經(jīng)濟(jì)觀察網(wǎng) 記者 李靖恒 近段時(shí)間，在俄烏沖突持續(xù)的背景下，特種氣體受到市場(chǎng)的廣泛關(guān)注。

根據(jù)央視報(bào)道，俄羅斯工業(yè)和貿(mào)易部在6月2日表示，俄羅斯在2022年年底前將限制氖氣等惰性氣體的出口。惰性氣體又稱稀有氣體，包括氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣，可以應(yīng)用于半導(dǎo)體制造等行業(yè)。例如，在芯片的光刻工藝中，稀有氣體的混合物在高壓受激發(fā)后，會(huì)產(chǎn)生固定波長(zhǎng)的光線，用于晶圓的光刻。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)惰性氣體的公司包括華特氣體（688268.SH）、金宏氣體（688106.SH）、凱美特氣（002549.SZ）等。金宏氣體董事會(huì)秘書(shū)辦人士近日告訴經(jīng)濟(jì)觀察網(wǎng)記者，芯片的制造過(guò)程要經(jīng)過(guò)一些氣態(tài)相關(guān)的工藝，總共需要幾十種、甚至上百種的各類(lèi)氣體，其中就包括稀有氣體。目前，稀有氣體的行情比較好，價(jià)格也一直上漲。該公司正重點(diǎn)布局氦氣，預(yù)計(jì)未來(lái)兩年內(nèi)產(chǎn)能會(huì)翻倍。

6月5日，浙商證券分析師王華君和張楊表示在研報(bào)中表示，俄羅斯占全球惰性氣體供應(yīng)量約30%，俄羅斯的出口限制可能會(huì)加劇全球芯片市場(chǎng)的供應(yīng)緊張。此外，烏克蘭也曾是世界上最大的惰性氣體供應(yīng)國(guó)之一，全球約45%至54%的半導(dǎo)體級(jí)氖氣產(chǎn)自烏克蘭在馬里烏波爾和敖德薩的惰性氣體工廠。俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)后，兩家工廠都關(guān)閉了業(yè)務(wù)，意味著全球的氖氣產(chǎn)能突然失去了一半，引發(fā)全球氖氣、氙氣等價(jià)格一度跳漲。

截止6月14日，根據(jù)卓創(chuàng)資訊的數(shù)據(jù)，氖氣的市場(chǎng)價(jià)格區(qū)間為每立方米1.25萬(wàn)元-1.6萬(wàn)元，年初的價(jià)格區(qū)間為每立方米1700元-2000元；氪氣價(jià)格區(qū)間為每立方米4.9萬(wàn)元-5.2萬(wàn)元，年初的價(jià)格區(qū)間為2萬(wàn)元-2.2萬(wàn)元；氙氣的價(jià)格區(qū)間為每立方米49萬(wàn)元-52萬(wàn)元，年初的價(jià)格區(qū)間為23萬(wàn)-26萬(wàn)元。

事實(shí)上，氣體的在工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛。比如，根據(jù)華特氣體年報(bào)介紹，普通工業(yè)氣體產(chǎn)品主要為氧氣、氮?dú)狻鍤獾取Ｆ渲校鯕庵饕米鹘饘僖睙挼刃袠I(yè)的助燃劑、化肥等化工工業(yè)的氧化劑；氮?dú)庵饕米骰ぁC(jī)械制造、家電等行業(yè)的保護(hù)氣、金屬冶煉等行業(yè)的爐溫退火；氬氣主要用作電弧焊接的保護(hù)氣、填充光電管等。

隨著新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，氣體又被廣泛應(yīng)用于集成電路、顯示面板、光伏、光纖光纜等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，這類(lèi)氣體被成為“電子特種氣體”。 凱美特氣在年報(bào)中稱，電子特種氣體是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“血液”。

特種氣體重要性正在提升

金宏氣體人士告訴記者，該公司所生產(chǎn)的氣體大致可以分為大宗氣體和特種氣體。相對(duì)大宗氣體，芯片生產(chǎn)過(guò)程中所需的特種氣體的量不是特別多，但是種類(lèi)非常多。實(shí)際上，在芯片的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多的工藝環(huán)節(jié)都需要?dú)怏w，總共需要幾十種、甚至上百種各類(lèi)氣體。

金宏氣體生產(chǎn)的大宗氣體包括氮?dú)狻錃狻⒀鯕獾龋胤N氣體包括超純氨、高純氧化亞氮、八氟環(huán)丁烷、正硅酸乙酯、高純二氧化碳等。事實(shí)上，特種氣體和電子級(jí)的大宗氣體都是半導(dǎo)體行業(yè)不可或缺的原材料。

