长风破浪，电子特气国产化崛起正当时.pdf

请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 行 业 相 关股 票 股票 股票 EPS PE 投资 评级 代码 名称 2019 2020E 2021E 2019 2020E 2021E 上期 本期 688268.SH 华特气体 0.61 0.79 1.02 142.23 109.94 85.19 - - 688106.SH 金宏气体 0.49 0.39 0.49 78.26 103.4 81.84 - - 300346.SZ 南大光电 0.14 0.2 0.23 301.92 207.16 182.39 - - 600378.SH 昊华科技 0.59 0.65 0.75 37.45 34.04 29.42 - - 资料来源：德邦研究所 （注：以上数据采用 Wind 一致预期） Table_Main 证券研 究报 告 | 行业深 度 报告 2020 年 08 月 11 日 其他化学制品 优 于大 市 （首次 ） 证 券 分 析师 雷涛 资 格编号 ：S0120518060001 邮 箱：leitao tebon 联系人 市场表现 资料来源 ：聚源 数据， 德邦研 究所 相关研究 行 业深度 报告 长 风 破浪 ， 电子 特 气 国 产 化崛 起 正当 时 Table_Summary 投 资要 点： 电 子 特 气 是 电 子 工 业 的 血 液 ， 在 半 导 体 生 产 中 至 关 重 要 。 电 子 特 气 是 广 泛 应 用 于 电 子工业 生产过 程中 的 工业气 体 ， 常用 于 薄膜 、 刻 蚀、 掺 杂、 气相 沉积、 扩散 等工 艺 ， 是至关 重要的 原材料 。 电 子特气 的 质量 稍有差 池 ， 轻 则导致 半导体 产品质 量不 过 关 ， 重则 扩散污 染整 sss 条 产品线 ， 甚至报 废， 造成巨 额损失 。 因此， 电子 特气 在 电子工 业中的 作用举 足轻重 ，是名 副其实 的“电 子工业 的血液 ” 。 电 子 特 气 市 场 广 阔 ， 增 长 稳 定 ， 中国区 的增速为 全 球 的 三 倍 。 过 去 十 几 年 ， 半 导 体 产业、 半 导体材 料产业、 电 子特气 产业 在 全球范围 的年 化复合 增速 均 在 5-6% 左 右， 而 中 国区的 增速则 分别超 过 20% 、10% 和 15% ，为 世界整 体增速 的 2-4 倍。 我们 认为 在未来 五年内 ， 全球 电子特 气产业 将跟随 半导体 产业同 步稳定 发展 ， 年化 复 合增速 约为 6%，到 2024 年 市场规 模将超 过 60 亿 美元 ； 而中国 对半 导体产 业链 的 大手笔 投资 ， 将驱 动国内 特 气行业 的发展 继续领跑 全球 ， 我 们预计 这一市 场规模 将 以年化 11% 的速 度继 续增长 ， 到 2024 年 达到 230 亿元 ， 相比 2018 年 接近 翻倍 。 外 资 巨 头垄 断 中国 电 子特 气市 场 近 九成 份 额 ， 国 产 替代初露曙光。 美国空气化 工、 法 液 空 、 新 林 德 、 日 本 大 阳 日 酸 四 大 巨 头 总 计 占 据 了 世 界 电 子 特 气 市 场 份 额 的 94% ， 我 国 电子 特气 市场 份额 的 88% ，而 我国 最优 秀的 特气 公司 在国 内的 市场份 额 都没有 超过 3% 。经过 国家 科研院 所和龙 头企业 数十年 的苦心 研发， 华特气 体、 金 宏气体 等国产 特气公 司 终于 率先突 破了 外 资巨头 的技术 垄断 ， 主 力产品 达到甚 至 超 过国际 领先水 平， 并实 现了 对下游 集成电 路、 面板、 光 伏厂商 的常态 供应 。 外国 气 体公司 在华的 垄断局 面已经 松动， 特气市 场将迎 来越来 越多的 中国“ 芯”势 力 。 正 视 差 距 ， 千 里 之 行 始 于 足 下 ； 壁 垒 高 企 ， 弯 道 超 车 道 阻 且 长 。 尽 管 国 产 特 气 公 司 已经完 成了从 0 到 1 的突破 ， 但 不可忽视 的是 ， 在 特气 体系的 多样性 、 完 整性 ， 以 及综合 服务能 力等方 面，我 们与跨 国气体 公司仍 然 存在 相当的 差距， 从 1 到 10 的 路可能 会更难 走。