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！
A股上市的特种气体公司主要有华特气体、金宏气体、南大光电、昊华 科技 、巨化股份和本文将要讨论的雅克 科技 。此前也讨论过华特气体，这家公司是国内率先打破IC及显示面板用特种气体的厂商，公司具有生产销售高纯六氟乙烷、高纯四氟化碳、高纯二氧化碳等230多种特种气体的能力，客户不仅覆盖台积电、中芯国际、华虹宏力等晶圆代工企业，还覆盖太阳日酸、普莱克斯和法液空等国际巨头。金宏气体重要产品是超纯氨气、氢气，南大光电重要产品是砷烷、磷烷、三氟化氮和六氟化硫，尤其是砷烷和磷烷因具有较大的毒性和制造难度，全球主要气体生产厂商逐步退出砷烷和磷烷的生产，南大光电也成为为数不多的砷烷和磷烷的生产厂商。
雅克 科技 是通过外延并购涉足电子特气领域的，在此之前公司主要业务是有机磷系阻燃剂的生产及销售。实际上从企业发展角度来看，雅克 科技 是并购转型升级的典范，公司很多未来赚钱的业务都是买来的。
雅克 科技 成立于1997年10月，2010年5月在中小板上市，公司是国内最大的有机磷系阻燃剂生产和出口厂商，现有特种阻燃剂、聚氨酯阻燃剂、工程塑料阻燃剂等产品。2013年雅克 科技 通过LNG船用保温绝热板项目，实现了从阻燃剂向复合材料的跨越。
2016年雅克 科技 收购了华飞电子100%股权并进入微硅粉制造领域；2017年收购成都科美特特种气体有限公司并进入电子特气领域；同年完成对江苏先科半导体新材料的收购，因其子公司韩国UP Chemical为重要半导体材料旋涂绝缘介质SOD和前驱体的供应商，公司也因此顺利切入前驱体业务。2018年公司参与江苏科特美新材料有限公司进入光刻胶领域，主要从事TFT-PR及光刻胶辅助材料，2020年收购LG化学进一步发力光刻胶领域。
目前雅克 科技 基本形成了新材料、新能源和电子三大事业部，公司也从单纯的生产阻燃剂的化工企业向新材料和功能材料方向发展。实际上某种程度上雅克 科技 也是沿着日本信越化学、富士胶卷及韩国LG等的路径来发展，只不过现阶段公司与上述巨头差距太大：
2016年以来雅克 科技 相继实施了多次并购并相继切入半导体材料和电子特气领域，规模效应和协同效应相继凸显，营收和净利润也从2016年的8.94亿元、0.68亿元增长至2019年的18.32亿元、2.93亿元：
电子特气也是半导体材料的一种，但为了与披露口径保持一致，本文将半导体材料与电子特气分别讨论。
雅克 科技 现有的业务主要为阻燃剂、LNG用保温绝热板、半导体材料及电子特气。公司现有滨海、宜兴和响水三个阻燃剂生产基地，合计产能达到9.3万吨，不过受响水事故影响，目前正常运行的仅有宜兴基地的3万吨产能。2019年阻燃剂营收仅有5.36亿元，同比下降28.2%，影响颇大。
LNG用保温绝热板的需求主要来自LNG船，公司现有产能利用率饱和，2019年保温绝热板营收0.85亿元，倘若未来没有产能扩张计划，则保温绝热板营收提升空间有限。当然从订单来看，截止2019年底公司拥有沪东中华造船厂1.38亿元的订单，2020年开始分批交付；获得江南造船厂约666万美元的订单，预计2020年增补约474万美元订单，合计达到1140万美元，约8000万人民币。在陆地储罐业务方面公司获得俄罗斯客户约3.5亿元的订单，将于2020年底及以后分批执行。
未来随着中国船舶集团与卡塔尔石油签署超过200亿元人民币LNG船订单、中远海能投资6亿美元建造3艘LNG运输船、沪东中华造船厂为马来西亚LNG项目配套2艘LNG运输船、江南造船厂建造2条MARK-III FLEX型LNG运输船、北京燃气等多个LNG陆地储罐业务的推进，作为国内唯一LNG保温绝热板材的供应商，雅克 科技 该部分业务必将迎来快速发展。
