中國(guó)電子特種氣體行業(yè)順應(yīng)環(huán)境友好型社會(huì)發(fā)展，逐步提升專(zhuān)業(yè)化程度，市場(chǎng)規(guī)模增至132.8億元[圖]

    近幾年來(lái)，隨著我國(guó)超大規(guī)模集成電路、平板顯示器、光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，電子氣體市場(chǎng)需求量明顯增長(zhǎng)，電子特種氣體的國(guó)產(chǎn)化已是大勢(shì)所趨。

    電子特種氣體行業(yè)集中度高，以美國(guó)空氣化工、美國(guó)普萊克斯、德國(guó)林德集團(tuán)、法國(guó)液化空氣和日本大陽(yáng)日酸株式會(huì)社為首的五大氣體公司占有全球 90%以上的電子特種氣體市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)企業(yè)以雅克科技為首率先擬控股韓國(guó) UP Chem 和四川科美特，切入電子氣體前驅(qū)體、刻蝕氣體和清洗氣體領(lǐng)域，開(kāi)啟細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)口替代新征程。

    我國(guó)積極構(gòu)建綠色發(fā)展、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，這也為我國(guó)特種氣體行業(yè)的使用安全、運(yùn)輸安全、儲(chǔ)存安全等方面提出了更高的要求，專(zhuān)業(yè)化、社會(huì)化、集約化、液態(tài)化、管道化、綜合化將成為我國(guó)特種氣體工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。

    2018年我國(guó)特種氣體工業(yè)行業(yè)銷(xiāo)售收入約584.4億元，其中電子特種氣體行業(yè)銷(xiāo)售規(guī)模約132.8億元，占比約22.72%，近幾年我國(guó)特種氣體工業(yè)及電子特種氣體行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模情況如下圖所示：

2011-2018年中國(guó)電子特種氣體行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及占比情況

資料來(lái)源：智研咨詢(xún)整理

    根據(jù)智研咨詢(xún)發(fā)布的《2019-2025年中國(guó)電子特種氣體行業(yè)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：2018年我國(guó)特種電子氣體行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約132.8億元，其中半導(dǎo)體領(lǐng)域需求市場(chǎng)規(guī)模85億元，電子器件領(lǐng)域需求市場(chǎng)規(guī)模約40.1億元，太陽(yáng)能及其他領(lǐng)域需求市場(chǎng)規(guī)模約7.7億元。如下圖所示：

2011-2018年中國(guó)特種電子氣體行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模情況

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    我國(guó)電子特種氣體主要應(yīng)用在半導(dǎo)體領(lǐng)域和電子器件領(lǐng)域，2018年半導(dǎo)體領(lǐng)域電子特種氣體需求占比64.01%，電子器件領(lǐng)域電子特種氣體需求占比30.2%。

2018年中國(guó)電子特種氣體應(yīng)用市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

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    現(xiàn)階段，我國(guó)工業(yè)街對(duì)電子特種氣體輸送系統(tǒng)的需求表現(xiàn)在三個(gè)領(lǐng)域，大規(guī)模供氣系統(tǒng)、常規(guī)供氣系統(tǒng)以及簡(jiǎn)單供氣系統(tǒng)。其中大規(guī)模供氣系統(tǒng)和常規(guī)供氣系統(tǒng)對(duì)我國(guó)電子特種氣體的需求較大。

    一、大規(guī)模供氣系統(tǒng)

    大規(guī)模供氣系統(tǒng)主要針對(duì)大規(guī)模量產(chǎn)的8-12英寸（1英寸=25.4毫米） 超大規(guī)模集成電路廠（氣體種類(lèi)包括SiH4、N2O、CO2、 C2F6、 NH3等），100MW以上的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線（氣體種類(lèi)包括NH3），發(fā)光二極管的磊晶工序線（氣體種類(lèi)包括NH3）、5代以上液晶顯示器工廠（氣體種類(lèi)包括4、3、NF3）、光纖（氣體種類(lèi)包括SiCl4）、硅材料外延生產(chǎn)線（氣體種類(lèi)包括HCL）等行業(yè)。它們的投資規(guī)模巨大，采用最先進(jìn)的工藝制程設(shè)備，用氣需求量大，對(duì)穩(wěn)定和不間斷供應(yīng)、純度控制和安全生產(chǎn)提出最嚴(yán)格的要求。

    上述工廠的大宗普通氣體多采用現(xiàn)場(chǎng)制氣（On-site）或工業(yè)園區(qū)管道（Pipeline）集中供應(yīng)方式，一個(gè)年產(chǎn)5萬(wàn)片的8英寸 超大規(guī)模集成電路廠高純氮?dú)獾男枨蟪^(guò)5，000Nm3/h，發(fā)光二極管的磊晶工序線和硅外延生產(chǎn)線的氫氣需求超過(guò)100Nm3/h。

    除了普通鋼瓶（50L及以下）包裝的特種氣體外，還有多種類(lèi)的特種氣體都普遍采用大包裝容器，由此它們被稱(chēng)為大宗特氣，包括Y-鋼瓶（450L），T-鋼瓶（980L），集裝格（940L），ISO罐（22，500L），魚(yú)雷車(chē)（13，400L）等。