国 产特气 公司 必须 持之 以恒地 大力投 入 气体 研发与 产能建 设 ， 主 动挖掘 客户需 求 ， 紧跟 产业 前沿， 并 且不断 迭代技 术， 降 本增效； 还必须 加强科 研 型、 服务 型人才 队伍的 建设， 提升综 合服务 能力； 以及 借助资 本的力 量， 对当 前 尚 处于起 步阶段 的中国 特气行 业进行 整合， 方能实 现对气 体巨头 的弯道 超车。 推 荐 关 注 国 内 电 子 特 气 产 业 的 龙 头 公 司 。 比 如 国 内 氟 代 烷 烃 龙 头 ， 光 刻 气 通 过 ASML 认证的 华 特 气体 ； 国内 超纯氨 市场占 有率超 过 50% 的金宏气体； 国内磷 烷、 砷 烷龙头 ，南京 大学 863 项 目孵化 的 南 大 光电 ；化工部 旗下研 究院， 六氟化 硫龙 头昊华科技；以及中 船重工 718 所 旗下 非上市 公司， 三氟化 氮、六 氟化钨 龙头 派 瑞特气。 风 险 提 示： 半导体 产业投 资锐 减、 晶 圆厂投 产不及 预期、 公司产 能投放 速度不 及预 期 、客户 认证进 度不及 预期 -11% 0% 11% 22% 33% 44% 55% 66% 2019-08 2019-12 2020-04 其他化学 制品 沪深300 行业深度报告 2 / 30 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内 容目 录 1. 电 子工 业的 血液 电子 特气 . 5 1.1. 品 种 庞杂、 功能多 样，不 可或缺 的关键 材料 . 6 1.2. 气 体 工业百 年，垄 断格局 已成 . 7 1.3. 市 场 广阔， 电子特 气前途 光明 . 8 1.4. 腾 飞 前夜， 国产特 气蓄势 待发 . 10 1.5. 国 家 意志加 持，电 子特气 国产化 提速 . 13 2. 打 破巨 头垄断 ，特气 行业 迎来中 国 芯 势力 . 14 2.1. 四 大 巨头垄 断下的 特气市 场 . 14 2.2. 占 据 地利， 国内公 司卡住 身位 . 15 2.3. 壁 垒 高企， 电子特 气国产 化道阻 且长 . 15 2.3.1. 技 术壁 垒 . 15 2.3.2. 客 户认 证壁垒 . 16 2.3.3. 服 务壁 垒 . 16 2.3.4. 资 金壁 垒 . 17 2.3.5. 资 质壁 垒 . 17 2.4. 中 国 气体势 力崛起 ，垄断 格局开 始松动 . 17 2.5. 他 山 之石可 以攻玉 ，剖析 气体巨 头成长 之路 . 18 3. 国 内特 气龙 头 公司推 荐 . 20 3.1. 华 特 气体（688268.SH ） ：氟 代烷烃 龙头， 光刻气通 过 ASML 认 证， 率先科 创板 上 市 . 20 3.2. 金 宏 气体（688106.SH ） ：超 纯氨龙 头，新 三板转科 创板 . 23 3.3. 南 大 光电（300346.SZ ） ：南 京大学 孵化， 磷烷、砷 烷龙头 . 25 3.4. 昊 华 科技（600378.SH ） ：前 身化工 部旗下 研究院， 六氟化 硫龙头 . 26 3.5. 派 瑞 特气（ 未上市 ） ：中 船重工 旗下 718 所， 三氟化 氮、六 氟化钨 龙头 . 28 4. 风 险提 示 . 29 行业深度报告 3 / 30 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 表目 录 图 1 ：工 业气体 分类 . 5 图 2 ：全 球电子 特气下 游需求 占比 . 6 图 3 ：我 国电子 特气下 游需求 占比 . 6 图 4 ：电 子特气 行业发 展历程 . 8 图 5 ：全 球半导 体产业 销售额 . 9 图 6 ：全 球半导 体材料 销售额 . 9 图 7 ：全 球半导 体材料 细分市 场（单 位：亿 美元） . 9 图 8 ：全 球电子 特气市 场规模 . 9 图 9 ：电 子特气 在半导 体产业 中的市 场量级 和占比 . 10 图 10 ： 全球晶 圆年产 能增 加 量（等 效 8 英寸 ） . 10 图 11 ：中 国集成 电路产 业销 售额 . 10 图 12 ： 中国大 陆半导 体材料 销售额 . 10 图 13 ：2019 年 各地 区半导体 行业销 售额（ 单位： 亿美元 ）. 