半导体材料业务中，硅微粉现有产能1.44万吨，产能利用率饱和；韩国UP Chemical的SOD产能有9600吨；子公司科美特的六氟化硫产能8500吨，在建产能1万吨；四氟化碳产能1200吨，在建产能2000吨；在建的三氟化氮产能3500吨。建成完成后科美特的电子特气产能整体上超过了南大光电的产能，因此南大光电反而面临很大的竞争压力。
从雅克 科技 收入结构来看，受响水事故等因素影响，公司现有的阻燃剂产能仅有3万吨处于正常投产状态，2019年阻燃剂收入大幅下滑，营收占比也下降至29.3%；LNG用保温绝热板营收从2018年的0.37亿元增长至0.85亿元，增幅超过100%，营收占比4.6%。2018-2019年半导体化学材料和电子特气收入从2.74亿元、2.57亿元增长至5.03亿元、3.95亿元，同比增速分别为83.6%和53.7%，营收占比合计达到49.1%，半导体材料渐成规模：
雅克 科技 在半导体材料领域渐成规模，产品结构不断优化，盈利能力也不断改善。2018-2019年半导体材料毛利率和电子特气毛利率分别由42.9%、44.4%提升至48.1%、50.9%，综合毛利率也由28%提升至37.1%。2017-2019年公司净利率和ROE均有所提升，考虑到期间费用同样提升，可以说公司盈利能力的改善主要与业务结构优化有关：
雅克 科技 的光刻胶主要是显示面板光刻胶，相比半导体用光刻胶技术壁垒和竞争壁垒较低，未来公司的看点还是在SOD+前驱体和电子特气，阻燃剂业务受响水事件产能受限，如果未来受限产能逐步恢复投产，阻燃剂营收有望再次增长，此处不做讨论。
SOD和前驱体
SOD和前驱体的市场规模约为9亿美元，主要参与者有德国Merck、法液空、美国Versum、韩国Soulbrain和韩国Hansol Chemical等。UP Chemical是雅克 科技 的全资子公司，主要从事生产、销售前驱体和SOD产品，UP Chemical也是全球主要的SOD和前驱体厂商。SOD和前驱体产品主要用于集成电路制造过程中的隔离和薄膜沉积工艺，直接影响晶圆的良率，因此天然的提升了这两种产品的竞争壁垒：
当然雅克 科技 的优势是因为UP Chemical本就是韩国企业，与三星电子和SK海力士可形成良好的合作关系，对Intel、台积电和铠侠也实现批量销售。受益于国产替代，公司也与中芯国际、华虹宏力、长江存储和合肥长鑫等客户积极合作，未来随着通过更多客户的认证，SOD和前驱体业务还有望进一步增长。
电子特气
虽然电子特气成本占到半导体制造成本的5%左右，但电子特气很大程度上决定了半导体性能好坏。前瞻产业研究院数据显示，半导体制造过程中用到的电子气体有83种，其中35%实现国产化，35%正在国产化，30%还被国外垄断尚未国产化，2018年中国电子特气市场份额的88%被美国空气化工、法液空和太阳日酸等垄断，国产份额仅有12%。
雅克 科技 的电子特气主要为六氟化硫、三氟化氮和四氟化碳。四氟化碳是半导体中用量最大的气体，主要用于干法刻蚀工艺，在OLED、太阳能电池生产、激光技术和低温冷却、气体绝缘等方面也有大量应用。2021年大陆四氟化碳需求量超过3000吨，2025年有望超过8000吨。企业产能方面，雅克 科技 （科美特）拥有产能1200吨，在建产能2000吨，合计产能将达到3200吨。昊华 科技 和在建的1000吨产能将于2021年投产，届时总产能达到1200吨，其他公司产能较小：
