芯耀
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2月13日消息，美國(guó)呼吁本國(guó)公民盡快撤離烏克蘭，而繼美國(guó)之后，英國(guó)、德國(guó)、澳大利亞、加拿大和日本等多國(guó)紛紛效仿。俄羅斯與烏克蘭地區(qū)緊張局勢(shì)進(jìn)一步升級(jí)！烏克蘭作為半導(dǎo)體用電子氣體的主要生產(chǎn)國(guó)之一，俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，將對(duì)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈產(chǎn)生沖擊！
1.電子氣體：晶圓制造中第二大耗材！
在眾多晶圓制造材料當(dāng)中，電子氣體由于在制造過(guò)程中使用的步驟較多，所以消耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材料。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)，2019 年全球晶圓制造材料市場(chǎng)規(guī)模約 328 億美元，其中電子特氣規(guī)模約43億美元，占比13.2%，是僅次于硅片的第二大耗材，并有望于2021年規(guī)模達(dá)到近46億美元。
2.電子工業(yè)的“血液”-電子氣體
半導(dǎo)體生產(chǎn)制造中使用超過(guò) 110 種氣體產(chǎn)品，幾乎覆蓋所有常見(jiàn)的電子氣體。半導(dǎo)體器件制作過(guò)程中對(duì)特種氣體存在多樣化、個(gè)性化需求，不同工藝會(huì)用到特定或多種電子氣體，其生產(chǎn)用量大、使用范圍廣、純度要求高，因此電子氣體被喻為電子工業(yè)的“血液”。根據(jù)工藝環(huán)節(jié)作用的不同，電子氣體通?？梢苑譃?ldquo;電子特種氣體”和“電子大宗氣體”，狹義的“電子氣體”特指可用于電子半導(dǎo)體領(lǐng)域生產(chǎn)的特種氣體。電子特氣行業(yè)的下游應(yīng)用領(lǐng)域主要包括集成電路、液晶面板和光伏等行業(yè)。其中半導(dǎo)體晶圓制造是電子特氣最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，據(jù) Linx 統(tǒng)計(jì)，2019 年全球電子特氣約 73%用于半導(dǎo)體行業(yè)。
3.半導(dǎo)體電子氣體產(chǎn)品分類
根據(jù)半導(dǎo)體工藝流程用途不同，可以將電子特氣大致分為六種：沉積、光刻、刻蝕、摻雜、熱處理、清洗。
4.光刻氣體：光刻機(jī)產(chǎn)生光源的關(guān)鍵
光刻機(jī)通過(guò)激光器激發(fā)光刻氣體原子，光刻氣體原子被激發(fā)到亞穩(wěn)激發(fā)態(tài)，在能級(jí)躍遷的過(guò)程中，能量以特定波長(zhǎng)的光線釋放。所以，光刻氣體是光刻機(jī)產(chǎn)生光源的關(guān)鍵。光刻氣體包含Ar/F/Ne混合氣、Kr/Ne 混合氣、Ar/Ne 混合氣、Kr/F/Ne 混合氣等，是由氖（Ne）/氪（Kr）/氬（Ar）/氟（F）/氙按照精確比例混合而成。
5.俄烏沖突對(duì)電子氣體供應(yīng)影響
2021年，全球70%氖氣、40%氪氣、30%氙氣由烏克蘭供應(yīng)，單就美國(guó)而言，烏克蘭氖氣供應(yīng)比例更是高達(dá)90%。盡管，晶圓制造過(guò)程中氖氣用量較小，但俄烏沖突勢(shì)必對(duì)其供應(yīng)產(chǎn)生影響。
1）影響一：缺貨或斷供！烏克蘭在全球氖氣、氪氣、氙氣全球供應(yīng)占比過(guò)高，而這些氣體原料主要來(lái)自俄羅斯鋼鐵行業(yè)副產(chǎn)物，烏克蘭對(duì)其進(jìn)行提純加工。若俄烏沖突進(jìn)一步升級(jí)，俄烏氖氣等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈或?qū)⒚媾R“停擺”。全球晶圓制造產(chǎn)業(yè)將面臨氖氣等缺貨或斷供風(fēng)險(xiǎn)！
2）影響二：漲價(jià)！過(guò)去三個(gè)月氖氣價(jià)格快速上漲，根據(jù)百川盈孚價(jià)格跟蹤數(shù)據(jù)，我國(guó)氖氣（4N: 99.99%）價(jià)格已從2021年10月份的400元/立方米上漲到目前超過(guò)1600元/立方米。隨著產(chǎn)業(yè)鏈逐級(jí)傳導(dǎo)，氖氣價(jià)格上漲將從電子氣體向“晶圓制造”等下游產(chǎn)業(yè)鏈傳導(dǎo)，而“晶圓制造”價(jià)格上漲勢(shì)必帶動(dòng)電源管理、顯示驅(qū)動(dòng)等芯片價(jià)格上漲。
6.半導(dǎo)體電子特氣行業(yè)壁壘高！
