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電子氣體：半導體生產(chǎn)的“血液”，市場需求高速增長

半導體生產(chǎn)的血液，由電子大宗氣體與電子特氣共同組成

電子氣體是運用于電子半導體生產(chǎn)過程中氣體的統(tǒng)稱。品種繁多，需要在純度、雜質含量等技術指標上符合特定要求。主要應用于集成電路、液晶面板、LED、光纖通信、光伏等半導體及電子產(chǎn)品生產(chǎn)領域，按用途分主要包括電子大宗氣體和電子特種氣體。

電子大宗氣體與電子特種氣體的主要區(qū)別在于氣體的品種、氣體用量、應用環(huán)節(jié)、供應模式、合作期限、純度要求等方面。其中，電子大宗的用量較大，一般要求全時供應，因此常以現(xiàn)場制氣的方式由氣體公司向半導體企業(yè)供應；電子特氣品類多但單一用量小，因此采用零售供氣方式供應。電子大宗氣體和電子特種氣體的主要區(qū)別如下表所示：

具體來看，電子大宗氣體主要由氮氣、氦氣、氧氣、氫氣、氬氣、二氧化碳等品類構成。其中，氮氣作為環(huán)境氣、保護氣、清潔氣和運載氣，貫穿半導體的整個工藝流程，用氣量最大，其余氣體品種的用量相對較少。但下游行業(yè)客戶對電子大宗氣體的采購通常是將各類電子大宗氣體作為整體項目選擇單一供應商長期服務。因此，各類電子大宗氣體的市場并不是完全獨立的，目前并沒有針對各類電子大宗氣體單獨的市場數(shù)據(jù)。根據(jù)公司電子大宗氣體總體規(guī)模和公司各類氣體的銷售情況測算，2021 年，氮氣占電子大宗氣體市場規(guī)模的比例約為 74.4%，其余氣體品種占比約為 25.6%。
氦氣由于其的理化性質穩(wěn)定，也被廣泛應用于半導體制造、半導體顯示、低溫超導等領域，并在半導體先進制程中用量更大。但由于我國屬于貧氦國家，我國的氦氣進口依賴度高達 95%以上，我國氣體公司主要通過布局氦罐資源來鎖定上游氦源。

我國氦氣主要依賴進口，通過布局氦罐資源鎖定上游氦源

氦氣最初僅供科研使用，隨著經(jīng)濟發(fā)展，逐漸在下游各領域廣泛應用。氦氣因其化學穩(wěn)定性、良好的滲透能力、液化后的極低溫度， 被用于運載氣、化學氣相沉積制程用氣、蝕刻機制程用氣、泄露測試等。近年來隨著電子行業(yè)的發(fā)展，氦氣在電子半導體領域的應用持續(xù)增加。2020 年，中國用于電子半導體領域的氦氣占比超過 79%。
氦氣在空氣中含量僅為約 5.2ppmv，目前絕大多數(shù)氦氣作為開采天然氣生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品收集，在世界范圍內資源相對有限且不可再生。
2021 年，美國地區(qū)氦氣產(chǎn)能約為 7700 萬標準立方米，全球占比約為 48.13%，卡塔爾產(chǎn)能約為 5100 萬標準立方米，全球占比約為 31.88%，美國與卡塔爾的合計產(chǎn)能占到全球接近 80%，而中國僅占約 0.63%，氦氣資源幾乎完全被美國、卡塔爾等少數(shù)國家擁有。

