特种气体专题报告：电子工业“血液”，国产化势在必行.pdf

请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 Table_Industry 证券研究报告 /专题研究报告 2020 年 6 月 28 日 化工 特种气体专题报告： 电子工业 “血液” ， 国产化势在必行 Table_Main Table_Title 评级： 买入 （维持） 分析师：谢楠 执业证书编号： S0740519110001 Email： xienanr.qlzq 分析师： 张波 执业证书编号 ： S0740520020001 S0740520020001 Email： zhangbor.qlzq Table_Profit 基本状况 上市公司数 334 行业总市值 (百万元 ) 29837.3 行业流通市值 (百万元 ) 24309.3 Table_QuotePic 行业 -市场走势对比 公司持有该股票比例 Table_Report 相关报告 Table_Finance 重点公司基本状况 简称 股价(元 ) EPS PE 评级 2019 2020E 2021E 2022E 2019 2020E 2021E 2022E 雅克科技 48.34 0.63 0.83 1.04 1.38 77 58 46 35 买入 华特气体 89.45 0.60 0.86 1.11 1.27 149 104 81 70 买入 昊华科技 20.07 0.59 0.66 0.76 0.86 34 30 26 23 买入 金宏气体 47.56 0.49 0.38 0.43 0.49 97 125 111 97 - 和远气体 24.26 0.70 0.66 0.83 - 35 37 29 - - 南大光电 42.79 0.14 0.20 0.27 0.34 306 214 158 126 - 备注 盈利预测 采用 wind 一致预期 Table_Summary 投资要点 特种气体：现代工业“粮食”。 特种气体是工业气体中的一个新兴门类，是随着近年来国防工业、科学研究、自动化技术、精密检测，特别是微电子技术的发展而发展起来的，从应用领域划分，可以划分为电子气体、高纯气体、标准气体。广义的“电子气体”指可用于电子工业生产中使用的气体，是最重要原材料之一，可以分为电子特种气体和电子大宗气体，电子气体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”。 产能转移， 下游 行业 快速发展。 特种气体广泛应用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆、新能源汽车、航 空航天、环保 和 医疗等新兴产业领域 。集成电路领域，中国大陆集成电路销售规模从 2158 亿元迅速增长到 2018 年的 6531 亿元，复合增速为 20.27%，远超全球其他地区；显示面板领域，根据 IHS 预测， 2016 年 -2025 年全球新型显示面板需求面积的 CAGR 预计将达 4%，到 2025 年增长至 2.66 亿平方米。 特气市场持续增长。 全球特种气体市场保持平稳增长态势， 其中亚太地区特种气体需求增长最快，预计 2020 年市场规模将达到 168 亿美元，占全球特气比重提升至 25.80%。 我国特气市场 规模由 2010 年 118.14亿元增长至 2018 年 296.49 亿元， CAGR 为 12.19%，预计 2024 年市场规模可达 1087 亿元；电子特气市场规模由 2010 年 38.99 亿元增长至 2018年 121.56 亿元，预计到 2024 年我国电子特气市场规模达到 230 亿元。 外企寡头垄断， 国产化势在必行 。 电子特气行业具有较高的进入壁垒，空气化工、林德集团、液化空气和大阳日酸等四大公司控制着全球 90%以上的市场份额， 呈现 寡头垄断的 格局 。在国内市场，海外四大气体巨头控制了我国电子特气市场 88%的份额，国内气体公司市场份额合计 仅占 12%，国内企业占比较低。 目前国内 雅克科技、 中船重工 718 所、华特气体、昊华科技等企业陆续突破 ，未来有望逐渐实现进口替代 。 投资建议 。 随着 下游 半导体 行业转移， 相关 企业有望快速放量 ， 建议关注 雅克科技、 华特气体 、昊华科技、金宏气体、和远气体、南大光电等 。 风险提示事件： 特种气体 研发不及预期， 下游客户认证不及预期 。 