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跨域|电子特气:半导体“血液”的国产化突破与产业格局重塑
来源: | 作者:chipnews | 发布时间: 2025-08-11 | 27 次浏览 | 分享到:


  作为半导体、显示面板、光伏等高端制造业的“工业血液”,电子特气纯度通常需达到99.999%(5N)以上,其质量直接决定了集成电路的良率和性能。近年来,伴随全球半导体产业链向中国转移及国家战略层面的国产化政策驱动,我国电子特气行业正式步入高速发展期。

电子特种气体(简称“电子特气”)作为特种气体的重要分支,是指在半导体、平板显示、太阳能电池及其他电子产品生产过程中使用的具有极高纯度要求的功能性气体,这些气体在半导体制造的薄膜沉积、光刻、刻蚀、掺杂、钝化、清洗等核心工艺环节中扮演着不可替代的角色,被行业誉为半导体产业的“粮食”与“血液”。根据成分与用途差异,电子特气可细分为掺杂用气体、外延晶体生长气、离子注入气、刻蚀用气体、气相沉积(CVD)气体、平衡/反应气体以及掺杂配方气体等大类,在晶圆制造中,电子特气是仅次于硅片的第二大半导体材料,占晶圆制造成本的14%左右。由于半导体制造对材料精度的严格要求,电子特气的纯度标准通常需达到99.999%(5N)甚至更高,部分先进制程工艺要求纯度达到9N级别,其质量直接决定了芯片的良率与性能可靠性。

  从产业链结构来看,电子特气行业形成了完整的垂直分工体系。上游主要包括原材料与设备供应环节,原材料涵盖基础气体资源,设备则涉及气体分离装置、压力容器、纯化设备等精密器械,其技术性能直接影响气体提纯效率。中游为电子特气的生产制造核心环节,由国际巨头与国内企业共同构成,以空气化工(Air Products)、林德集团(Linde)、法液空(Air Liquide)、大阳日酸(Taiyo Nippon Sanso)为代表的跨国企业长期主导全球市场,而国内企业

金宏气体、南大光

电子特气作为半导体产业的核心材料,其国产化进程关乎产业链安全与国家竞争力。随着半导体产业链国产化进程提速,叠加光伏、新型显示等下游产业的持续扩张,行业需求潜力将持续释放,然而高端领域的技术壁垒尚未完全突破——从先进制程的气体纯度控制到国际认证体系的话语权,再到绿色制造标准的刚性约束,这些结构性矛盾仍对产业竞争力形成现实挑战。

  尽管面临技术壁垒与供应链风险,中国企业在政策支持与市场需求驱动下,已在部分领域实现突破,但高端产品仍依赖进口,未来需进一步加大研发投入,优化产业布局,加强国际合作,以应对全球竞争与地缘政治风险,在多重动能交织作用下,行业虽面临转型阵痛,但迈向高质量发展、支撑中国高端制造业自主可控的战略路径已清晰可辨。


电、雅克科技、中船特气等通过技术突破逐步扩大市场份额。下游应用领域高度集中于高科技制造业,其中半导体集成电路占比较高,显示面板(含LCD、OLED、Mini/Micro LED)和太阳能电池(尤其是TOPCon、HJT等新型光伏电池)构成重要应用领域,其余应用于LED照明、光纤通信等领域。

  近年来,中国电子特气产业在国家战略支持下迎来政策红利密集期。“十四五”期间,国家相关部门出台系列文件,将电子特气明确列为“关键战略材料”予以重点扶持,通过税收减免、研发补贴、产业基金等多维度政策工具加速国产替代进程,这一政策导向与半导体产业链自主可控的国家战略高度协同,为国内企业创造了历史性发展机遇。

.市场规模

  全球电子特气市场呈现稳健增长态势。研究显示,全球电子特气市场受益于5G通信、人工智能、高性能计算等下游需求扩张,规模持续增长,(美国电子材料市场调查和咨询公司)及观研天下数据,预计2025年全球电子特气市场规模将达到60.23亿美元,2022—2025年全球电子特气市场复合增长率(CAGR)将达到6.39%。