華特氣體亦在年報(bào)中介紹，工業(yè)氣體根據(jù)其用量大小可以分為大宗氣體和特種氣體兩類(lèi)，其中大宗氣體又可分為空分氣體(從空氣中分離出的氣體，包括氧氣、氮?dú)獾?和合成氣體(氫氣、一氧化碳、乙炔等)，特種氣體根據(jù)用途不同可分為電子特種氣體、醫(yī)療保健用氣體、食品飲料用氣體、航天用氣體等。

其中，電子特種氣體（簡(jiǎn)稱“電子特氣”）是指用于半導(dǎo)體、顯示面板、光伏、LED及其它電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的特種氣體。根據(jù)深圳市億渡數(shù)據(jù)科技有限公司發(fā)布的《2021年中國(guó)特種氣體行業(yè)短報(bào)告》，2021年中國(guó)的特種氣體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)342億元，其中電子特氣預(yù)計(jì)達(dá)216億元，電子特氣占特種氣體接近6成。

“電子特氣深度參與芯片、顯示面板、光伏、LED等核心制程，往往具有‘牽一發(fā)而動(dòng)全身’的效應(yīng)。”華特氣體稱。

金宏氣體人士對(duì)記者表示，芯片不同的制程和工藝，相應(yīng)的氣體用量、品種都會(huì)有所不同。這段時(shí)間大家所關(guān)注的惰性氣體也叫稀有氣體，也被應(yīng)用于芯片制造環(huán)節(jié)。

華特氣體在年報(bào)中介紹，在芯片產(chǎn)品的清洗、刻蝕工藝中，需要用到氟碳類(lèi)產(chǎn)品，包括高純四氟化碳、高純六氟乙烷、八氟丙烷、高純二氧化碳等；在光刻工藝中，需要用到光刻稀混氣體（稀有氣體的混合氣），包括氪氖混合氣、氟氖混合氣等。此外，在芯片的外延、沉積、離子注入等工藝過(guò)程都需要使用不同種類(lèi)的電子特氣。

據(jù)華特氣體統(tǒng)計(jì)，半導(dǎo)體晶圓制造在電子特氣應(yīng)用中占比約70%，其次是面板顯示市場(chǎng)占比約20%，剩下的部分包括光纖通信、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。

華特氣體表示，隨著全球晶圓廠的加速擴(kuò)建以及產(chǎn)能的逐步釋放，下游市場(chǎng)對(duì)電子特氣的需求廣闊，電子特氣的市場(chǎng)空間持續(xù)擴(kuò)大。而且，下游產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展不僅在規(guī)模上增加了特種氣體的需求，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、技術(shù)迭代帶來(lái)新工藝、新產(chǎn)品等，也進(jìn)一步拓寬了特種氣體的應(yīng)用領(lǐng)域，不斷產(chǎn)生新的特種氣體產(chǎn)品需求。

金宏氣體人士告訴記者，該公司的稀有氣體占營(yíng)收比例正在上升。因?yàn)樾星楸容^好，目前金宏氣體正在重點(diǎn)布局氦氣。在明后年的規(guī)劃上，氦氣的產(chǎn)量會(huì)有翻倍以上的增長(zhǎng)。氦氣往往從天然氣中提取，該公司從海外采購(gòu)一手的氦氣生產(chǎn)資源。

根據(jù)金宏氣體年報(bào)，該公司2021年大宗氣體產(chǎn)量為24.34萬(wàn)噸，同比下降13.21%；特種氣體產(chǎn)量為7.24萬(wàn)噸，同比上升29.78萬(wàn)噸。其中，大宗氣體毛利率為27.21%，特種氣體毛利率為35.46%。

金宏氣體表示，根據(jù)業(yè)界經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，工業(yè)氣體行業(yè)增速是全球GDP增速的2到2.5倍。傳統(tǒng)上，大型鋼鐵冶煉、化工企業(yè)往往自行建造空氣分離裝置，以滿足自身氣體需求。隨著專(zhuān)業(yè)化分工合作的快速發(fā)展，外包氣體供應(yīng)商可以滿足客戶對(duì)氣體種類(lèi)、純度和壓力等不同需求，為其提供綜合氣體解決方案，有利于減少客戶在設(shè)備、技術(shù)、研發(fā)上的巨額投入。2019年中國(guó)工業(yè)氣體外包率約為55%，到2020年為57%，相比發(fā)達(dá)國(guó)家80%的外包率仍有較大差距。

純度要求趨近極致 國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)行中

金宏氣體人士向記者介紹，芯片制造通常對(duì)氣體純度要求都比較高。該公司生產(chǎn)的電子氣體，很多產(chǎn)品都達(dá)到了9N純度。這個(gè)N代表的是純度中9的數(shù)量，比如5N代表99.999%純度。不同的產(chǎn)品需要的純度不同，超純氨能達(dá)到7N，高純氧化亞氮是5N（也被稱為“笑氣”）。

