（报告出品方/作者：民生证券，方竞，李萌）
1、电子特气：现代工业之基石，晶圆制造之“血液”
1.1、电子气体：现代工业的原料基石
广义的“电子气体”指电子工业生产中使用的气体，为重要的工业生产原材料之一。狭义的“电子气体”特指半导体行业所使用的特种气体。工业中把常温常压下呈气态的产品统称为电子气体。根据《战略性新兴产业分类（）》，电子气体可分为了电子特种气体和电子大宗气体，其中电子气体已经成为现代工业不可或缺的基础原料。随着中国经济的快速发展，电子气体作为基础产业，在国民经济中的重要性日益突出。其上游行业是原材料和设备：原材料包含空气、工业废气、基础化学原料等；设备分为气体分离及纯化设备制造、压力容器设备制造等。下游广泛应用于石油、化工、冶金、钢铁、机械、电子、电力、玻璃、陶瓷、建材、食品，以及医疗等领域。
1.2、电子气体的三种分类方式
电子气体品类繁多，分类方式较为复杂。根据不同的标准，电子气体主要有以下三种分类方式：1）按照用途，分为电子大宗气体和电子特种气体；2）按照应用领域，分为集成电路、显示面板、发光二极管、光伏等；3）按照气体组分的性质，分为氮氧化合物、氢化物、氟碳类、碳氧化合物、氨化物、混合气等。
1.2.1、按照用途划分
电子特种气体(SpecialGas)是用于生产半导体、液晶、太阳能电池等各种电子产品时使用的特殊高纯气体。在生产工艺方面，电子特气参与到离子注入、刻蚀、气相沉积、掺杂等流程中；下游应用方面，电子特气涵盖半导体、化工、医疗、环保和高端装备制造等领域。截止至年，特种气体中的单一气体（不包含混合气体）共有种。
1.2.2、按照应用领域划分
电子气体的应用领域通常包括，集成电路、显示面板、光伏等，不同种类的气体在各个应用领域发挥不同的作用。在集成电路制造中，电子气体根据不同工艺，可分为掺杂用气体、离子注入气、清洗用气、刻蚀用气体和光刻气。在显示面板生产中，电子气体的主要工艺分为清洗、刻蚀和薄膜沉积。其中，在薄膜沉积工序中，CVD在玻璃基板上沉积二氧化硅薄膜所使用的特种气体，主要为三氟化氮、硅烷、磷烷、超纯氨气等。在太阳能电池生产中，电子气体的主要工艺为扩散、薄膜沉积和刻蚀等。三氯氧磷和氧气用于扩散工艺；硅烷、氨气、二乙基锌、乙硼烷用于薄膜沉积；四氟化碳用于刻蚀。
在液晶面板领域，电子特气占电子气体总成本的30%-40%，远小于电子大宗气体的60%-70%；集成电路方面，二者的成本占比基本持平；从LED和光伏来看，电子大宗气体占电子气体总成本的40%-50%，略低于电子特气的成本占比；在光纤通信领域，电子特气的成本占比相对更高，约为60%。
1.2.3、按照组分的性质划分
1.3电子特气在集成电路中的应用解析集成电路制造涉及上千道工序，需使用上百种电子特种气体，工艺极为复杂，对于纯度、稳定性、包装容器等方面有较高的要求。
1.3、电子特气在集成电路中的应用解析
集成电路制造涉及上千道工序，需使用上百种电子特种气体，工艺极为复杂，对于纯度、稳定性、包装容器等方面有较高的要求。电子气体广泛的应用于晶圆的生产过程。以单晶硅片的生产为例，主要含硅烷、二氯二氢硅、乙硅烷等。在晶圆制造中，主要涉及的气体类别有：1）掺杂气体：含硼、磷、砷等三族及五族原子的气体，如三氯化硼、三氟化硼、磷烷、砷烷等；2）蚀刻清洗气体：以含卤化物及卤碳化合物为主，如氯气、三氟化氮、溴化氢、四氟化碳、六氟乙烷等；3）反应气体：以碳系及氮系氧化物为主，如二氧化碳、氨、氧化亚氮等；4）沉积气体：含卤化金属及有机烷类金属，如六氟化钨、三甲基镓等。
1.4、从电子气体的生产流程看技术壁垒
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。气体合成是指原料在特定压力、温度、催化剂等条件下，发生化学反应，生成的气体粗产品的步骤。气体纯化是通过精馏、吸附等方式将粗产品精制成更高纯度的过程。气体混配的定义是将两种或两种以上有效组分气体按照特定比例混合，得到多组分均匀分布的混合气体。气瓶处理是根据载气性质及需求的不同，对气瓶内部、内壁表面及外观进行处理，以保证气体存储、运输过程中产品稳定的过程。气体充装是指通过压力差将气体充入气瓶等压力容器的工艺。气体分析检测即为对气体的成分进行分析、检测的过程。
