国内外特种气体市场概况.pdf

收稿日期:国内外特种气体市场概况周晓佳(国家管网集团 大连液化天然气有限公司辽宁 大连)摘要:随着全球半导体产业的发展电子特种气体作为半导体工业重要的基础材料前景光明充满机遇 主要综述国内外特种气体的市场概况关键词:半导体行业特种气体国内外市场概况中图分类号:文献标志码:文章编号:():/():.:众所周知电子特气是半导体工业、微电子工业重要且必不可少的基础材料在大规模集成电路()、超大规模集成电路()、半导体和电子器件生产与加工过程中电子特气主要用于气相外延生长、化学气相沉积、掺杂(杂质扩散)、蚀刻、离子注入、溅射、退火、系统加压、洁净吹扫、吸气覆盖、氧化和还原等工艺 其中部分气体可直接作为半导体源如硅源、硼源、磷源和化学气相沉积()源等 所用气体品种多、质量要求高所以电子气体又被称为半导体材料的“粮食”和“源”年半导体行业迎来了创纪录的一年尽管持续的新冠肺炎疫情对人们的生活方式产生了巨大影响全球经济严重受损但这种变化却对半导体的需求产生了积极影响 全球半导体销售量持续增加特别是医疗和电信 设备等行业对半导体的需求量非常大 年用于半导体的硅加工量以百万平方英寸()为单位与 年相比同比增长 这是继 年后又一个超过 优异增长的年份 基于半导体需求的巨大增长 年电子特种气体市场增长 亿多美元达到 亿美元半导体行业再次成为电子特种气体的最大消费领域超过了平板显示器、太阳能光伏等其它主要消费领域 根据 报告 年半导体材料市场整体规模达到 亿美元创历史新高其中晶圆材料市场增长.达到 亿美元 国外特种气体市场当前全球电子气体行业集中度高全球电子特气市场仍然被几个发达国家的龙头企业垄断控制份额 其中美国空气化工产品和新林德(德国林德普莱克斯)并列第一市场份额均达到其后是法国液化空气、日本大阳日酸控股/和 材料公司.美国特气市场 年 月 日美国总统拜登签署 年美国芯片与科学法案使其正式成为生效法律第 卷第 期低 温 与 特 气 年 月 该法案旨在为美国半导体的研究和生产提供约 亿美元的政府补贴主要目的是对抗中国及控制半导体产业链以促进美国芯片生产带动半导体企业回流美国本土市场如果根据该法案获得补贴公司将被禁止向中国扩大某些先进芯片的新建工厂今年英特尔两个新的半导体生产设施破土动工中国台湾台积电半导体有限公司也在亚利桑那州投资建造半导体厂是亚利桑那州历史上最大的国外直接投资的半导体厂三星宣布在德克萨斯州投资高达 亿美元美光科技宣布在本世纪末投资 亿美元分多个阶段在美国建立领先的存储器制造业 半导体生产及系统回流到美国、欧盟甚至日本是影响电子特种气体领域的最大趋势之一一个世界一流的半导体制造厂根据生产工艺将使用 多种特种气体每年在这些产品上的花费将是数千万美元 年预计北美特种气体市场的年增长率为.除半导体行业对特种气体的应用使特种气体市场增长之外医疗保健部分的支出增长也是特种气体市场增长的主要因素之一.韩国特气市场当前电子特种气体的主要消费地区仍在亚洲几乎占所有需求的 亚洲的主要消费地区是韩国其次是中国大陆和中国台湾 韩国三星公司和 海力士硅半导体产量增长推动了韩国特气市场的发展电子特种气体作为半导体制造的基础性关键材料也必将是半导体战略中的重要一环韩国正加速实现包括稀有气体在内的多种电子特种气体本土化供应 近年来韩国电子工业在国家政策的支持下取得了出色的增长预计未来增长会更多 年三星电子销售额同比增长 达到 万亿韩元(约 万亿人民币)创下新的记录 三星正在进一步提高产能以应对存储设备的强劲需求正在京畿道南部的平泽市建设大型半导体存储器生产基地 年对蚀刻类和成膜类气体的需求将进一步增加三星电子计划到 年投入 万亿韩元建设先进的半导体研发中心以在与台积电等竞争对手日益激烈的竞争中确保竞争优势 不仅三星电子 海力士半导体有限公司也在京畿道的利川市开始运营最新生产线 并决定在忠清北道清州市的另一个生产基地投资下一代 生产线计划年开始生产 