雅克 科技 的六氟化硫和三氟化氮与南大光电有直接竞争。六氟化硫主要用于半导体制造中的干法刻蚀和清洗，目前六氟化硫主要产能集中在中国，其中南大光电（山东飞源）产能2000吨；雅克 科技 现有六氟化硫产能8500吨，在建产能10000吨，建成完成后产能将达到1.85万吨，竞争优势明显。
三氟化氮主要用于半导体、显示面板和太阳能电池等的刻蚀和清洗，华经产业研究院数据预计，到2021年全球三氟化氮需求量4万吨左右，其中大陆需求量达到1.6万吨左右：
南大光电（山东飞源）现有三氟化氮产能1000吨，预计2020年底建成2000吨的产能，合计产能达到3000吨。雅克 科技 目前没有三氟化氮产能，但在建产能达到3500吨建成投产后将超过南大光电，产能在国内位居前列。
硅微粉是以天然石英矿、熔融石英等为原料经研磨、分级和除杂等工艺加工而成的二氧化硅粉体材料，主要用于覆铜板、半导体封装用环氧塑封料及电工绝缘材料、胶粘剂和陶瓷等领域，2018年我国硅微粉市场规模17亿元，预计到2025年达到53.38亿元。华飞电子是国内最大的球形硅微粉供应商，与世界最大的半导体塑封料生产企业日本住友电木、日本日立化成等形成长期供货合作关系，国内也具有领先的竞争优势。华飞电子现有硅微粉产能14400万吨，联瑞新材产能3000吨，因此具有产能优势。
最后说一句，雅克 科技 这些看起来很赚钱的业务基本上都是买来的，厉害了。
电子气体(Electronicgases)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原材料，它们广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。例如在目前工艺技术较为先进的超大规模集成电路工厂的晶圆片制造过程中，全部工艺步骤超过450道，其中大约要使用50种不同种类的电子气体。电子气体输送系统是指为满足工艺制程的需求，在充分保证工艺和产品安全使用的前提下，将电子气体从气源端无二次污染、控制工艺需求的流量和压力等参数、稳定地输送到工艺生产设备的用气点。根据气体性质和供应包装的不同，一般电子气体可划分为大宗普通气体、特种气体和大宗特种气体。
目前电子消费品的种类繁多以及升级换代日趋频繁，同类产品的不同制造规模、不同级别档次的生产工厂和科研机构共存。基于投资规模和产品档次的不同的实际要求，工业界对电子气体输送系统基本有以下三类需求： 大规模供气系统主要针对大规模量产的8-12英寸（1英寸=25.4毫米） 超大规模集成电路厂（气体种类包括SiH4、N2O、2、 C2F6、 NH3等），100MW以上的太阳能电池生产线（气体种类包括NH3），发光二极管的磊晶工序线（气体种类包括NH3）、5代以上液晶显示器工厂（气体种类包括4、3、NF3）、光纤（气体种类包括SiCl4）、硅材料外延生产线（气体种类包括HCL）等行业。它们的投资规模巨大，采用最先进的工艺制程设备，用气需求量大，对稳定和不间断供应、纯度控制和安全生产提出最严格的要求。
上述工厂的大宗普通气体多采用现场制气(On-site)或工业园区管道(Pipeline)集中供应方式，一个年产5万片的8英寸 超大规模集成电路厂高纯氮气的需求超过5,000Nm3/h，发光二极管的磊晶工序线和硅外延生产线的氢气需求超过100Nm3/h。
除了普通钢瓶（50L及以下）包装的特种气体外，还有多种类的特种气体都普遍采用大包装容器，由此它们被称为大宗特气，包括Y-钢瓶（450L），T-钢瓶（980L），集装格（940L），ISO罐（22,500L），鱼雷车（13,400L）等。
