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高纯氦气-氮气-氩气-氧气-乙炔-液氧-液氮-特种气体

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特种气体有哪些?分别运用于哪些行业?作用是什么?

特种气体是指在特定领域中应用的对纯度、品种、性质有特殊要求的气体,随着国防工业、科学研究、自动化技术、精密检测(特别是微电子技术)的发展,特种气体成为工业气体市场规模增长新动力,广泛应用于半导体、LED、光纤光缆、医药等新兴行业。

特种气体的分类方式很多种,例如按照气体本身化学成分可分为:硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。按照在集成电路中的作用可分为掺杂气体、外延气体、离子注入气体、发光二极管用气体、刻蚀气体、化学气相沉积(CVD)用气体、载运稀释气体七类。同时,以上分类存在交叉,例如四氯化硅(SiCl4)既属于硅系气体,又属于外延气体,同时在化学气相沉积(CVD)中也存在应用。

特种气体主要包括电子气体、医疗气体、标准气体、激光气体、食品气体、电光源气体等,其中,电子气体广泛用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等电子产业的加工制造过程,主要包括清洗、蚀刻、光刻、外延、掺杂等,是下游行业关键性化工基础材料,被誉为电子产业的“粮食”和“源”,现有单元特种气体260余种,可配制成25000多种混合气体。

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。可以根据客户的不同需求和产品的不同特性,采取不同的工序进行组合。

电子特种气体是仅次于硅片和硅基材料的第二大市场需求半导体材料,电子气体2016年的国内市场需求为48.02亿,占比14%。电子特种气体中高端产品被国外垄断,该领域主要生产厂家有美国气体化工、美国普莱克斯、日本昭和电工、德国林德集团、法国液化空气、日本酸素,合计市场占有率达85%。据全球半导体协会统计,目前常用的电子气体纯气有60多种,混合气80多种。据业内不完全数据统计,从2012年至2016年,国内电子气体企业实际生产销售额占中国晶圆制造电子气市场需求由3.8%增加至25.0%,虽然国内电子气体占比有了大幅的提升,但其生产总量仍然无法满足国内市场需求,电子特种气体品种及产量亟待提升。

在整个行业供应链中,气体原料、装置、运输和客户十分重要,是气体供应商的利润来源。如今气体产品种类繁多,客户对气体产品存在多元化需求,往往在某一终端产品的制造中所需气体种类达几十种以上,出于成本控制、仓储管理、供应稳定等多方考量,客户更愿意在一家气体公司采购,因此希望气体公司覆盖更多的气体种类;此外,下游行业的产品精细化程度不断提高,客户所需的产品定制化特点明显,并希望供应商提供气体运输以及装置处理、检修、洁净、维护等服务,故而对气体公司提出了技术性、专业性、综合性的更高要求。

全球工业气体的市场容量随着工业产业的发展呈现稳步增长的态势,预计2018年全球工业气体容量为1220亿美元,同比上年增长7.96%。由于亚洲新兴国家经济的快速增长,世界工业气体的生产中心向亚洲转移,带动了中国工业气体产业的快速发展;我国工业气体市场规模由2010年的525亿元上升至2017年的1010亿元,年均复合增长率9.80%。随着中国逐步进入经济新常态,工业增长趋于平缓,中国工业气体市场整体增速也由快速增长时期过渡至稳步增长时期。


特种气体行业壁垒较高,潜在进入者主要面临技术壁垒、客户认证壁垒、营销网络与服务壁垒、服务壁垒和资质壁垒。首先,生产特种气体需要经过多项工艺技术和流程的加工,且客户要求高,新进入者很难达到一定水平;其次,下游客户,特别是极大规模集成电路、新型显示面板等精密化程度非常高的下游产业,对气体供应商的选择非常严格,具有长认证周期和客户粘性;此外,气体公司需要投入大量人力物力进行铺点建设,不断扩大营销服务网络,并随着营销服务网络的完善不断促进市场开拓与客户挖掘,从而对潜在进入者提出较高的要求;再者,客户希望供应商能够提供一站式用气服务,且具有多品种、小批量、高频次的特点,对气体公司综合服务能力和配送能力要求较高,而这些需要企业具备深厚的行业积淀以及深刻的行业理解,对新进入者形成了较高壁垒;最后,工业气体属于危险化学品,在其生产、储存、运输、销售等环节均需通过严格的资质认证,部分特定用途的特种气体还需要另外经过专项严格审核才可取得相应用途的产品经营资质。


目前,在特种气体行业,国外的主要生产者为林德集团、液化空气集团、空气化工产品集团、普莱克斯集团、昭和电工等,国内的主要厂商有华特股份、中船重工七一八所、黎明化工研究院、绿菱气体、金宏气体、南大光电等。

中国特种气体于20世纪80年代随着电子行业的发展而逐渐兴起,虽然发展迅速,但如今国内厂商特气产品与国外相比仍较单一,且级别不高。在我国集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等高端领域,海外大型气体公司占据了80%以上的市场份额,尤其在极大规模集成电路、新型显示面板等尖端应用领域,存在较大的进口替代空间。近年来,随着国内特气行业的经验积累、技术进步和政策影响,已逐步实现部分产品的进口替代,预计未来在国内产业升级过程中需要大量使用特种气体,且其原料在国内较容易获得,因此传统的国外公司生产及进口销售的模式已跟不上国内特种气体大规模生产的步伐,预期中国的特种气体会大量国产化。


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