什么是电子特气呢?电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体。
通常半导体生产行业,将气体划分成常用气体和特殊气体两类。其中,常用气体指集中供给而且使用非常 多的气体,比如 N2、H2、O2、Ar、He 等。特种气体指半导体生产环节中,比如延伸、离子注进、掺和、洗涤、遮掩膜形成过程中使用到一些化学气体,也就是我们现在所说的电子特气,比如高纯度的 SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等,
电子特气按其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。按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气体、化学气相沉积气和平衡气。在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体,其中常用的有超过30种。
除了半导体产业,电子特气广泛应用于太阳能电池、移动通讯、 汽车 导航及车载音像系统、航空航天、军事工业等诸多领域,所以也被称为电子工业的“血液”。
可以说,如果想要发展半导体产业,电子特气不可或缺。电子特气贯穿半导体各步工艺制程,尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用,是形成薄膜的主要原材料之一。又决定了集成电路的性能、集成度、成品率,特气若不合格轻则导致产品严重缺陷,重则导致整条生产线被污染乃至全面瘫痪。
在半导体领域,电子特气在半导体制造的材料成本中占比高达 13%,是仅次于硅片的第二大材料。之所以成本如此高,是因为电子特气的技术难度不低。
电子特气对纯度的要求很高,因为纯度如果没有达到要求的话,电子特气中水汽、氧等杂质组就容易使半导体表面生成氧化膜,影响电子器件的使用寿命,而电子特气中含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。可以说纯度的提高,对电子器件生产的良率和性能起到了至关重要的作用。
伴随半导体工业的不断发展,芯片制程不断提高,如今已经做到了5nm,快要逼近摩尔定律的极限,,相当于头发丝直径(约为0.1毫米)的二万分之一。所以这也对半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。
电子特气纯度提升的影响因素主要包括“气体的分离和提纯”、“气体杂质检测和监控”、“气体的运输和储存”三个方面,以“气体的运输和储存”为例,高纯特气在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口,确保避免二次污染,而且一些电子特气还具有自燃性、腐蚀性、毒性等,所以运输和存储都要特别小心。
目前全球特气市场包括美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司占据了全球电子特气90%以上的市场份额。国内市场也被这几大企业控制了85%的份额。
随着中国对半导体产业的扶持加大,芯片国产化率的不断提高,电子特气也要跟上步伐,能够做到自给自足。
以昊华 科技 为例,是国内唯一具有4N高纯硒化氢产品研制及批量生产能力的企业。高纯硒化氢产品填补了国内空白,指标达到国外先进水平。此外,它们企业的特种气体产品还包括绿色四氧化二氮、高纯硫化氢、二氧化碳-环氧乙烷混合气(熏蒸剂)、标准混合气体等。昊华 科技 与韩国大成合作建设的 2,000 吨/年三氟化氮项目,广泛应用于蚀刻、清洗、 离子注入等半导体生产工艺。
目前,昊华 科技 部分产品已实现 进口替代。公司工业级六氟化硫国内市占率约为 30%,电子级六氟 化硫市占率约为 70%,三氟化氮市占率约为 30%。
但目前的难题是,电子特气种类太多,如果要全部做到高端化,难度比较高,目前也缺乏领军型的企业。
2014年,国家集成电路产业投资基金成立,首期募集资金规模达1387亿元。基金二期募资于2019年完成,募资2000亿,也就是目前中国共募资3387亿,对设备制造、芯片设计和材料领域加大投资。
中国也立下了宏伟目标,明确提出在2020年之前,90-32nm设备国产化率达到50%,2025年之前,20-14nm设备国产化率达到30%,而国产芯片自给率要在2020年达到40%,2025年达到70%。
国家目前也开始对电子特气领域进行投资扶持,可以说随着中国对半导体产业的不断重视,国产全面替代计划终会成功!