大宗特气供应系统（BSGS）采用全自动PLC控制器，彩色触摸屏；气体面板采用气动阀门和压力传感器，可实现自动切换，自动氮气吹扫，自动真空辅助放空；多重安全防护措施，泄漏侦测，远程紧急切断；专用氮气吹扫起源等等。特种气体采用独立气源，多用点采用VMB或VMP分路供应，VMB或VMP采用支路气动阀，氮气吹扫，真空辅助排空等。由于BSGS气源总量大，多采用独立的气体房，独立的抽风系统。 常规供气系统主要应用于4-6英寸 大规模集成电路厂，50MW以下的太阳能电池生产线，发光二极管的芯片工序线以及其它用气量中等规模的电子行业。它们的投资规模中等，生产线可能是二手设备，对气体纯度控制的要求不苛刻，系统配备在满足安全的前提下尽量简单，节省投资。
常规供气系统的大宗普通气体多建立现场气站，采用现场液体储罐（LIN, LOX, LAR）或集装格(H2, He)供应方式。气体由管路系统输送至厂房，直接开三通送至用气点。
特种气体采用普通钢瓶（<50L）供气。特气输送系统采用气瓶柜。配置全自动PLC控制器，彩色触摸屏；气体面板采用气动阀门和压力传感器，可实现自动切换，自动氮气吹扫，自动真空辅助放空；多重安全防护措施，泄漏侦测，远程紧急切断；专用氮气吹扫起源等等。VMB采用支路气动阀，氮气吹扫，真空辅助排空。惰性气体多采用半自动气瓶架，继电器控制，自动切换，手动吹扫，手动放空；VMB主管气动阀，氮气吹扫；支路气动阀，氮气吹扫，真空辅助排空。气体房和抽风系统根据气体性质进行分类。 简单供气系统主要针对4英寸及以下半导体芯片厂、半导体材料的科研机构等。它们的制程简单，通常不需要连续性供气，对气体供应系统的投资预算低，生产和管理人员欠缺安全意识。
由于气体流量小，特种气体气源多采用普通钢瓶（<50L）。输送系统多采用半自动气瓶柜或气瓶架，配置继电器控制，自动切换，手动吹扫，手动放空，有害性气体配备紧急切断阀。惰性气体瓶架则采用全手动系统，有些甚至用单瓶系统。共用一个气体房，甚至没有气体房，特气钢瓶和输送系统有时放在回风夹道，或直接放在工艺制造设备旁边。共用一个抽风系统。系统通常存在安全隐患。 随着电子消费品的升级换代，产品制造尺寸越来越大，产品成品率和缺陷控制越来越严格，整个电子工业界对电子气体气源纯度，以及杜绝输送系统二次污染的要求越来越苛刻。基本上工业界对电子气体气相不纯物以及颗粒度污染提出的技术指标，直接与分析仪器技术进步带来的最低检测极限（LDL）相关联。如传统的激光颗粒测试仪可测到0.1微米，而核凝结技术（CNC）可达到0.01微米。
目前12英寸超大规模集成电路制造线宽已经发展到45纳米， 对于大宗气体的纯度都要求在ppt级别, 颗粒度控制直指CNC分析仪器的下限。实验室超高亮度发光二极管（LED）技术指标已达到200Lm/w（流明/瓦）以上，对于氢气和氨气的纯度控制要求也都小于1ppb（十亿分之一），氨气则采用多级精馏生产，技术指标到达7N（7个9）的“白氨”，5N的氢气需要采用先进的钯膜纯化器提纯至9N。
大宗特气系统(BSGS)的及时应用有利于提高污染控制。首先大包装容器保证了气体品质的连续性，降低了多次充装污染风险。另外由于换瓶频率的减少，也减少了污染几率。BSGS多采用了深层吹扫，显著提高了吹扫效果。
输送管路系统普遍采用了316L不锈钢电解抛光（EP）管道，高纯调压阀、隔膜阀、高精密过滤器（<0.003μm）、VCR接头等，接触气体的管路部件表面粗糙度可控制在5uin，同时采用零死区设计。施工技术采用全自动轨道焊接，同时制定和实施严格的超高纯施工和QA/QC保证程序。
气体输送系统建成后必须经过严格的保压、氦检漏、颗粒度和水分、氧分以及其它气相杂质的测试。 如何满足大规模量产工厂对电子气体大流量、不间断和稳定输送的要求是一个挑战。