1.5、电子气体的四种供应模式
电子气体在工业生产中应用广泛，气体行业的经营模式可以分为零售供气和现场供气。其中，现场供气包括现场制气和管道供气，零售供气包括瓶装供气和液态供气（又称储槽供气），共四种供气模式。
瓶装气体模式：指采用工业气瓶供应气体的模式，主要针对需求量较小或者有机动性要求的用户。受到瓶装气体运输半径的影响，供应市场具有碎片化的特性。瓶装气体模式由于受运输成本制约，销售半径一般不超过公里，使得瓶装气体市场区域性特征较为明显。区域性的竞争对手大量分散在各地的气体充装站。这些充装站自身不生产气体，主要是将从上游购买的液态气体进行气化并重装。液态气体模式：指以自有的液态生产基地生产液态气体，通过槽车和低温储罐向客户提供液态气体的模式，主要针对用气量中等的客户。
液态供气适用于距离稍远，用气量较大，或不具备管道供气、现场制气条件的客户。液态供气模式的销售半径一般不超过公里，具有一定的区域性特征。从事液态气体生产的主要是一些有自建空分设备的传统企业，以及民营的气体生产企业。总体来看，液态气体供气模式的进入门槛较高。
现场制气：指针对客户需求变化而打造的中小型现场制气装置，或超大规模客户的万吨级的大型高度集成化系统。现场制气模式不受运输的制约，无明确的销售半径。从事现场制气的企业为行业内具有一定资金和技术实力的企业，如：外资巨头液化空气和林德集团等。它们依靠雄厚的资金实力和丰富的项目运作经验迅速占领了国内大型的现场制气市场。管道供气：指针对用气量较大的工业区群体客户，气体公司通过管道把附近所生产的气体输送至有相关需求的工业园区，以满足多个客户同时使用的供气模式。管道输送的销售半径取决于园区的地理位置，而生产基地与工业园区的距离一般来说不超过20公里。总体来看，管道供气可实现一对多供气，并满足较大规模用气量的需求。
集成电路工厂对电子特种气体的需求有多品类、小批量和高频次的特点，基本采用高压钢瓶供应，电子特气供应商的销售网络可覆盖至全国及海外。钢瓶分为气态与液态钢瓶，其中高压气体以气态方式储存，低蒸气压的气体则以液态方式储存。常用的钢瓶容量分为47L（立式）和L（卧式），特气需求量较大时会采用长管拖车的方式进行运输。对于具有腐蚀性、*性、氧化性、可燃性的气体，通常将钢瓶安装在气瓶柜中，再通过管道将气体供应至生产设备附近的阀门箱，然后进入工艺设备的使用点。
电子大宗气体供应商通常采用现场制气、液态储罐和压力储罐的供应方式。半导体和面板生产厂商对电子大宗气体的需求量相对较大，气体供应商通常在客户端建造现场制气设备，对气体供应商的运营和维护能力要求较高。根据项目所在地的各种气体生产、储存状况，集成电路工厂可以单独采用一种供气方式或采用两种供气方式的组合，例如氮气供应可采用现场制气加上液氮储罐备用方式供气，氢气供应可采用电解制氢加上钢瓶组备用方式供气。在集成电路、TFT-LCD显示器等工厂集中的地区，普遍采用由一家气体供应商集中建设大宗气站，通过管道向多家工厂供气的方式，从而降低建设和运行大宗气站的成本。选择现场制气供应方式的客户与气体供应商的业务关系相对稳定，通常签订15-20年的长期协议，客户需按月付费。
1.6、电子气体壁垒总结
电子气体应用广泛，对技术要求很高，对于气源及其供应系统有着苛刻的要求，属于典型的技术密集型行业。行业壁垒体现在三方面：1）技术壁垒；2）认证壁垒；3）资质壁垒。技术壁垒：特种气体在生产过程中涉及合成、纯化、混合气配制、充装、分析检测、气瓶处理等多项工艺技术，对行业潜在进入者形成了较高技术壁垒。在气体纯化方面，电子气体纯度一般要求保持在5N以上。12英寸、90纳米制程的IC制造技术需要电子气体纯度需保持在99.%-99.9%（5N-6N）以上，而有害的气体杂质需要控制在10-9（ppb）以内。在更为先进的制程工艺中，电子特气对于杂质的控制甚至需要达到ppb（10-12）级别。
在气体精度方面，配比的精度是核心参数。在28纳米技术节点以后，随着芯片的工艺尺寸越来越小，堆叠层数的增加，集成电路制造时所需的刻蚀、沉积和清洗步骤也在增加。当各类成膜气体的用量和种类呈几何级增长时，产品组分的增加、配制精度要求也相应上升。因此，对于不同化合物的各类合成工艺，气体供应商能够需要对多种ppm（10-6）乃至ppb（10-9）级浓度的气体组分进行精细操作。