氦氣的全球供應生態(tài)為：上游氣源地的天然氣工廠負責氦氣開采、提取和純化精煉等環(huán)節(jié)，獲得原料液氦。原料液氦需要儲存于特制的 ISO 液氦冷箱中，且在儲運過程中需要極嚴苛的技術手段對每個環(huán)節(jié)實施監(jiān)測和控制，保證氣體質量及安全，因此中游的儲運和下游的銷售被少數(shù)外資氣體壟斷。液氦儲罐通過海運抵達中國港口，辦理入關手續(xù)后進行分裝，運輸過程中氣化的氣氦增壓裝入高壓管束車，液氦再分裝入液氦杜瓦，再通過汽車運輸至分銷商或者直供用戶，分銷商進一步分裝充入更小的液氦杜瓦或者氦氣瓶后再運輸至用戶。
由此看出，制約氦氣儲運的核心環(huán)節(jié)在于液氦儲罐的數(shù)量，國內氣體公司也通過儲備液氦儲罐來鎖定上游氦源。目前液氦儲罐的設計和制造主要集中在美、日、德等國的少數(shù)企業(yè)手中。而由于技術保護、貿(mào)易壁壘等方面原因，我國遲遲未能突破批量自產(chǎn)液氦儲罐。
2022 年 5 月 19 日，中集集團旗下中集安瑞科宣布，其控股子公司張家港中集圣達因近日成功自主研發(fā)了國內首臺 40 英尺液氦罐式集裝箱，該產(chǎn)品按照 ASME 標準設計制造，通過了 BV 船級社的液氦低溫型式試驗和道路運輸試驗等各項嚴格測試，并獲得了 BV 船級社產(chǎn)品證書，各項指標性能表現(xiàn)優(yōu)異，已具備上市條件，填補了國內液氦儲運產(chǎn)品的空白。
2023 年 5 月 18 日，中集安科瑞與金宏氣體簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，雙方將圍繞氦氣運輸一站式解決方案展開戰(zhàn)略合作，共同開拓液氦產(chǎn)業(yè)鏈的市場合作機會。
根據(jù)協(xié)議，金宏氣體將向中集安瑞科批量采購一批液氦罐箱，用于液氦的存儲、運輸和分配。通過本次戰(zhàn)略合作框架協(xié)議的簽訂，雙方將建立深入交流和溝通機制，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，打造更完善一站式氦氣進口產(chǎn)業(yè)鏈，助推國內氦氣自主可控，打破外資壟斷局面。

由于氣源地高度集中、供應鏈高度壟斷等特點，氣源地產(chǎn)能、地緣政治、海運設施、天氣因素、海關政策等因素的細微變動，均可能導致氦氣供應穩(wěn)定性的劇烈波動，價格波動受供給影響較大。2021 年 7 月，美國土地管理局下屬大型氦濃縮廠開始了為期 4 個月的檢修，氦氣供應市場開始出現(xiàn)了緊張情緒。
2022 年 2 至 3 月，卡塔爾實施氦氣工廠維護，減少產(chǎn)量，加之 2022 年 2 月開始的俄烏沖突導致俄羅斯阿穆爾氣源地供氣延遲，進一步加劇了供應緊張形勢。2022年，國內氦氣進口價格出現(xiàn)明顯上漲。后續(xù)隨著進口渠道的不斷拓展，氦氣產(chǎn)品進口量不斷增加，卡塔爾、北美、俄羅斯等地氦氣貨源不斷涌入國內市場，氦氣價格開始逐步下行，回落至 1400-1500 元/瓶的價格區(qū)間。后市氦氣價格或將呈現(xiàn)出穩(wěn)中下行的情形。

中國屬于貧氦國家，且國內氣源勘察起步晚、程度低，只開展了一些綜合性的調查研究，針對性的鉆探工作較少。近年調查研究發(fā)現(xiàn)，中國氦氣資源分布廣泛、層位眾多，分區(qū)分帶富集特征明顯，具有良好的資源潛力。目前，全球范圍內已探明的具有工業(yè)開發(fā)利用價值且具有較大規(guī)模儲量的富氦天然氣藏均位于板內及邊緣隆起帶上，中國西部塔里木、四川、鄂爾多斯、柴達木等大型疊合盆地邊緣隆起發(fā)育，已發(fā)現(xiàn)多個富氦天然氣藏，具有廣闊的勘探前景。但目前看，受限于缺少針對性的鉆探工作，我國氦氣提取成極高、經(jīng)濟價值有限，目前國內工業(yè)用氦進口依存度高達 95%以上。
2020 年，我國氦氣進口主要來自林德、法液空、空氣化工等六大外資企業(yè)。其中，2020 年 3 月，廣鋼氣體取得了林德氣體和普萊克斯合并時國家反壟斷要求剝離的氦氣業(yè)務，其上游氣源主要包括澳大利亞達爾文、卡塔爾、俄羅斯阿穆爾等，2020年，廣鋼氣體在國內市場份額達到 10.1%，是第五大氦氣供應公司。