做Si集成电路的fab里,你列举的这些都用的到。硅烷和笑气,长氧化硅时候用。
HCL:清洗wafer的时候用。
CF4:蚀刻Si和氧化硅的时候用。
SF6:蚀刻Si的时候用。
其他还有BCl3, Cl2, Ar差不多都是蚀刻的使用。
随着台积电等晶圆厂龙头开启新一轮扩产周期、技术升级、晶圆产能向大陆转移以及国内政策的大力支持,我国半导体设备及材料市场将迎来新一轮上升周期。国内5大半导体龙头,有望充分受益。总市值:80亿
华特气体成立于1999年,主营气体及气体设备的研发和生产,产品广泛覆盖工业气体、电子工业用气体及医用气体等十几个领域,其中,电子特气已覆盖国内80%的半导体客户。业务覆盖全球50多个国家和地区,是国内最大的特种气体及相关设备供应商之一。
得益于公司近二十年的技术深耕,华特气体目前不仅已获得授权专利87项,参与制定国家标准28项,更凭借过硬的技术实力打入包括中芯、德州仪器、海力士等国内外半导体巨头。率先打破了尖端领域气体材料进口制约,实现了国产替代。
正因此,华特气体得以在2020年取得净利同比提升45.3%,毛利率连续第六年高于行业平均的骄人成绩。而 随着公司持续对欧洲、日本等发达经济体业务的拓展,以及对新型材料的研发投入的加大,华特气体未来发展可期。
总市值:117亿
至纯 科技 成立于2000年,主要业务为高纯工艺系统与高纯工艺设备的设计、加工制造、安装以及配套工程、检测、厂务托管、标定和维护保养等增值服务,是国内清洗设备龙头。
目前,至纯已经实现中高端单片和槽式清洗设备的研发。其中,自主研发的8寸和12寸湿法设备已相继获得中芯、万国、德州仪器、燕东、华润等行业龙头的青睐。而受益于晶圆厂建厂潮以及半导体工艺的更新迭代所带动的新增需求, 相关机构预计,至纯 科技 未来3年业务增速有望达到48%。
总市值:138亿
安集 科技 成立于2007年,主营关键半导体材料的研发和产业化,核心为CMP抛光液和光刻胶去除剂,广泛应用于集成电路制造和先进封装领域,全球市占率约2.4%。是国内CMP抛光液龙头。
那么何为CMP抛光液?CMP抛光液广泛应用于半导体领域。由于其具有很高的技术门槛,曾长期被美国和日本企业垄断。
而为了打破国外垄断,安集 科技 从一开始便投入到抛光液的研发中,截止2018年,公司不仅获得发明专利190项,更成为国内唯一一家能够提供12英寸IC抛光液的供应商,实现了进口替代,使中国在该领域拥有了自主供应能力。
综合来看,公司CMP抛光液技术处于国际领先水平,光刻胶去除技术整体处于国内领先水平。而 随着公司与中芯国际、台积电、华润微等5大巨头客户合作的深化,业绩有望进一步增厚。
总市值:139亿
南大光电成立于2000年12月,是全球主要的MO源生产商。2014年,南大光电MO全球市占率达到28.1%,一举超越陶氏化学和默克集团等化工巨头,成为全球第一MO源生产商。
能取得这个成绩,可谓意义重大。由于MO源在化合物半导体和航天领域具有重要战略意义,因此多年被西方国家实施严厉出口限制。而得益于南大光电在此项研究上取得的突破,不仅相继获得了中芯国际、京东方等龙头企业的青睐,更使得中国成为除美国、欧洲、日本外,全球第四个拥有MO源生产能力的国家。
而随着自主研发的ArF光刻胶产品在2020年底通过市场认证,使得南大光电在半导体前段材料领域的业务拼图得到进一步完善。 而在国产替代大潮来袭的背景下,八哥认为南大光电有望在未来几年实现年产25吨193nm光刻胶产品的生产规模。
总市值:328亿
雅克 科技 成立于1997年,主营电子半导体材料、深冷复合材料以及塑料助剂材料的研发和生产。不仅是为战略新兴产业进行配套、解决国内战略新兴材料卡脖子的平台型公司。更是国内半导体材料巨头。
得益于其在深冷复合材料以及塑料助剂材料两大领域全球领先的技术实力,雅克 科技 不仅先后打入以航空、航天和航海为代表的高端装备制备市场。更在2018年通过外延并购,成功切入半导体封装材料领域。目前在半导体材料业务的盈利能力已明显高于原有主业。最近3年的毛利率始终高于行业平均。
整体来看,八哥认为雅克 科技 的赛道、技术、客户优势尽显、产业护城河持续拓宽,将在国内半导体产业、显示产业持续成长的大背景下,乘国产替代之风崛起。
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