而且海力士对韩国永宁半导体工业园区的增量投资一直会持续到 年最终将建造 个制造厂月产能 万片晶圆(晶圆)这一系列持续而大胆的资本投资将迅速增加韩国对特种气体的需求近年来韩国半导体制造商对本土化特气生产的呼声尤其高涨一些本土特气生产商开始为保障韩国半导体材料国产化的稳定供应做贡献 比如韩国特种气体公司 宣布投资 亿韩元(约合人民币 亿元)在新万金产业园区生产电子特种气体该项目将于 年 月开工建设预计于 年 月投产 随着移动通信设备、平板电脑等市场的持续增长半导体及其必需材料特种气体的需求剧增此次新万金工厂的建立是为了应对这种情况 计划在新万金工厂每年生产约 用于清洗、蚀刻、沉积的二氧化碳()、四氟化碳()、锗烷()总部设在韩国清州的 是 集团的子公司是 于 年 月收购 公司旗下特种气体事业部而成立的 目前该公司生产用于半导体及显示器的特种气体 年曾计划在位于韩国清州的梧仓工厂新建年产 的电子级溴化氢项目 该工厂产品还包括磷烷混合气、乙硅烷以及蚀刻和沉积工艺所需的其他精制气体 多年来一直在韩国当地生产的 韩国气体公司以及岩谷韩国公司都在生产其最占优势的产品以巩固其市场地位.日本特气市场日本用于半导体方面的特种气体市场规模约在 亿日元(约人民币 亿元)在全球市场规模更大预计有近 亿日元(约人民币 亿元)其“主战场”为韩国、中国台湾、中国大陆等东亚及东南亚地区 即便是在当前供应高纯度气体的厂家依旧是日本企业占大多数 昭和电工、大阳日酸、关东电化工业、(艾迪科)、日本中央硝子()、住友精化、大金工业等都生产和销售各种电子材料方面的气体 高纯度(氯气)的主要厂商是昭和电工和(艾迪科)而且昭和电工构筑了高纯度(溴化氢)的全球唯一从合成到精制的一体化生产体制 关东电化工业的(六氟化钨)全球占比(四氟化碳)和(三氟甲烷)全球占比 是亚洲第一供应商()全球占比 受到旺盛需 低 温 与 特 气 第 卷求的推动各气体厂家的业绩持续改善 乘着 年度半导体市场需求扩大的“东风”各家公司的销售额都呈现增长趋势 中国特气市场中国是全球重要的集成电路市场 随着半导体国产化进程加速、显示面板产能向中国大陆地区转移以及光伏市场景气度处在持续上升通道的影响以及全球半导体产业链持续向中国大陆转移我国电子特种气体市场也将保持快速增长 据 及江苏省半导体行业协会测算至 年我国电子特种气体市场总规模将达到 亿元目前国内半导体用电子气体市场份额同样被国际巨头垄断 美国空气化工、德国林德 普莱克斯并列第一市场份额均达到 日本昭和电工位居第三市场份额达到 近年来得到国家产业政策的大力支持国家发改委、科技部、工信部、财政部、国家税务总局等部门相继出台一系列产业支持政策这将有力推动电子特种气体产业的发展及电子特气实现国产化的替代 年 月为进一步做好重点新材料首批次应用保险补偿试点工作工信部发布重点新材料首批次应用示范指导目录(年版)(下称目录)自 年 月 日起施行 其中共有 种特种气体入选目录多重利好叠加国产替代进程势不可挡 随着国内半导体厂商产能的逐步释放叠加国家相关产业政策和资金支持国内电子特气厂商竞争优势凸显不断突破国外技术垄断建立起完整的生产和供应体系 表 为 年前三季度国内主要电子特气公司业绩表表 年前三季度国内主要电子特气公司业绩表 单位:亿元公司名称已实现进口替代的主要产品收入净利润华特气体高纯六氟乙烷、高纯四氟化碳、高纯氨、高纯二氧化碳、高纯一氧化碳等.昊华科技六氟化硫、三氟化氮等.派瑞特气六氟化钨、三氟化氮等.续表 (.)公司名称已实现进口替代的主要产品收入净利润南大光电砷烷、磷烷等.金宏气体超纯氨、高纯氧化亚氮、氢气、高纯氢、高纯二氧化碳、硅烷混合气等.凯美特气氯气、氖气、氪气、氙气等.硅烷科技电子级硅烷气.雅克科技六氟化硫、四氟化碳等.