金宏氣體也在年報(bào)中表示，半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)于氣源及其供應(yīng)系統(tǒng)有著苛刻的要求，電子氣體的深度提純難度大，而純度是氣體質(zhì)量最重要的指標(biāo)。在芯片加工過(guò)程中，微小的氣體純凈度差異將導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品性能的降低甚至報(bào)廢。

據(jù)金宏氣體介紹，電子氣體純度往往要求5N以上級(jí)別。此外，還要將氣體中的金屬元素雜質(zhì)含量?jī)艋?0的負(fù)9次方級(jí)別至10的負(fù)12次方級(jí)別。氣體純度每提高一個(gè)層次對(duì)純化技術(shù)就提出了更高的要求，技術(shù)難度也將顯著上升。

華特氣體也在年報(bào)中表示，氣體純度是特種氣體產(chǎn)品的核心參數(shù)，要求超純、超凈。其中，超純要求氣體純度達(dá)到4.5N、5N甚至6N、7N，超凈要求嚴(yán)格控制粒子與金屬雜質(zhì)的含量，純度每提升一個(gè)N以及粒子、金屬雜質(zhì)含量濃度每降低一個(gè)數(shù)量級(jí)都將帶來(lái)工藝復(fù)雜度和難度的顯著提升。

隨著氣體純度的提升，檢測(cè)微量雜質(zhì)的單位也越來(lái)越小。金宏氣體人士向記者表示，衡量微量氣體的濃度單位可以用ppm、ppb、ppt等單位表示，其中，ppm代表10的負(fù)6次方級(jí)別，ppb代表10的負(fù)9次方級(jí)別，ppt代表10的負(fù)12次方級(jí)別。

據(jù)金宏氣體年報(bào)介紹，隨著新興行業(yè)對(duì)工業(yè)氣體純度要求的日益提升，對(duì)氣體中雜質(zhì)含量的檢測(cè)分析技術(shù)也更為嚴(yán)格，從早期的常量級(jí)逐漸發(fā)展到目前的ppm級(jí)、ppb級(jí)甚至達(dá)到ppt級(jí)。

華特氣體亦表示，在配制混合氣的過(guò)程中，隨著產(chǎn)品組分的增加、配制精度的上升，常常要求氣體供應(yīng)商能夠?qū)Χ喾Nppm乃至ppb級(jí)濃度的氣體組進(jìn)行精細(xì)操作，其配制過(guò)程的難度與復(fù)雜程度也顯著增大。

華特氣體進(jìn)一步表示，集成電路領(lǐng)域技術(shù)快速更迭，晶圓尺寸從6寸、8寸發(fā)展到12寸，制程技術(shù)從28nm、14nm、7nm到5nm。作為集成電路行業(yè)的關(guān)鍵性材料，特種氣體的精細(xì)化程度也持續(xù)提高，對(duì)特種氣體生產(chǎn)企業(yè)在氣體純度、混配精度等方面的技術(shù)要求都將持續(xù)提高。

然而，凱美特氣在年報(bào)中介紹，目前國(guó)內(nèi)電子特氣市場(chǎng)，特別是高端電子特氣的國(guó)內(nèi)自給率非常低，中國(guó)電子特種氣體有80%以上依賴進(jìn)口。

“2022年2月俄烏沖突給稀有氣體供應(yīng)帶來(lái)重大不確定性，一時(shí)間供應(yīng)緊張，價(jià)格飆漲，給供應(yīng)安全帶來(lái)負(fù)面沖擊，未來(lái)如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)特種氣體國(guó)產(chǎn)化，保障國(guó)內(nèi)高端制造業(yè)發(fā)展是公司面臨的一個(gè)新形勢(shì)。”華特氣體稱。

不過(guò)，國(guó)內(nèi)的特種氣體生產(chǎn)企業(yè)也在逐漸填補(bǔ)缺口。據(jù)華特氣體介紹，該公司逐步實(shí)現(xiàn)了高純六氟乙烷、高純?nèi)淄椤⒐饪虤獾冉?0多個(gè)產(chǎn)品的進(jìn)口替代。而且，華特氣體研發(fā)生產(chǎn)的4種光刻混合氣分別在2017年和2021年獲得了光刻機(jī)制造廠商阿斯麥公司（ASML）和日本GIGAPHOTONR公司的認(rèn)證，成為了國(guó)內(nèi)唯一一家獲得兩家光刻機(jī)廠商認(rèn)證的氣體公司。

目前，華特氣體部分產(chǎn)品已批量供應(yīng)14nm、7nm等產(chǎn)線，部分氟碳類(lèi)產(chǎn)品已進(jìn)入到5nm的工藝使用。“客觀上國(guó)內(nèi)的特種氣體開(kāi)始逐步具備替代進(jìn)口的能力，未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)口的市場(chǎng)需求廣闊。”華特氣體稱。