    大宗特氣供應(yīng)系統(tǒng)（BSGS）采用全自動(dòng)PLC控制器，彩色觸摸屏；氣體面板采用氣動(dòng)閥門(mén)和壓力傳感器，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，自動(dòng)氮?dú)獯祾?，自?dòng)真空輔助放空；多重安全防護(hù)措施，泄漏偵測(cè)，遠(yuǎn)程緊急切斷；專(zhuān)用氮?dú)獯祾咂鹪吹鹊?。特種氣體采用獨(dú)立氣源，多用點(diǎn)采用VMB或VMP分路供應(yīng)，VMB或VMP采用支路氣動(dòng)閥，氮?dú)獯祾?，真空輔助排空等。由于BSGS氣源總量大，多采用獨(dú)立的氣體房，獨(dú)立的抽風(fēng)系統(tǒng)。

2011-2018年中國(guó)電子特種氣體大規(guī)模供氣系統(tǒng)銷(xiāo)售規(guī)模

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    二、常規(guī)供氣系統(tǒng)

    常規(guī)供氣系統(tǒng)主要應(yīng)用于4-6英寸大規(guī)模集成電路廠，50MW以下的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線，發(fā)光二極管的芯片工序線以及其它用氣量中等規(guī)模的電子行業(yè)。它們的投資規(guī)模中等，生產(chǎn)線可能是二手設(shè)備，對(duì)氣體純度控制的要求不苛刻，系統(tǒng)配備在滿(mǎn)足安全的前提下盡量簡(jiǎn)單，節(jié)省投資。

    常規(guī)供氣系統(tǒng)的大宗普通氣體多建立現(xiàn)場(chǎng)氣站，采用現(xiàn)場(chǎng)液體儲(chǔ)罐（LIN，LOX，LAR）或集裝格（H2，He）供應(yīng)方式。氣體由管路系統(tǒng)輸送至廠房，直接開(kāi)三通送至用氣點(diǎn)。

    特種氣體采用普通鋼瓶（<50L）供氣。特氣輸送系統(tǒng)采用氣瓶柜。配置全自動(dòng)PLC控制器，彩色觸摸屏；氣體面板采用氣動(dòng)閥門(mén)和壓力傳感器，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，自動(dòng)氮?dú)獯祾?，自?dòng)真空輔助放空；多重安全防護(hù)措施，泄漏偵測(cè)，遠(yuǎn)程緊急切斷；專(zhuān)用氮?dú)獯祾咂鹪吹鹊取MB采用支路氣動(dòng)閥，氮?dú)獯祾?，真空輔助排空。惰性氣體多采用半自動(dòng)氣瓶架，繼電器控制，自動(dòng)切換，手動(dòng)吹掃，手動(dòng)放空；VMB主管氣動(dòng)閥，氮?dú)獯祾?；支路氣?dòng)閥，氮?dú)獯祾?，真空輔助排空。氣體房和抽風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)氣體性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)。

2011-2018年中國(guó)電子特種氣體常規(guī)供氣系統(tǒng)銷(xiāo)售規(guī)模

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    三、簡(jiǎn)單供氣系統(tǒng)

    簡(jiǎn)單供氣系統(tǒng)主要針對(duì)4英寸及以下半導(dǎo)體芯片廠、半導(dǎo)體材料的科研機(jī)構(gòu)等。它們的制程簡(jiǎn)單，通常不需要連續(xù)性供氣，對(duì)氣體供應(yīng)系統(tǒng)的投資預(yù)算低，生產(chǎn)和管理人員欠缺安全意識(shí)。

    由于氣體流量小，特種氣體氣源多采用普通鋼瓶（<50L）。輸送系統(tǒng)多采用半自動(dòng)氣瓶柜或氣瓶架，配置繼電器控制，自動(dòng)切換，手動(dòng)吹掃，手動(dòng)放空，有害性氣體配備緊急切斷閥。惰性氣體瓶架則采用全手動(dòng)系統(tǒng)，有些甚至用單瓶系統(tǒng)。共用一個(gè)氣體房，甚至沒(méi)有氣體房，特氣鋼瓶和輸送系統(tǒng)有時(shí)放在回風(fēng)夾道，或直接放在工藝制造設(shè)備旁邊。共用一個(gè)抽風(fēng)系統(tǒng)。系統(tǒng)通常存在安全隱患。

2011-2018年中國(guó)電子特種氣體簡(jiǎn)單供氣系統(tǒng)銷(xiāo)售規(guī)模

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    2018年，全國(guó)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革深入推進(jìn)。2018年全國(guó)工業(yè)產(chǎn)能利用率為76.5%。新動(dòng)能持續(xù)發(fā)展壯大。2018年規(guī)模以上工業(yè)中，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值比2017年增長(zhǎng)8.9%。高技術(shù)制造業(yè)增加值增長(zhǎng)11.7%，占規(guī)模以上工業(yè)增加值的比重為13.9%。裝備制造業(yè)增加值增長(zhǎng)8.1%，占規(guī)模以上工業(yè)增加值的比重為32.9%。2018年高技術(shù)產(chǎn)業(yè)投資比2017年增長(zhǎng)14.9%，工業(yè)技術(shù)改造投資增長(zhǎng)12.8%。