我国台湾电子特气公司业绩亦表现突出营收稳步提高 受惠于电子特气出货量增长台湾晶呈科技第三季度营收 亿元新台币季增 年增 前三季度营收 亿元新台币年增长超越去年全年 亿元新台币表现 由于各产品已达经济规模加上新产品上市第四季度营运审慎乐观看待 晶呈科技电子特气营收占比九成主力产品为、/混合气台湾特品化学股份有限公司生产和销售电子特种气体主要产品为硅烷、乙硅烷及丙硅烷等 该公司 年营收 亿元新台币 年自结 月营收 亿元新台币 月 日公司增建的综合型电子级特殊气体仓库工程动土奠基典礼预计 年第二季度正式启用强化对客户供货及备货的服务能力 公司表示除已成功开发的现有硅烷产品外未来亦将持续发展高技术的半导体前驱体以应对日新月异的半导体市场 该公司将透过策略技术合作方式与国际上具有电子特气核心技术的公司或团队进行新产品合作开发借由自我研发与代理产品引进增加产品组合项目并持续拓展现有产品的潜在客户与应用市场延展产品的广度与国际市场的核心竞争力 结语与展望虽然新冠肺炎疫情对全球经济产生了巨大影响地缘政治形势仍在恶化拜登政府仍将中国的崛起视为对美国的最大挑战 但受惠于云计算、远程工作和学习设备的需求 年全球芯片市场增长超过预期这将有力驱动高端电子化学品需求的增长 特种气体市场前景光明充满机遇预计未来 特种气体的年增长率为 是核心工【下转第 页】第 期周晓佳:国内外特种气体市场概况换有利于水分的去除 本文采用控制变量法将抽空压力设置在 (绝压)实际操作时可根据真空泵组的性能进行设置且在最后 次抽空时可以和气瓶降温同步进行将抽空时间延长至气瓶降至室温的时间以得到更高的真空度.铝合金气瓶在出厂时瓶内残留水分的处理程度个体差别较大有些气瓶加热置换 次即可除去水分而有些气瓶在高温下置换 次仍不能彻底除去水分 为了规避质量风险应尽可能的在高温状态下进行多次置换.充装对气瓶内杂质要求不高的产品如高纯气、级标准气考虑到节能与气瓶老化风险建议将铝合金气瓶加热温度设定在 结束语从控制产品质量角度出发气瓶处理的温度越高、置换次数越多、处理效果越好然而增加加热温度和置换次数却消耗了更多的能源、延长了气瓶的处理时间对于生产任务少质量要求高的气体可以在气瓶处理时选择较高的温度进行多次置换而在设备处理能力有限且有大量生产任务的情况下以保证气瓶质量的最低温度和最少置换次数来进行气瓶的处理工作既节约了能耗又提升了工作效率另外在高温环境下会加速铝合金老化造成其力学性能下降由于没有专门针对铝合金气瓶老化的相关研究资料从以往气瓶相关技术规程资料中来看铝合金无缝气瓶的设计使用年限小于钢质无缝气瓶的设计使用年限且铝合金的老化对使用寿命是有影响的 由于缺乏相关资料和实验数据故无法在这方面做出准确的判断但笔者仍不建议将铝合金气瓶加热温度设定的过高以免造成其力学性能受损导致安全事故参考文献:孙福楠吴江红冯庆祥.高纯氨包装容器中存在痕量水积累问题的理论探讨.低温与特气 ():.赵鑫蕊毕哲贡鸣等.铝合金气瓶表面处理方法概述.化学试剂 ():.金美兰赵建南.标准气体及其应用.化学工业出版社.作者简介:刘 萌()男本科工程师长期从事气体标准物质的研发及标准气体充装过程中安全控制的研究现工作于上海谱栎气体科技有限公司 邮箱:.电话:【上接第 页】业气体增长率的 倍半导体仍然是特种气体的最大终端市场我们要制定各种策略避免核心技术“卡脖子”国家大基金二期将继续投资支持芯片产业的薄弱环节资本市场也将继续助力电子化学品产业发展进一步打通资本市场与科技创新的“双循环”加强科技自立自强用资本市场的力量支持关键核心技术攻关突破国外技术封锁实现集成电路高端产品的自主可控发展由于技术和产业的发展与成熟需要经历相当长的一段过程我国半导体产业的核心原材料在短期内还离不开日本、欧美等国家和地区的稳定供给 因此应继续推动同包括美国在内的半导体产业强国的技术和商业合作以开放合作增加产业安全参考文献:.():.():.:.:.():.罗佐县林梦蕾陈春玉等.提升我国电子工业气体供应能力的对策.当代石油化工():.作者简介:周晓佳男 年毕业于辽宁石油化工大学现为国家管网集团大连液化天然气有限公司工程师第 期刘 萌等:关于盛装标准气体铝合金无缝气瓶内处理工艺的探讨