2、全球竞争格局：寡头垄断下的突围序幕
2.1、市场规模：全球放缓，需求东扩
受经济衰退、地缘*治等因素影响，消费电子的需求疲软，使得未来三年全球电子特气行业增速将趋于平缓。根据华经产业研究院数据，年全球电子特气市场规模预计为49亿美元，和年分别达到52和54亿美元。从增速来看，预计-年全球电子特气市场规模的CAGR为4.98%。
伴随晶圆厂持续扩产，未来三年国内电子特气需求将呈放量加速态势。根据华经产业研究院数据，年中国电子特种气体市场规模约亿元，预计年将达到亿元，并于年增至亿元，-年的CAGR将达到10.31%，未来三年中国电子特气的市场规模增速预计将显著高于全球。晶圆厂逆周期扩产带动半导体市场景气，推动电子特气需求持续增长。根据亿渡数据，年，集成电路是电子特气下游应用中最重要的增长驱动力，其应用占比达到43%。在半导体材料的市场占比中，电子特气占14%，成为仅次于硅片的第二大半导体材料市场。随着国内晶圆厂的陆续扩产，作为半导体的主要材料，电子特气发展前景广阔。
从电子特气细分气体来看，三氟化氮和六氟化钨的需求规模占比最大。由于生产步骤不同的原因，不同电子特气的用量、价格差别较大。例如：同等产能情况下，电子特气在存储芯片的用量比在逻辑芯片用量大2-3倍。根据LinxConsulting，年电子特种气体市场规模为44.23亿美元。三氟化氮市场规模最大，是集成电路和显示面板领域应用广泛的清洗、刻蚀气体，占比为20%。六氟化钨市场规模占比为8%，位居第二，是集成电路领域使用量较大的成膜气体。前后两者的市场规模占比合计为28%，是市场需求规模最大、发展前景较好的气体品类代表。
电子大宗气体方面，根据林德公司的数据预测，年中国电子大宗气体的市场规模约为82.34亿元。随着半导体和面板等电子产业的扩张以及对电子大宗气体需求的不断增长，预计年市场规模将达到.5亿元。根据供应模式的不同，电子大宗气体的经营模式可以分为自建装置供气和外包供气两种，而外包供气又分为零售市场和现场制气市场。为了提高效率及成本效益，越来越多下游公司开始将其工业气体需求转向外包供应，其中包括晶圆厂等半导体生产企业。-年，中国外包供气市场占比从55%增长至65%，亿渡数据预计年市场占比达到68%。
2.2、竞争格局：外资垄断，国产崛起
当前全球电子气体呈现外资寡头垄断的格局。根据TECHCET，年全球电子气体市场的CR4超过75%，以海外龙头林德集团(含普莱克斯)、空气化工、液化空气和日本酸素为首的气体寡头占据了全球七成以上的电子气体市场份额。相比之下，中国的电子特气产业起步较晚。根据亿渡数据，年海外寡头占据了我国86%的电子特气市场份额，国产化率有较大的提升空间。品类齐全是海外寡头的竞争优势，也是国内电子特气企业未来发展路径。结合国产气体当前充足的在研项目，以及龙头公司已实现部分气体的放量产能来看，集成电路常用的电子气体有望实现进一步国产替代。随着国产气体企业品类扩充加速，未来三年，集成电路国产化的常用气体，有望进一步实现多元产品覆盖。伴随多年技术积累，我国电子特气行业有望迎来国产化全面“开花”。
半导体材料国产化率成长大致可分为三个阶段：1）认证导入阶段：国产化率较低，产品陆续进行认证；2）加速放量阶段：产品种类的持续开拓，放量加速；3）稳步提升阶段：产品成本、纯度、及精度的持续优化，国产化率稳步提升。在多方因素的驱动下，国产电子特气的替代进程已进入放量加速的初始阶段。需求方面，下游Fab厂的逆周期扩产将会为电子特气带来需求的持续增长。*策方面，《中国制造》提出了我国70%的核心基础零部件以及关键基础材料需实现自主保障的规划，为电子特气国产化提供了*策指导和支持。规模方面，未来三年，当本土产品实现规模化供应后，气体产品的稳定性、性价比，以及定制化等方面的优势将更为显著。因此，电子特气国产化进程将在市场因素的主导下全面催化，迎来加速放量周期。
3、海外龙头发展：探寻气体龙头崛起之路
海外气体龙头具有生产历史久远、气体种类丰富、生产基地遍及全球的特点，竞争优势较为明显。德国林德集团、法国液化空气、美国空气化工，和日本太阳日酸主导着全球电子特气业务，形成了寡头垄断的格局。