10 图 14 ：2018 年 各地 区半导体 材料销 售额（ 单位： 亿美元 ）. 10 图 15 ： 中国电 子特气 市场规 模 . 11 图 16 ：2017-2020 年 各 地区 半导体 设备投 资和晶 圆厂项 目数量 . 11 图 17 ：2018 年 世界 电子气体 市场份 额 . 15 图 18 ：2018 年 我国 电子气体 市场份 额 . 15 图 19 ： 世界工 业气体 市场份 额变迁 . 20 图 19 ： 近年华 特气体 收入和 毛利 . 23 图 20 ： 近年华 特气体 净利润 . 23 图 21 ： 近年金 宏气体 收入和 毛利 . 25 图 22 ： 近年金 宏气体 特气业 务收入 和毛 利 . 25 图 23 ： 近年南 大光电 整体收 入和毛 利 . 26 图 24 ： 近年南 大光电 特气业 务收入 和毛利 . 26 图 25 ： 近年昊 华科技 整体收 入和毛 利 . 28 图 26 ： 近年昊 华科技 特气业 务收入 和毛利 . 28 表 1 ：气 体纯度 分类 . 5 表 2 ：电 子特气 的分类 和典型 气体 . 6 表 3 ：月产 5 万片的 8 英寸晶 圆厂一 年的特 气用量 （瓶） . 7 行业深度报告 4 / 30 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表 4 ：中 国大陆 主要晶 圆厂商 的产能 和远期 规划 . 11 表 5 ：我 国特气 行业有 关政策 整理 . 13 表 6 ：部 分国产 特气公 司概况 . 18 表 6 ：国 际国内 主要的 气体公 司对比 . 18 表 7 ：华 特气体 主营业 务 . 21 表 8 ：华 特气体 特气产 能、产 量及销 量 . 21 表 9 ：公 司科创 板募集 资金拟 投项目 . 21 表 10 ： 华特气 体主力 产品参 数与同 行比较 . 22 表 11 ：金 宏气体 主营业 务 . 23 表 12 ： 金宏气 体特气 产能及 规划 . 24 表 13 ： 金宏气 体部分 产品市 场份额 . 24 表 14 ： 金宏气 体主力 产品参 数与同 行比较 . 24 表 15 ： 南大光 电主营 业务 . 25 表 16 ： 昊华科 技特气 业务 . 26 表 17 ： 昊华科 技特气 产能、 产量及 销量 . 27 表 18 ： 昊华科 技特气 产能扩 张规划 . 27 表 19 ： 派瑞特 气现有 产能及 规划产 能 . 28 行业深度报告 5 / 30 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 1. 电 子工 业的 “血 液” 电子 特气 工 业中，常 温常压 下呈气态 的产品 被 人们 统 称为工业 气体产品 。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 体主要包 括电 子 气 体、高纯 气体和标 准气体。 大宗气体 产销量大 ，但 是 对纯度要 求不高。 特种 气 体 产销量虽 小，但根 据不同的 用途，对 不同特种 气体的 纯度或组 成、有害 杂质 允 许 的最高含 量、产品 的包装贮 运等 ，都 有极其严 格的要 求，属于 高技术、 高附 加 值产品。 图 1 ：工 业气体 分类 资料来 源： 金宏 气体 招股 书， 德邦 研 究所 在 半导体 的 生 产中， 大宗气 体和电 子特 气都有 应用。 大宗气体主要包括空分 气体中 的 氧气 、 氮气 ， 品 种少、 用量大 ， 对纯 度要 求不高 （99.99% 左右 甚 至是普 通纯度） ， 可用 于助燃 、 防氧化等 ， 供 应方式 以现 场制气 、 集中 供应为 主。 电子 特 气 主要包括 氢化物、 氟化物 、 氟代烷烃 、金属有 机化合 物 等等， 是超大规 模集 成 电 路、平面 显示器件 、化合物 半导体器 件、太阳 能电池 、光纤等 电子工业 生产 不 可 缺少的基 础性支撑 原材料，被 广泛应 用于薄膜 、刻蚀 、掺杂、 气相沉积 、扩 散 等工艺 ， 供应方 式以零 售 分散供应 为主 。 随着 半导体和 微电子工 业的迅 猛发展， 业界 对电 子 特气 的品种、 数量、质 量 及纯度 都 提出了更高的要求。 