股票报告网整理nxny请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 2 - 专题研究报告 内容目录 特种气体概况 . - 5 - 工业气体：工业 “ 血液 ” . - 5 - 特种气体：现代工业 “ 粮食 ” . - 5 - 电子气体：电子工业 “ 血液 ” . - 7 - 电子气体地位日益凸显 . - 7 - 电子特气在电子产业的应用 . - 9 - 下游需求旺盛，引领特气行业高增长 . - 11 - 下游产业发展迅速，引领特气行业高增长 . - 11 - 气体市场持续发展 . - 14 - 外企寡头垄断，国产化势在必行 . - 18 - 行业具有较高的进入门槛 . - 18 - 外企寡头垄断，市场高度集中 . - 18 - 政策大力支持，国产化势在必行 . - 19 - 相关上市公司 . - 22 - 华特气体：特种气体国产化先行者 . - 22 - 昊华科技：电子特气行业领军者 . - 23 - 金宏气体：国内气体行业民营龙头 . - 24 - 和远气体：华中知名民营专业气体企业 . - 25 - 雅克科技：半导体新材料龙头企业 . - 26 - 南大光电：国内电子材料行业领军企业 . - 28 - 风险提示 . - 30 - 股票报告网整理nxnyqVzVdWhZqUpPtRbRcM6MtRpPoMrRiNmMsMjMtRwP8OpOpRuOsOnPuOmNoR请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 3 - 专题研究报告 表目录 图 1：工业气体产业链及分类 . - 5 - 图 2：中国特种气体行业发展历程 . - 6 - 图 3：特种气体主要品种及发展情况 . - 6 - 图 4： 2018 年中国特种气体下游细分领域占比 . - 7 - 图 5：电子特种气体分类 . - 7 - 图 6：国内主要电子气体纯度 . - 8 - 图 7：各电子领域特种气体和大宗气体成本占比 . - 8 - 图 8：半导体产业材料市场规模占比 . - 8 - 图 9：中国电子特气下游需求结构 . - 9 - 图 10：硅片制造前端工艺 . - 10 - 图 11：电子特气在半导体制造中的应用 . - 10 - 图 12：电子特气在太 阳能电池中的应用 . - 10 - 图 13：全球半导体市场区域结构 . - 11 - 图 14： 2016-2018 年全球集成电路市场规模（亿美元） . - 11 - 图 15：全球半导体市场及增速 . - 12 - 图 16：我国集成电路市场销售额及增长情况 . - 12 - 图 17：全球大尺 寸面板（ 7G-11G）占比 . - 12 - 图 18：全球大尺寸面板产能统计（百万平方米 /年） . - 12 - 图 19： 2018-2025 年 LCD 市场格局情况与预测 . - 13 - 图 20： 2018-2025 年 OLED 市场格局情况与预测 . - 13 - 图 21：我国光伏新增并网装机量及增长率 . - 13 - 图 22：新增装机量占全球比重 . - 13 - 图 23：全球工业气体市场规模 及增速 . - 14 - 图 24：中国工业气体市场规模及增速 . - 14 - 图 25：工业气体下游应用领域消费占比情况 . - 14 - 图 26：工业气体细分市场及特点 . - 14 - 图 27：全球特种气体市场规模及增速 . - 15 - 图 28：全球特种气体市场规模及增速预测 . - 15 - 图 29：全球各区域特 种气体市场规模占比区域分布 . - 15 - 图 30：中国特种气体市场规模及增速 . - 16 - 图 31：中国特种气体市场规模及增速预测 . - 16 - 图 32：我国电子特气市场规模及增速 . - 16 - 图 33：我国电子特气市场规模及增速预测 . - 16 - 股票报告网整理nxny请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 4 - 专题研究报告 图 34：我国电子特气市场规模占特种气体比例 . - 17 - 图 35：我国特种 电子气体行业细分市场规模（亿元） . - 17 - 图 36：特种气体的主要生产工序 . - 18 - 图 37：国内外主要特种气体公司 . - 19 - 图 38：全球电子特气行业市场竞争格局 . - 19 - 图 39：我国电子特气行业市场竞争格局 . - 19 - 图 40：行业主要产业政策 . - 20 - 图 41：我国特种气体进出口规模 . - 21 - 图 42：我国特气行业规模以上企业数量及增长情况 . - 21 - 图 43：华特气体营业收入及增速 . - 22 - 图 44：华特气体归母净利润及增速 . - 22 - 图 45：昊华科技营业收入及增速 . - 23 - 图 46：昊华科技归母净利润及增速 . - 23 - 图 47：重组后昊华科技营 收占比 . - 24 - 图 48：重组后昊华科技毛利结构 . - 24 - 图 49：金宏气体营业收入及增速 . - 25 - 图 50：金宏气体归母净利润及增速 . - 25 - 图 51：和远气体营业收入及增速 . - 26 - 图 52：和远气体归母净利润及增速 . - 26 - 图 53：和远气体营收占比 （分产品） . - 26 - 图 54：和远气体毛利率（分产品， %） . - 26 - 图 55：雅克科技营业收入及增速 . - 27 - 图 56：雅克科技归母净利润及增速 . - 27 - 图 57：雅克科技营业收入占比（分产品， %） . - 27 - 图 58：雅克科技毛利结构（分产品） . - 27 - 图 59：南大光电营业收入 及增速 . - 28 - 图 60：南大光电归母净利润及增速 . - 28 - 图 61：南大光电营业收入占比（分产品， %） . - 28 - 图 62：南大光电毛利结构（分产品） . - 28 - 股票报告网整理nxny请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 5 - 专题研究报告 特种气体概况 工业气体：工业 “ 血液 ” 工业中，把常温常压下呈气态的产品统称为工业气体。工业气体是现代工业的基础原材料，在国民经济中有着重要的地位和作用，工业气体行业原材料是空气、工业废气、基础化学原料等，其上游行业是气体分离及纯化设备制造业、基础化学原料行业、压力容器设备制造业等。下游领域包括集成电路、液晶面板、 LED、光纤通信、光伏、医疗健康、节能环保、新材料、新能源、高端装备制造等新兴行业以及冶金、化工、机械制造等传统行业，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”。 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，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 。 图 1： 工业气体产业链及分类 资料来源： 金宏气体招股说明书、中泰证券研究所 特种 气体： 现代工业“粮食” 特种气体是工业气体中的一个新兴门类，是随着近年来国防工业、科学研究、自动化技术、精密检测，特别是微电子技术的发展而发展起来的。 20 世纪 80 年代，电子产业的兴起推动特种气体的需求提高，外资开始通过收购、新设等方式建立气体公司进入中国气体市场，向国内气体用户提供气体产品，随着气体供应商供气模式的引入，国内企业原有的气体车间、气体厂 和 供气站等纷纷发展为独立的气体公司，国内特种气体市场逐步发展起来。 股票报告网整理nxny请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 6 - 专题研究报告 图 2： 中国特种气体行业发展历程 资料来源： 前瞻产业研究院 、中泰证券研究所 从 应用领域划分，特种气体主要有电子气体、高纯气体 和 标准气体三种 ， 广泛应用于电子半导体、化工、医疗、环保 和 高端装备制造等领域。其中，电子气体是指用于半导体及其它电子产品生产的气体 ， 目前，我国电子气体品种基本齐全，但数量和质量与发达国家相比，尚有较大差距 ； 高纯气体通常指利用现代提纯技术能达到的某个等级纯度的气体， 对于不同类别的气体，纯度指标不同 ，大多用于超大规模集成电路及分离器件、光电子等高科技领域；标准气体严格意义上应称为标准校正气体，是一种高度均匀，稳定性良好和量值准确的气体，可分为单元标准气体和多元标准气体，目前标准气基本满足了我国石油、化工、环保、传感器校核等诸多领域的需求 ， 但对活性较强的标准气，国内尚无 法彻底解决量产问题。 图 3： 特种气体主要品种及发展情况 资料来源： 2018 年工业气体行业趋势分析未来将呈现六大变化 、中泰证券研究所 在 2018 年 我国特种气体年销售额中，电子行业约占 41%，石油化工约占 39%， 医疗环保约占 10%，其它约占 10%。 名称 主要品种 发展情况氢化物：超纯氨、硅烷、磷烷、砷烷、氢化锑氟化物：六氟化硫、三氟化氮、三氟化硼、五氟化磷、四氟化硅碳氟化合物：四氟化碳、六氟乙烷等高纯气体N 2 、O 2 、H 2 、H e 、A r 、C O 2 主要等，纯度5 N （9 9 . 9 9 9 % ）高纯气体大多用于超大规模集成电路及分离器件、光电子等高科技领域。