3.1、林德集团：领先全球的电子气体供应商
林德是全球领先的德国工业气体公司，服务于化工、与能源、食品饮料、电子、医疗保健、制造、金属和采矿等终端市场。林德的工业气体覆盖下游多个领域，如医院的医用氧气、电子制造业的高纯度气体，以及清洁燃料的氢气等。此外，林德还提供先进的气体解决方案，以支持客户提高效率。
林德集团主要为半导体、太阳能、显示器和LED等电子领域的客户提供电子大宗气体和电子特种气体，以及现场制气设备和服务。伴随着林德业务的不断扩大，企业的客户群体也在不断增长。林德在电子领域的客户：1）三星：林德与三星于年签署了一项关于提供超高纯度工业气体的长期协议；2）台湾某大型电子公司：林德为其新晶圆厂提供关键的高纯度氮、氧、氩等气体；3）上海和辉光电公司（EDO）：年，林德与和辉光电第6代AMOLED供气合作项目一期正式运行投产。林德为和辉光电提供高纯度的氮气、氧气、氦气、氩气及其它气体，以支持其相关电子生产线。
近年来，林德集团在半导体领域不断地进行研发投入和技术创新。在氟技术方面，林德在反应腔清洗方面已取得一定成果。在稀有气体和卤素方面，林德在氙气回收以及同位素的气体的浓缩上取得了进展，以确保半导体的光刻设备保持极高的稳定性。年，林德集团的营收和净利润小幅增长，财务状况稳定。年，林德集团的销售额较上期增加35.5亿美元，同比增长13%。年前三季度，公司营业收入为.65亿美元，同比增长13.20%。营业利润的增长主要是销量的增加以及成本的削减计划所推动。盈利方面，林德集团的净利率自年起稳步提升，于年达到12.86%，并保持稳定浮动。
从不同地域的营收占比来看，年林德集团在美洲地区的营收占比达39%；EMEA地区的营收占比达25%；亚太地区年营收占比达20%，三大地域的营收占比总计为84%。从下游营收占比来看，年林德在化学、制造业，以及医疗保健的营收占比较大，电子产品在公司下游的营收占比为8%。
3.2、液化空气：持续收购扩大市场，丰富产品线
年液化空气成立于法国巴黎。如今液化空气在75个国家拥有约66,名员工，并为多万客户提供服务。液化空气主要为金属、化工、炼油和能源等行业的客户提供气体和能源解决方案。通过工厂和广泛的管道网络，液化空气可大批量供应氧气、氮气、氩气、氢气和一氧化碳等产品。液化空气在电子行业的业务主要涵盖平板显示器、半导体、光伏三大领域。液化空气拥有性能优异的气体分配装置和纯化控制设备，可确保生产过程安全可靠。公司自成立以来，持续为市场提供创新性的解决方案，致力于成为电子气体行业的全球领跑者。
液化空气集团不仅在气体产品的研发和应用上具备竞争优势，同时还投身于创新科技领域，为航空航天和极端低温领域的客户提供用于科学研究或量子计算的解决方案。此外，液化空气还联合成像公司设计了交钥匙氦气解决方案，以提高氦气的回收率，保证液氦的稳定供应。年液化空气财务状况良好，实现营收.62亿欧元，同比增长14%；实现净利润25.72亿欧元，同比增长6%。年上半年，公司实现营收.07亿欧元，净利润13.05亿欧元。公司在能源价格高位、通货膨胀严重、供应链紧张的背景下，依旧取得了业绩增长。受益于稳定的商业模式和业务范围的多样性，公司年的综合毛利率高达60.15%。
液化空气的工业气体业务采用分区运营模式。年美洲地区实现营收8.45亿欧元，占比高达40%；欧洲地区实现营收8.32亿欧元，占比为37%；亚洲地区实现营收4.79亿欧元，占比22%，三大地区的业务部门营收合计达到97%。从亚太地区来看，年液化空气的营收主要分布在电子产品、大产业覆盖、批发零售等领域；其中，电子产品的营收占比为32%。
3.3、空气化工：通过技术创新开拓市场
空气化工成立于年，专注于服务能源、环境和新兴市场，为炼油、化工、金属、电子、制造和食品饮料等数十个行业的客户提供工业气体、相关设备以及其他专业服务。空气化工在液化天然气技术和设备供应上处于领先地位。空气化工在电子领域应用的涵盖范围广，在电子气体方面可应用于半导体、IC封装和测试、太阳能、光纤通信、LED、光伏等市场。空气化工在全球电子行业高纯度工艺气体具有显著的领先优势。
空气化工主要