2020年電子氣體行業市場運營能力分析及投資前景預測
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電子氣體是超大規模集成電路、平面顯示器件、化合物半導體器件、太陽能電池、光纖等電子工業生產不可缺少的原材料，它們廣泛應用于薄膜、刻蝕、摻雜、氣相沉積、擴散等工藝。在半導體制造過程中，幾乎每一步都離不開電子氣體，其質量對半導體器件的性能有著重要影響。
（1）電子氣體分類：純度是電子氣體最重要的指標，氣體純度常用的表示方法有兩種：用百分數表示：如99%，99.9%，99.99%，99.9999%等；用“N”表示：如3N，5N，5.5N等，數目N與百分數表示中的“9”的個數相對應，小數點后的數表示不足“9”的數，如5.5N表示99.9995%。
根據氣體純度不同，氣體可分為普通氣體、純氣體、高純氣體及超高純氣體4個等級。半導體制造領域，一個硅片需要經過外延、成膜、摻雜、蝕刻、清洗、封裝等多項工藝，這個過程需要的高純電子化學氣體及電子混合氣高達30多種以上，且每一種氣體應用在特定的工藝步驟中。
（2）電子氣體技術壁壘：電子氣體的技術壁壘極高，最核心的技術是氣體提純技術。此外超高純氣體的包裝和儲運也是一大難題。在半導體制造中，電子氣體純度每提升一個數量級，都會促進器件性能的有效提升。
為了得到超高純氣體，氣體制造需要進行以下幾個步驟：
氣體分離：氣體的分離方法有精餾法、吸附法和膜分離法。精餾法是應用最廣泛的方法，可分為連續精餾法和間歇精餾法。連續精餾法操作時原料液連續地加入精餾塔內，再沸器取出部分液體作為塔底產品；間歇精餾法原料液一次加入精餾釜中，因而間歇精餾塔只有精餾段而無提餾段。
氣體提純：氣體制造通常是先將氣體進行粗分離，再通過氣體提純技術來提高其純度。氣體提純技術主要有化學反應法、選擇吸附法、低溫精餾法和薄膜擴散法等。
氣體純度檢驗：得到提純后的氣體，需對氣體進行檢測來驗證其純度。隨著電子氣體純度越來越高，純度檢驗也越來越重要。氣體中雜質含量檢測從10-6（ppm）級、到10-9（ppb）級甚至10-12（ppt）級。
氣體的充裝與運輸：超高純氣體對充裝和運輸都有特別的要求，要求使用特殊的儲運容器、特殊的氣體管道及閥門接口等，避免二次污染。
（3）電子氣體應用：
在半導體行業中，電子氣體作為不可或缺的原材料，在各個環節中都得到廣泛應用，如電子級硅的制備、化學氣相沉積成膜、晶圓刻蝕工藝等過程，眾多種類的氣體都起到了至關重要的作用。
電子級硅制備：電子級硅的制備采用西門子法還原法，在制備過程中用到的氣體有HCl和H2等，發生的化學反應包括：SiO2+C->Si+CO2↑；Si+HCl→SiHCl3+H2↑；SiHCl3+H2→Si+HCl。電子級硅對純度有著極高的要求，目前純度要求在11N9以上。未了得到電子級純度硅，制備過程中氣體的純度要求在6N9以上。目前國內12英寸11N9電子級硅基本從日本進口。
化學氣相沉積成膜：化學氣相沉積（CVD）是利用高真空下，氣體混合發生相關化學反應最終形成膜。典型的CVD成膜有二氧化硅絕緣膜制備和氮化硅絕緣膜制備。在二氧化硅絕緣膜制備中，SiH4是主要氣體，采用6N9級別的O2、N2O作用輔助氣體。晶圓加工工藝中生長二氧化硅（SiO2）絕緣膜涉及的化學反應：SiH4+O2->SiO2+2H2↑；SiH4+N2O->SiO2+2N2+H2。在氮化硅絕緣膜制備中，氮化硅(Si3N4)絕緣膜涉及的化學反應有：3SiH4+4NH3->Si3N4+12H2；3SiH2Cl2+4NH3->Si3N4+6HCl+6H2。目前國內在建晶圓加工產線在制備半導體膜和絕緣層的過程中涉及的電子特種氣體包括SiH4、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、AsCl3等原料氣體，以及H2、HCl、O2、N2O、NH3等反應氣體。在國內半導體發展的過程中，實現6N9以上純度的反應氣體存在較大市場空間。
晶圓刻蝕工藝：在硅基底刻蝕中，主要選用氟基氣體，例如氟利昂-14（CF4），在此過程中需要刻蝕部位的Si與CF4反應生成SiF4而除去，其化學反應式為：Si+CF4+O2->SiF4+CO2。氟利昂-116（C2F6）和氟利昂-23（CHF3）在刻蝕硅時容易產生聚合膜從而影響刻蝕效果，但是在刻蝕SiO2的時候不會出現此類現象，因此可用于SiO2的刻蝕。同時由于半導體Si薄膜存在各向同性的特點，刻蝕選擇性差，因此后續開發中引入氯基（Cl2）和溴基（Br2、HBr）作用，最終生成物中還包括SiBr4和SiCl4從而提高選擇性。
目前國內在建產線匯總涉及薄膜的氣體包括CF4、C2F6、CHF3、Cl2、Br2、HBr和CH2F2等，但是此類刻蝕氣體用量相對較少，刻蝕過程中需與相關惰性氣體Ar、N2等共同作用實現刻蝕程度的均勻。
（4）電子氣體市場情況：隨著集成電路制造產業的發展，全球集成電路用電子氣體的市場規模也逐漸擴大。據中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國電子氣體市場供需發展前景及投資戰略預測報告》統計數據顯示：2018年全球集成電路用電子氣體市場規模達到45.12億美元，同比增長15.93%。
2013-2018年全球集成電路用電子氣體市場規模分析
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數據統計：中金企信國際咨詢
電子氣體純度要求高，制備難度大，目前以美國空氣化工、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控制著全球90%以上的電子氣體市場份額。
2018年全球電子氣體主要生產企業規模比重分析
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數據統計：中金企信國際咨詢
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（5）中國產業：2018年國內半導體用電子特氣市場規模約4.89億美元。經過30多年的發展，我國半導體用電子特氣已經取得了不錯的成績，中船重工718所、綠菱電子、廣東華特等均在12英寸晶圓用產品上取得了突破，并且實現了穩定的批量供應。
廣東華特氣體是國內首家打破高純六氟乙烷、高純三氟甲烷等產品進口制約的氣體公司，并率先實現了近20個產品的進口替代。Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne和Kr/F/Ne等4種混合氣于2017年通過全球最大的光刻機供應商ASML公司的產品認證。目前，公司是我國唯一通過ASML公司認證的氣體公司，亦是全球僅有的上述4個產品全部通過其認證的四家氣體公司之一。公司產品實現了對中芯國際、華虹宏力、長江存儲、臺積電等國際一流代工廠的供貨，并進入了英特爾（Intel）、美光科技（Micron）、德州儀器（TI）、海力士（Hynix）等全球領先的半導體企業供應鏈體系。