当前国内公司主要靠精馏分离制备高纯气，国外公司在制备某些高纯气体时采用吸附剂净化的方法，实现了常压净化和高压提纯充瓶。国内企业的提纯技术有待提高。单元标准气体多元标准气体：由两种或两种以上组分气配制而成电子气体目前，我国电子气体品种基本齐全，但数量和质量与发达国家相比，尚有较大差距。随着半导体和微电子工业的迅猛发展，对电子气体的品种、数量、质量及纯度提出了更高的要求。标准气体目前标准气基本满足了我国石油、化工、环保、传感器校核等诸多领域的需求。但对活性较强的标准气，国内尚无法彻底解决量产问题，如氯标气、氟化氢标气、氯化氢标气、丙烯醛标气等。股票报告网整理nxny请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 7 - 专题研究报告 图 4： 2018 年 中国特种气体下游细分领域占比 资料来源： 前瞻产业研究院 、中泰证券研究所 电子气体：电子工业 “ 血液 ” 广义的“电子气体”指可用于电子工业生产中使用的气体，是最重要原材料之一，狭义的“电子气体”特指可用于电子半导体领域生产的特种气体。电子气体可以分为电子特种气体和电子大宗气体。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”。 图 5： 电子特种气体分类 资料来源： 金宏气体 招股说明书 、中泰证券研究所 电子气体地位日益凸显 近年来， 随着电子工业的快速发展，电子气体在半导体行业中的地位日益凸显。 在微电子、光电子器件生产过程中，从单个芯片生成到最后器件的封装，几乎每一步、每41%39%10%10%电子半导体 化工 医疗环保 其他类别 用途 主要产品化学气相沉积（C V D ）氨气、氦气、氧化亚氮、 T E O S （正硅酸乙酯）、T E B （硼酸三乙酯）、 T E P O （磷酸三乙酯）、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、氙气等光刻胶印刷 氟气、氦气、氪气、氖气等扩散 氢气、三氯氧磷等刻蚀氦气、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、磷化氢、砷化氢等电子大宗气体环境气、保护气、载体 氮气、氧气、氩气、二氧化碳等电子气体分类电子特种气体股票报告网整理nxny请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 8 - 专题研究报告 一个环节都离不开电子气体，在不同的电子应用领域中，电子特种气体和电子大宗气体的成本占比略有不同。其中，集成电路领域，电子特种气体和电子大宗气体各自占比50%。电子气体的质量很大程度上决定了半导体器件性能的好坏。电子气体纯度每提高一个数量级，都会极大地推动半导体器件质的飞跃。 图 6：国内主要电子气体纯度 图 7： 各电子领域特种气体和大宗气体成本占比 资料来源： 我国电子气体发展概况 、中泰证券研究所 资料来源： 金宏气体 招股说明书 、中泰证券研究所 电子气体是仅次于大硅片的第二大市场需求半导体材料，电子气体在 2016 年的半导体材料市场占比达 14%。随着半导体产业的发展，电子气体市场也随之增长。 图 8： 半导体产业材料市场规模占比 资料来源： SEMI、金宏气体招股说明书 、中泰证券研究所 电子特种气体的下游应用领域主要为电子半导体领域，具体又分为光伏、光纤通信、LED、液晶面板 和 集成电路，电子特气市场需求与下游产业景气度关联度较高。 2018 年中国集成电路、显示面板、光伏三大下游对电子特气的需求占比超过 90%。 纯度 气体名称6N以上 H 2 、 N 2 、 He 、 N 2 O 、 NH 35N以上 N 2 、 Ar 、 Ne 、 He 、 PH 3 、 A sH 3 、 O 24N以上C 2 H 4 、 CH 4 、 C 3 H 8 、 HCl 、 SO 2 、 Si H 4 、 Kr 、B 2 H 6 、 Cl 2 、 H 2 S 、 BF 3 、 SF 6 、 CF 4 、 CO3N以上 C 3 H 6 、 n- C4 H 10 、 i-C 4 H 10 、 NO 、 HF 、 CCl 3 F2.5N以上 CH 2 C 12 、 CH 3 Br 、 CH 3 F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%33%14%13%6%7%4%3%7%13%大硅片 电子气体 光掩膜光刻胶 光刻胶配套试剂 湿化学品溅射靶材 抛光液和抛光垫 其他材料股票报告网整理nxny请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 9 - 专题研究报告 图 9： 中国电子特气 下游 需求结构 资料来源： 前瞻产业研究院 、中泰证券研究所 电子特气在电子产业的应用 1） 电子 气体在集成电路领域 的 应用 特种气体是半导体材料制造过程不可缺少的基硅性 支撑材料，处于半导体产业链的上游，被称为半导体的“源”，主要应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。 