅烷应用领域的持续拓展，硅烷已逐步拓展到新能源电池等新兴领域。目前电子级硅烷气应用场景均以镀膜工艺为主，单位用量相对较小，而在新材料领域，电子级硅烷则被直接作为高纯度的硅源进行使用，单位用量将远大于传统领域的使用量，市场需求将快速增长。中国工业气体产业链梳理工业气体行业产业链的上游主要是原材料与设备及能源供应商。各类空分气体所需原材料不同，空分气体的原材料主要为空气或者工业废气，合成气体需要化学原材料进行化学反应合成气体，特种气体的原材料主要为外购的工业气体和化学原材料。工业气体所需设备主要分为气体生产设备、气体储存设备和气体运输设备。空分气体的生产需空分设备，合成气体的生产需合成设备，特种气体在气体生产完成后还需提纯设备。储存过程中，少量气体用钢瓶，大量气体用储槽。运输过程中，少量气体用液化气槽车，大量气体用管道。工业气体生产过程中需要耗费大量的水资源与电力资源，运输过程中需要耗费大量的化石能源。工业气体行业产业链的中游为工业气体供应商。供应商制气模式分为自建设备供气和外包供气。自建设备供气指企业自行购买并运营气体生产设备，通过自行生产以满足自身用气需求。此供气模式下，自产的空分气体主要用于满足生产所需，多余气体大多排空，少数气体出售至其他需求客户。外包供气指企业基于成本和专业化分工的考虑，将非主业的供气业务外包给专业气体供应商，由其向客户提供全方位用气服务的经营模式。相较于自建设备工期模式，外包供气具有运营成本低、供气稳定性高、资源利用效率高、一次性财务成本低等优点，据亿渡数据统计，2021年国内供应商采用外包供气的占整个工业气体市场规模的65%。在外包供气优点的影响下，亿渡数据预计未来外包制气模式有望逐步取代自建设备供气模式。供应商供气模式可以分为零售供气和大宗供气。大宗供气为现场制气，指气体公司在用户现场投资空分设备直接供气，或通过管道为一定区域内用户供气。零售供气可分为瓶装供气和储槽供气。瓶装气体主要满足现货市场需求，适合小批量气体用户。液体槽车适用于中等批量需求客户或用气需求波动较大，对多种气体有零碎需求的客户。工业气体行业产业链的下游是应用领域，包括钢铁冶炼、石油化工、焊接及金属加工、电子产品等应用领域。据亿渡数据统计，钢铁、石油化工、冶金等传统行业技术含量较低，对工业气体需求量大，占比约为80%，电子产品、环保新能源等新型行业技术含量高，对工业气体纯度要求高，占比约为20%。未来在《中国制造2025》等国家红利政策以及技术创新等因素的推动下，传统产业由于节能降耗对工业气体的需求有望不断增加，产业结构的调整和战略性新兴产业的发展也将提升新兴行业在下游应用中的占比，为气体行业打开广阔的市场空间。2021年是十四五的开