一般 而言， 对电 子特 气的纯度 要求达 到 了 4.5N 、 5N 甚至 6N 、8N （N 指纯度 百分比 中 9 的 个数， 小 数点后 的 5 表 示最后 一 位 不满 9 的小数 ，4.5N 表示 99.995% ，8N 表示 99.999999% ） ， 同时 还 要求 将 金属 元素净 化到 10 -9 级至 10 -12 级 。 纯度每提 升一个 N ， 以及 粒子、 金属 杂质含 量浓度 每降低 一 个数量级 ，都将带 来工艺复 杂度和难 度的显著 提升 。 一旦电子 特气的纯 度或 是 净 度不达标 ，轻则使 得产品质 量不过关 ，重则扩 散污染 整条产品 线 ，甚至 报废 ， 造成巨额损失。 电子 特气在 半导体 工业中 起到举足轻 重的作 用，被 称为电子工业 的“血液” 。 表 1 ：气 体纯度 分类 气体等级 纯度要求 杂质含量 应用领域 普通气体 3N 1000 10 -6一般器件 纯气体 4N 100 10 -6晶体管和 晶闸管 等 工 业气体 大 宗气体 氧气 氮气 氩气 特 种气体 电 子特 气 氢 化物 氟 化物 碳 氟化物 高 纯气体 高 纯氧气 高 纯氢气 标 准气体 行业深度报告 6 / 30 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 高纯气体 5N 10 10 -6大规模集 成电路 和特殊 器件等 超高纯气 体 6N 1 10 -6超大规模 集成电 路和特 大规模 集成 电路 6N 0.1 10 -6资料来 源： 公开 资料 ，德邦 研 究所 1.1. 品 种庞 杂、功 能多 样，不 可或 缺的关 键材 料 电子特气下游的主要应用包括半导体 、 显示面板、 光伏和 LED 。 全 球范围 内 来看，半 导体行 业对电 子 特气的需 求占到 总量 的 71% ，显示 面板需 求占 到 18% 。 与 其余地区 相比，我 国的晶圆 代工产业 的发展稍 显滞后 ，而以京 东方为代 表的 显 示 面板企业 则已经 初 具规模 。 因此， 与 全球范围 相比， 我国电子 特气的下 游应 用 比例有所 差别， 其 中 半导 体行业对 电子特 气需求 占 到国内总 需求的 42% ， 显示面 板需求占 到 37% 。 图 2 ：全 球电子 特气下 游需求占 比 图 3 ：我 国电子 特气下 游需求占 比 资料来 源：Linx Consulting ，德 邦研 究所 资料来 源： 前瞻 产业 研究 院， 德邦 研 究所 在半导体 工业中 ，常用 的 特种气体 有 100 多种 ， 其中在集 成电路 制造中 的 硅 片 制造、氧 化、光刻 、气相沉 积、蚀刻 、离子注 入等核 心工艺环 节中，需 要的 特 种气体种 类超过 50 种。 目前电子 特气并 没有形 成 国际通行 的分类 体系 ， 通 常根据 气 体的用途 对其进行 区分，比 如 外延晶 体生长气 、热氧 化气、外 延气、掺 杂气 、 扩散气、化学气相 沉积气 、喷射气、离子注 人气、 等离子蚀刻气、载 气/ 吹洗 气 、 光刻气、 退火气 、焊接 气 、烧结气 和平衡 气 （有 的 气体有多 种用途 ） 等。 表 2 ：电 子特气 的分类 和典型气 体 分类 典型气体 掺杂气 AsH 3 、PH 3 、GeH 4 、B 2H 6 、AsCl 3 、AsF 3 、H 2S 、BF 3 、BCl 3 、H 2Se 、SbH 3 、(CH 3) 2 Te 、(CH 3) 2Cd 、(C 2H 5) 2Cd 、PCl 3 、(C 2H 5) 2 Te 晶体生长 气 SiH 4 、 SiH 2Cl 2 、 SiHCl 3 、 SiCl 4 、 B 2H 6 、 BBr 3 、 BCl 3 、 AsH 3 、 PH 3 、 GeH 4 、 TeH 2 、 (CH 3) 3Al 、 (CH 3) 3As 、 (C 2H 5) 3As 、 (CH 3) 2Hg 、 (CH 3) 3P 、 (C 2H 5) 3P 、SnCl 4 、GeCl 4 、SbCl 5 、AlCl 3 、Ar 、He 、H 2 气相蚀刻 气 Cl 2 、HCl 、HF 、HBr 、SF 6 等离子蚀 刻气 SiF 4 、CF 4 、C 3F 8 、CHF 3 、C 2F 6 、CClF 3 、O 2 、C 2ClF 5 、NF 3 、SF 6 、BCl 3 、CHFCl 2 、N 2 、Ar 