化学气相沉积 (CVD)： 是通过气体混合的化学反应，在硅片表面沉积一层固体膜的工艺，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。化学气相沉积常用的特种气体包括 :SiH4、 DCS、 TCS、 SiCl4、 TEOS、 NH3、N2O、 WF6、 H2、 O2。 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，刻蚀的目的是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形，可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。硅片的刻蚀气体主要是氟基气体，包括 CF4、 CF4/O2、 SF6、 C2F6/O2、 NF3 等，但由于其各向同性，选择性较差，因此改进后的刻蚀气体通常包括氯基 (Cl2)和溴基 (Br2、 HBr)气体。铝和金属复合层的刻蚀通常采用氯基气体，如 CCl4、 Cl2、 BCl3 等。 掺杂： 是将需要的杂质掺入特定的半导体区域中，以改变半导体电学性质，形成pn 结、电阻、欧姆接触等。常用的三价掺杂气体有 B2H6、 BBr3、 BF3 等，常用的五价掺杂气体有 PH3、 POCl3、 AsH3、 SbCl5等。 42%37%13%8%集成电路 显示面板 光伏 L E D股票报告网整理nxny请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 10 - 专题研究报告 图 10： 硅片制造前端工艺 图 11： 电子特气在半导体制造中的应用 资料来源： 特种气体在电子行业中的应用 、中泰证券研究所 资料来源： 特种气体在电子行业中的应用 、中泰证券研究所 2） 电子 气体显示面板 领域 应用 薄膜晶体管（ TFT）和液晶显示器（ LCD）具有体积小、重量轻、低辐射、低耗电量、全彩化、速度快、对比度和亮高、屏幕观察角度大、分辨率高等优点，是目前主流的平面显示设备。 TFT/LCD 的生产包括 TFT 阵列 (包括薄膜、光刻、刻蚀 )、彩色滤光片 (包括黑矩阵膜、红绿蓝膜、透明导电层 )、面板、模组等工序。薄膜工序，通过化学气相沉积，在玻璃基板上沉积 SiO2、 SiNx、 a2Si、 n 型 a2Si 薄膜，使用的特种气体有 SiH4、PH3、 NH3、 NF3 等；干法刻蚀工序，在等离子气态氛围中选择性腐蚀基材，通常采用 SF6、HCl、 Cl2 等气体。 3） 电子 气体在 太阳能电池中的 应用 太阳能电池分为晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池分为非晶硅(a-Si)薄膜和非晶 /微晶硅 (a-Si/ c-Si)叠层薄膜。晶体硅电池片生产中的扩散工艺用到 POCl3 和 O2， 减反射层 PECVD 工艺用到 SiH4、 NH3，刻蚀工艺用到 CF4； 非晶硅太阳能电池在 LPCVD 沉积 TCO 工序用到 DEZn、 B2H6； 非晶 /微晶硅沉积工序用到 SiH4、 PH3/H2、TMB/H2、 CH4、 NF3 等。 图 12： 电子特气在 太阳能电池中 的应用 资料来源： 特种气体在电子行业中的应用 、中泰证券研究所 制造流程 原理 所需电子气体CVD化学气相沉积( C V D ) 是通过气体混合的化学反应, 在硅片表面沉积一层固体膜的工艺。SiH 4 、D C S 、T C S 、S i C l 4 、T E O S 、N H 3、N 2 O 、W F 6 、H 2 、O 2 等刻蚀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，刻蚀的目的是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形。硅片刻蚀气体：主要是氟基气体, 包括C F 4 、C F 4 /O