电子气体多以集中式供应为趋势，特种气体集中放置在气体房。输送系统的数量是根据机台对流量的需求进行合理配置。特气输送设备必须采用全自动切换供气，而且多设计了备用设备。对于低蒸汽压气体（WF6，DCS，BCl3，C5F8，ClF3等），需要考虑钢瓶加热，气体面板加热，管道伴热等。为了精确控制流量，在气源端一般会考虑配置高精度的压力变送器、电子秤、温控器等。在机台用气点也都配置了质量流量计。
对于大流量的BSGS，不但要考虑管路压降和液化钢瓶蒸发吸热对流量的影响，还要考虑气体经过调压阀减压后的焦耳-汤普逊效应。一般而言，气体减压后，温度会降低，甚至液化。这会照成输送压力的不稳定以及管路系统的损坏。因此需要考虑在减压前对气体进行预热。气体监控系统（GMS）通过计算机网络，实现对气体输送系统的实时监控，以确保系统的稳定性。
针对液化气体（如氨气）的BSGS，采用直接加热液体的气化输送系统(Evaporator)已经研发成型，很快会在BSGS的应用上推广。 电子气体可能存在窒息性、腐蚀性、毒性、易燃易爆性等危险，其危害性被不同国家区域和不同的工业组织进行了详细的危险等级分类。对于一个大规模量产的电子工厂，其使用和存储的电子气体数量之多可以毫不夸张地被视为拥有“大规模杀伤性”武器库。任何设计上、施工中、日常运行里存在的安全隐患都会对工厂、人员和环境带来巨大的灾难。
如何保证电子气体的安全储存、使用 *** 作，系统的工艺和产品本征安全设计，在众多的国际标准规范如SEMI，NFPA，CGA，FM等都有很详细的规定，目前中国国内也正在起草针对电子特种气体的国家标准规范。通常而言，会根据气体性质和相容性，将气体房分成可燃气体房、腐蚀性气体房、惰性气体房、硅烷气体房、三氟化氯气体房等。气体房规划需要考虑建筑物的防火、泄爆、防火防爆间距、危险物总量控制等等。针对硅烷输送系统，特别是BSGS系统，因总量较大，应采用隔离式建筑。气体房和气柜应采用自动喷淋系统。而三氟化氯遇水反应，需要采用二氧化碳灭火系统。
使用电子气体的工厂抽风系统也根据危险品性质分成了普通排风系统(GEX)，酸性排风系统(SEX)，溶剂排风系统(VEX)和氨气排风系统(AEX)。换钢瓶时的吹扫尾气，也建议排放至尾气处理器中。
输送管道一般采用无缝SS316L EP管。施工采用自动轨道焊接，经保压、氦检漏和纯度测试。对于剧毒、高反应性和自燃气体，应使用双套管输送。一些剧毒气体如磷烷、砷烷等，安全输送系统（SDS）正在被广泛使用。其钢瓶内采用负压吸附的方式，用真空法输送，从根本上避免了气体的泄漏。
气体侦测系统(GDS)是全厂生命安全系统（LSS）的重要组成部分。对于侦测器的要求，除了精度高，反应迅速外，还应具备自检功能。 因为电子工业投资规模越来越大，缩短建设周期，降低建设成本也越来越重要。对电子气体输送系统而言，如何在不降低系统污染控制水平和不牺牲安全配置的前提下，努力减少建设和运行成本，同样是一个挑战。
合理配置系统，合理选型材料，可显著降低初始投资费用。这就要求电子气体输送系统承包商具备较强的系统设计能力。性质相匹配的气体，采用同一吹扫氮气系统，可显著节约气瓶柜的投资。对于VMB，可采用移动式吹扫氮气盘。小管路 (≤1/2”)的施工，直接采用弯管的方式，既节约了弯头的费用，也大大提高了施工效率。严格执行高纯管路施工规范，可大大降低测试气体和测试时间。这些都是行之有效的成本控制措施。采用大包装容器的气源，可大大降低物流和人力 *** 作等运行费用。因而BSGS越来越受到更多客户的青睐。
综上所述，电子气体输送系统面临着高纯度、大流量、严格的安全措施和大力降低建设成本四个方面的挑战，同时这四个方面也是未来的发展方向。
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