    國(guó)內(nèi)高新技術(shù)工業(yè)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步增長(zhǎng)對(duì)我國(guó)電子氣體的需求也出現(xiàn)了可觀的需求增長(zhǎng)，未來(lái)我國(guó)電子氣體行業(yè)的發(fā)展將會(huì)出現(xiàn)全新的面貌，其主要表現(xiàn)為：

    一、電子氣體污染控制要求日趨嚴(yán)格

    隨著電子消費(fèi)品的升級(jí)換代，產(chǎn)品制造尺寸越來(lái)越大，產(chǎn)品成品率和缺陷控制越來(lái)越嚴(yán)格，整個(gè)電子工業(yè)界對(duì)電子氣體氣源純度，以及杜絕輸送系統(tǒng)二次污染的要求越來(lái)越苛刻。

    大宗特氣系統(tǒng)（BSGS）的及時(shí)應(yīng)用有利于提高污染控制。首先大包裝容器保證了氣體品質(zhì)的連續(xù)性，降低了多次充裝污染風(fēng)險(xiǎn)。另外由于換瓶頻率的減少，也減少了污染幾率。BSGS多采用了深層吹掃，顯著提高了吹掃效果。

    輸送管路系統(tǒng)普遍采用了316L不銹鋼電解拋光（EP）管道，高純調(diào)壓閥、隔膜閥、高精密過(guò)濾器（<0.003μm）、VCR接頭等，接觸氣體的管路部件表面粗糙度可控制在5uin，同時(shí)采用零死區(qū)設(shè)計(jì)。施工技術(shù)采用全自動(dòng)軌道焊接，同時(shí)制定和實(shí)施嚴(yán)格的超高純施工和QA/QC保證程序。

    氣體輸送系統(tǒng)建成后必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的保壓、氦檢漏、顆粒度和水分、氧分以及其它氣相雜質(zhì)的測(cè)試。

    二、電子氣體輸送系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向

    電子氣體多以集中式供應(yīng)為趨勢(shì)，特種氣體集中放置在氣體房。輸送系統(tǒng)的數(shù)量是根據(jù)機(jī)臺(tái)對(duì)流量的需求進(jìn)行合理配置。特氣輸送設(shè)備必須采用全自動(dòng)切換供氣，而且多設(shè)計(jì)了備用設(shè)備。對(duì)于低蒸汽壓氣體，需要考慮鋼瓶加熱，氣體面板加熱，管道伴熱等。為了精確控制流量，在氣源端一般會(huì)考慮配置高精度的壓力變送器、電子秤、溫控器等。在機(jī)臺(tái)用氣點(diǎn)也都配置了質(zhì)量流量計(jì)。　　

    對(duì)于大流量的BSGS，不但要考慮管路壓降和液化鋼瓶蒸發(fā)吸熱對(duì)流量的影響，還要考慮氣體經(jīng)過(guò)調(diào)壓閥減壓后的焦耳-湯普遜效應(yīng)。一般而言，氣體減壓后，溫度會(huì)降低，甚至液化。這會(huì)照成輸送壓力的不穩(wěn)定以及管路系統(tǒng)的損壞。因此需要考慮在減壓前對(duì)氣體進(jìn)行預(yù)熱。氣體監(jiān)控系統(tǒng)（GMS）通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體輸送系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

    針對(duì)液化氣體（如氨氣）的BSGS，采用直接加熱液體的氣化輸送系統(tǒng)（Evaporator）已經(jīng)研發(fā)成型。

    三、電子特種氣體的國(guó)產(chǎn)化已是大勢(shì)所趨

    首先，由于特種氣體作為危險(xiǎn)化學(xué)品，產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸有嚴(yán)格的規(guī)定，國(guó)內(nèi)特種氣體企業(yè)物流成本低，供貨及時(shí)。部分產(chǎn)品的進(jìn)出口受相關(guān)國(guó)家管制，進(jìn)口周期長(zhǎng)、容器周轉(zhuǎn)困難，給客戶(hù)使用和售后服務(wù)帶來(lái)很多不便，比如從美國(guó)進(jìn)口特種氣體，海運(yùn)及通關(guān)手續(xù)需要近2個(gè)月的時(shí)間，包裝容器的周轉(zhuǎn)效率極低，運(yùn)輸成本非常高甚至高于氣體本身價(jià)格。

    產(chǎn)品價(jià)格具有明顯的優(yōu)勢(shì)，比如國(guó)內(nèi)高純氣體產(chǎn)品平均價(jià)格只有國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格的60%，采用國(guó)產(chǎn)高純氣體產(chǎn)品可大幅度降低下游行業(yè)的制造成本。

    盡管開(kāi)發(fā)、研究起步晚，但是部分產(chǎn)品的容器處理技術(shù)、氣體提純技術(shù)、氣體充裝技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)。所以特種氣體國(guó)產(chǎn)化未來(lái)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。