、He 离子束蚀 刻气 C 3F 8 、CHF 3 、CClF 3 、CF 4 离子注入 气 AsF 3 、PF 3 、PH 3 、BF 3 、BCl 3 、SiF 4 、SF 6 、N 2 、H 2 化学气相 沉积气 SiH 4 、SiH 2Cl 2 、SiCl 4 、NH 3 、NO 、O 2 平衡气（ 稀释气 ） N 2 、Ar 、He 、H 2 、CO 2 、N 2O 、O 2 外延气 SiH 4 、SiH 2Cl 2 、SiCl 4 、Si 2H 6 、HCl 、PH 3 、AsH 3 、B 2H 6 、N 2 、Ar 、He 、H 2 资料来 源： 中国 知网 ， 德 邦研 究所 尽管半导体生产中要用的特种气体品种繁多， 但单种气体的用量并不是太大。 根据统计， 一个月 产量 5 万片的 8 英寸晶 圆厂一 年 要用的电 子特气 数量 有 56 种， 金额约为 5000 万元 。 具 体到个别 品种 ， 以下 表中 用量最大 的三氟 化氮气 体 为例， 一年用量为 628 瓶，常 用的规格 一瓶为 50Kg ， 一年大约 消耗 31.4 吨， 按某上市 公司出厂 价 15 万元/ 吨 左 右计，折 合金额 471 万 元。 光伏, 3% 化合物半 导 体/LED, 8% 半导体, 71% 显 示 面板, 18% 光伏, 13% 化合物半 导 体/LED, 8% 半导体, 42% 显 示 面板, 37% 行业深度报告 7 / 30 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表 3 ：月产 5 万 片的 8 英寸晶圆 厂一年的 特气用 量（瓶 ） 气体 用量 气体 用量 气体 用量 气体 用量 NF 3 628 CF 4 62 C 4F 8 24 Ar+O 2 1% 5 C 2F 6 551 BF 3(3.4L) 59 ClF 3(40kg) 18 Xe (30L) 4 SiH 4(12kg) 458 WF 6 51 SDS3 BF 3(330g) 15 ND 3 (2N 29.5L) 4 NH 3 263 BF 3(1L) 51 Xe 14 CH 3F GAS 4 N 2 258 Cl 2 43 Ar(3.4L) 13 PH 3 SAGE, B49/4.711kg 3 HCl(47L) 251 4%N 2/H 2 42 Kr+F 2+Ne 12 50ppm PH 3/H 2 3 He+SiH 4 20% 198 BCl 3 36 20ppm B 2H 6/H 2 (5N) 12 He(10L, 5N, Purge Gas) 2 N 2O 180 SiHCl 3(TCS,41kg) 35 10% CH 4+Ar 9 CH 2F 2 2 N 2+SiH 4 20% 147 HBr 32 PH 3 8 C 5F 8 2 He 81 N 2(6N) 31 AsH 3 8 SiF 4(SDS) 1 CO 2(30kg) 77 SiH 2Cl 2 30 Ar(1L) 8 300ppm B2H6/H2(9.81 MPa) 1 1.25%Kr+Ne 73 C 3F 8 30 CO 2(10L) 8 1.5% GeH 4/H 2 1 SF 6 66 He+PH 3 1% 25 C 4F 6 GAS 5 1% CH 3SiH 3/H 2 1 CO 66 CHF 3 25 AsH 3 SDS3 5N5 2.5L 5 1% AsH 3/H 2 (11.8 MPa) 1 资料来 源： 华特 气体 销售 部宣 传材 料 ， 德邦 研究 所 也 正是 由于 电子特 气多品种 、小批量 、高频 次的特点 ，使得下 游半导 体产 业 的客户希 望气体 供应商 能 够覆盖更 多类别 的产品 ， 并且提供 包装容 器处理 、 检测、 维 修及供气 系统的设 计、安装 等专业化 的配套服 务，从 而满足其 一站式的 用气 需 求 ，这对气 体公司的 综合服务 能力提出 了较高的 要求。 因此，为 了 满足客 户的 需 求 ，气体公 司不仅需 要内生性 地提升产 能和产品 质量， 还需要通 过不断地 研发 新 品种的特 气，或 者通过 外 延并购其 余气体 公司拓 展 产品线。 1.2. 气 体工 业百年 ，垄 断格局 已成 工业气体 行业起 源于1886 年的英国， Brins 兄弟 建 立了BOC （英国 氧