電子氣體半導(dǎo)體生產(chǎn)制造中廣泛應(yīng)用，其對(duì)純度與精度要求極高，對(duì)于氣源及其供應(yīng)系統(tǒng)有著苛刻的要求，屬于典型的技術(shù)密集型行業(yè)。而除了技術(shù)要求高以外，電子氣體的客戶認(rèn)證審核標(biāo)準(zhǔn)也極為嚴(yán)格。總結(jié)起來(lái)，其行業(yè)壁壘體現(xiàn)在兩個(gè)維度，即：技術(shù)與資質(zhì)。
技術(shù)壁壘：電子氣體的技術(shù)壁壘可以分為氣體純度壁壘與氣體精度壁壘。就氣體純度而言，特種氣體純化是氣體制造的主要技術(shù)壁壘。在普通工業(yè)領(lǐng)域中，對(duì)于特種氣體的純度要求在 99.99%以內(nèi)。但是在電子級(jí)，特別是在半導(dǎo)體芯片制造領(lǐng)域，由于芯片制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到納米級(jí)別，所以氣體純度也必須在 ppt 級(jí)別以上。氣體中的雜質(zhì)含量過(guò)多，就會(huì)嚴(yán)重影響芯片良率和可靠性。
電子氣體的純度要求也越來(lái)越高，經(jīng)常需要 6N 級(jí)(99.9999%)甚至更高的純度，并且對(duì)電子氣體質(zhì)量的穩(wěn)定性要求也越來(lái)越苛刻。10納米以下的先進(jìn)制程對(duì)于雜質(zhì)過(guò)濾的要求也越來(lái)越高，晶圓廠生產(chǎn)環(huán)境純凈度必須再度提升，才能確保半導(dǎo)體晶圓不受污染，提升生產(chǎn)良率。
就氣體精度壁壘而言，準(zhǔn)確控制不同氣體的配比精度是另一壁壘。對(duì)于混配氣體而言，配比的精度是核心參數(shù)。氣體混配是指根據(jù)不同需求，運(yùn)用重量法、分壓法、動(dòng)態(tài)體積法等方法，將兩種或兩種以上組分的氣體按照特定比例混合，對(duì)配制過(guò)程的累計(jì)誤差控制、配制精度、配制過(guò)程的雜質(zhì)控制等均有極高要求。
隨著產(chǎn)品組分的增加、配比精度的上升，常要求氣體供應(yīng)商能夠?qū)Χ喾N ppm 乃至 ppb 級(jí)濃度的氣體組分進(jìn)行精細(xì)操作，其配置過(guò)程難度與復(fù)雜程度也顯著增大。特別是對(duì)于光刻氣體而言，混合氣體的精度控制更加重要。
資質(zhì)壁壘：企業(yè)客戶的資質(zhì)認(rèn)證較難，且時(shí)間很長(zhǎng)?？蛻魧?duì)氣體供應(yīng)商的選擇均需經(jīng)過(guò)審廠、產(chǎn)品認(rèn)證兩輪嚴(yán)格的審核認(rèn)證，其中光伏能源、光纖光纜領(lǐng)域的審核認(rèn)證周期通常為 0.5-1.0年，顯示面板通常為1-2年，集成電路領(lǐng)域的審核認(rèn)證周期長(zhǎng)達(dá)2-3年；另一方面，電子特氣在下游制造過(guò)程中的成本占比相對(duì)較低，但對(duì)電子產(chǎn)品性能影響較大，一旦質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，下游客戶將會(huì)產(chǎn)生較大損失。為了保持氣體供應(yīng)穩(wěn)定，客戶在與氣體供應(yīng)商建立合作關(guān)系后不會(huì)輕易更換氣體供應(yīng)商。
7.多寡頭壟斷格局顯著，國(guó)產(chǎn)化亟待突破！
電子特氣產(chǎn)業(yè)寡頭壟斷格局顯著，國(guó)內(nèi)高端電子氣體主要依賴進(jìn)口。產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和兼并收購(gòu)，形成了“美國(guó)空氣化工集團(tuán)、德國(guó)林德集團(tuán)、法國(guó)液化空氣集團(tuán)和日本太陽(yáng)日酸株式會(huì)社”四大工業(yè)氣體巨頭為首的壟斷格局。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2019 年四大巨頭在全球與我國(guó)市場(chǎng)份額合計(jì)占比分別達(dá) 91%和 88%，寡頭壟斷格局顯著。
國(guó)內(nèi)電子特種氣體起步于 20世紀(jì) 80 年代，與國(guó)外成熟氣體集團(tuán)相比，大部分國(guó)內(nèi)氣體公司的供應(yīng)產(chǎn)品仍較為單一，用氣級(jí)別不高，尤其在集成電路、顯示面板、光伏能源、光纖光纜等高端領(lǐng)域仍主要依賴國(guó)外進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化亟待突破。
國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體電子氣體領(lǐng)域，華特氣體、雅克科技、昊華科技、巨化股份、派瑞特氣（中船重工718所）等企業(yè)在高純硅烷、高純氨、高純笑氣、氖氣等產(chǎn)品上均取得突破。其中，華特氣體的Ar/F/Ne混合氣、Kr/Ne 混合氣、Ar/Ne 混合氣、Kr/F/Ne混合氣四種光刻氣體產(chǎn)品通過(guò)光刻機(jī)巨頭ASML認(rèn)證。