電子大宗市場規(guī)模持續(xù)提升，在集成電路制造領域應用廣泛

TMT 領域飛速發(fā)展，鑄就電子大宗氣體高成長賽道。在 5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等終端應用的帶動下，集成電路制造技術從遵循摩爾定律到超越摩爾定律發(fā)展，先進技術節(jié)點取得的突破性進展，對上游諸如電子大宗氣體等半導體材料的需求與日俱增。根據(jù) TECHCET 數(shù)據(jù)，全球電子氣體市場規(guī)模由 2017 年的 51.77 億美元增長至 2021 年的 62.51 億美元，預計 2025 年全球電子氣體市場規(guī)模將超過 80 億美元，CAGR 達 5.70%；其中，全球電子大宗氣體市場規(guī)模由 2017 年的 14.86 億美元增長到 2021 年的 17.13 億美元，預計 2025 年全球電子大宗氣體市場規(guī)模將超過20 億美元，CAGR 達 4.05%。

在國家政策的支持下，國內電子氣體產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模。隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需配套技術、
原料、工程越來越成熟，人才儲備和知識產(chǎn)權布局收效明顯，我國電子氣體產(chǎn)品
不斷得到下游客戶的廣泛認可，這在根本上提高了實現(xiàn)材料本地化發(fā)展的源動力。
此外，結合本地化物流、倉儲、服務等優(yōu)勢，推動了我國半導體產(chǎn)業(yè)自主、快速
發(fā)展。隨著全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈向國內轉移，我國電子氣體市場規(guī)模增速為全球電
子氣體增速 2 倍。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，我國電子氣體市場規(guī)模由 2017 年的 168.3 億
元增長至2021年的281.8億元，預計 2025年將增長至438.6億元，CARE達 12.72%。
其中，電子大宗氣體市場規(guī)模由 2017 年的 59 億元增長到 2021 年的 86 億元，預
計 2025 年中國電子大宗氣體市場規(guī)模將超過 122 億元，CAGR 達 9.51%。

電子大宗氣體下游應用領域包括集成電路制造、半導體顯示、 光纖通信等行業(yè)。
電子大宗氣體和電子特種氣體在電子半導體領域的用量可通過在成本的占比計算。在集成電路制造、半導體顯示等生產(chǎn)環(huán)節(jié)更多、生產(chǎn)要求更嚴苛、制程更先進的細分領域，電子大宗氣體占全部氣體成本的比例更高。具體情況如下：

電子大宗氣體供應外資巨頭占主導地位，國內大型氣體公司嶄露頭角

隨著全球經(jīng)濟發(fā)展，下游行業(yè)需求驅動，全球電子大宗氣體市場規(guī)模的不斷擴大，逐漸形成了如林德氣體、液化空氣、空氣化工等全球性的外資氣體公司。外資氣體公司擁有百年技術及市場積累，同時通過并購整合，已成為全球主要工業(yè)氣體供應商。國內市場方面，外資氣體公司在中國工業(yè)氣體市場進入較早，憑借全球的業(yè)務布局及先進的技術，在一定時期內主導了中國電子大宗氣體的市場供應。

隨著國內氣體公司在設備、技術、服務、團隊上的不斷發(fā)展與積累完善，國內氣體公司逐漸在電子大宗氣體領域獲得下游客戶的認可。2018 年廣鋼氣體拿到了第一單電子大宗氣體現(xiàn)場制氣項目，后我國在電子大宗氣體領域逐漸打破外資壟斷的局面，在國內電子半導體領域新建配套電子大宗氣站的項目中形成以林德氣體、液化空氣、空氣化工三大外資氣體公司與廣鋼氣體“3+1”的競爭局面。根據(jù)廣鋼氣體招股說明書，自 2018 年公司中標第一單電子大宗氣體現(xiàn)場制氣項目起至2022 年 9 月，在國內電子半導體領域新建配套電子大宗氣站的項目中，公司中標產(chǎn)能占比達到 25.4%，排名第一；其中，在 2022 年 1-9 月新建配套電子大宗氣站的項目中，公司中標產(chǎn)能占比高達 48.2%。
存量市場方面，根據(jù) SEMI 統(tǒng)計，2022 年我國電子大宗氣體市場規(guī)模約為 95 億元，根據(jù)廣鋼氣體 2022 年年報披露數(shù)據(jù)，電子大宗氣體板塊營業(yè)收入達到 9.67 億元，市占率超 10%。此外，金宏氣體也與 2021 年 11 月拿下北方集成創(chuàng)新中心 12 億電子大宗氣體訂單，并于 2023 年 4 月拿下無錫華潤上華 8.5 億電子大宗氣體訂單，開啟了成熟晶圓代工廠的電子大宗氣體業(yè)務。目前金宏氣體已簽電子大宗氣體訂單總額也已超過 40 億元人民幣。未來隨著國內企業(yè)逐漸在技術、團隊、服務上不斷完善，未來國內電子大宗市場中國產(chǎn)化率將進一步提升。

電子大宗氣體以現(xiàn)場制氣方式生產(chǎn)供應，向客戶收取固定氣價與變動氣價

電子大宗氣體多采用現(xiàn)場制氣方式供應，持續(xù)盈利性強

由于半導體客戶對電子大宗氣體供應穩(wěn)定性及使用需求量要求較大，多采用現(xiàn)場制氣的方式供應，項目持續(xù)盈利能力強。不同氣體種類及氣體用量決定了其的供應方式，對于用氣規(guī)模小的客戶可采用零售方式供應，氣體公司一般需要自建物流體系并獲取危化品運輸相關資質，通過車隊將氣瓶或儲罐運輸至客戶端。晶圓廠及顯示面板等半導體及泛半導體領域客戶對氣體需求穩(wěn)定且用氣量較大，瓶裝供氣方式無法滿足客戶需求，一般采用現(xiàn)場制氣模式。
零售供氣-瓶裝氣：

對于用氣需求量小的客戶，氣體供應商將從上游采購或自產(chǎn)的氣體利用自身分裝設備經(jīng)過充裝等工藝分裝在氣瓶、杜瓦瓶或不同容積的氣瓶中。受到運輸成本的制約，瓶裝氣的銷售半徑一般不超過 50 公里，因此瓶裝氣市場呈現(xiàn)出小而散的區(qū)域性特征。絕大多數(shù)分散在各地的氣體充裝站主要是以將業(yè)態(tài)氣體氣化并充裝為主，自身不生產(chǎn)氣體，大多從上游如杭氧、盈德等大型氣體&設備廠家購買。
零售供氣-儲槽氣：

對于用氣量中等的客戶，可采用儲槽氣的方式供應。使用專用的低溫業(yè)態(tài)儲罐包裝容器將氣體分裝，供客戶按需氣化使用。在物流運輸方面，一般采用槽車進行運輸補充，因此可以攤薄運輸成本，銷售半徑擴展到 200 公里左右，但也具有一定的區(qū)域性特征。液態(tài)氣體模式初期投入相對較大，進入門檻高，市場集中度高于瓶裝氣體。

現(xiàn)場制氣：

現(xiàn)場制氣模式由氣體供應商投建制氣設備，并負責全期用氣服務管理，前期投入最大，市場集中度最高?，F(xiàn)場制氣項目公司和客戶會依據(jù)用氣需求、設備建設投入、當?shù)貧鈨r、回收期等因素簽訂一個 10-20 年照付不議協(xié)議，收入分為固定收費以及變動氣費。由于現(xiàn)場制氣模式合同期較長且項目期間的氣費照付不議，因此合同期間能夠保證供應穩(wěn)定的現(xiàn)金流入，增強了業(yè)務的抗周期屬性。
由鋼瓶氣到現(xiàn)場制氣，公司對于單體項目的供應量逐步增加，而對于項目的管理密度則逐漸降低。

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