早期国产气体主要应用于成熟制程,但近年来,国内企业如华特气体、中船特气的部分核心产品在先进制程验证方面取得进展,标志着国内企业在细分领域技术能力达到国际先进水平。与此同时,光伏电池、显示面板等下游应用领域的持续扩张,为电子特气行业创造了显著增量空间,进一步驱动产业升级和国产化率提升。

  1.下游需求驱动因素

  在半导体制造领域,随着长江存储、长鑫存储、中芯国际等企业扩产,中国晶圆制造产能持续扩张,直接带动电子特气需求,同时先进制程对气体纯度的要求不断提升,第三代半导体(如碳化硅SiC、氮化镓GaN)的兴起也带来了对新型高纯气体的需求,如超纯硅烷、特定配比的氯基气体等。

  在显示面板领域,OLED技术的快速渗透显著拉动高纯度载气需求,其有机蒸镀工艺对氩气(Ar)、氪气(Kr)等载气的纯度要求极高。同时,Mini LED背光技术的普及增加了工艺复杂度,提升了氟类刻蚀气体(如CF4、C2F6)的需求量。


中国电子特气市场增速显著高于全球平均水平,体现出强劲的内生增长动力。智研咨询报告显示,据统计,2023年中国电子特气市场规模已增长至249亿元,2024年或将增长达262.5亿元,2025年将达279亿元,同时据多家机构预测,中国电子特气市场未来几年复合增长率(CAGR)将保持较快增速,增速显著高于全球市场平均水平。中国市场高增长主要由三大引擎驱动:一是中国晶圆制造产能持续扩张,新增晶圆产能占全球增量比重较大,直接拉动电子特气需求;二是显示面板行业复苏叠加升级转型,OLED与Mini/Micro LED渗透率提升带动相关气体需求扩容;三是光伏产业爆发式增长,TOPCon与HJT电池技术普及推动三氟化氮(NF3)、硅烷(SiH4)等气体用量激增。

  2.竞争格局

全球电子特气市场呈现高度集中的格局。以空气化工、林德集团、法液空、大阳日酸为代表的国际巨头,凭借长期积累的技术优势、覆盖全球的供应链网络以及深厚的客户关系,长期占据全球市场90%以上的份额,这些国际巨头通过在全球主要半导体集群周边设立生产基地,形成“现场制气(On-site)+储运供应(Bulk)+瓶装气体(Cylinder)”的服务模式,构筑了牢固的行业壁垒。

  中国市场格局也正发生深刻变化,国内企业正通过差异化路径实现国产化突围。部分领先的国内企业如华特气体在特定气体品类上取得显著突破,部分产品已进入国际主流供应链或满足先进制程要求,例如,华特气体是国内惟一一家同时通过荷兰ASML公司和日本GIGAPHOTON株式会社认证的气体公司,多款光刻气在半导体厂得到广泛应用,同时华特气体已有超过20个产品供应到14nm、7nm等产线,并且公司的部分氟碳类产品、氢化物已进入到5nm的先进制程工艺并不断扩大覆盖范围。

技术升级压力倒逼企业创新。先进制程要求推动气体纯化技术持续发展,国内企业如南大光电在超纯气体纯化技术上取得突破。先进封装技术的兴起也要求开发满足特定性能要求的新型气体。

  2.多重壁垒凸显挑战升级

  尽管前景良好,但国内企业的国产化进程仍面临诸多挑战。

  技术壁垒:电子特气涉及合成、纯化、分析、充装、检测等多项核心技术,国际巨头建立了较高的专利壁垒,国内企业部分高端气体(如特定氟系气体)的国产化率仍有较大提升空间,当前中国电子特气在集成电路等高端应用领域的国产化率不足20%,关键品种如三氟化氮、六氟化钨仍高度依赖进口,尽管部分企业已实现4N-5N级(纯度99.99%-99.999%)中低端产品量产,但7N级(纯度99.99999%)以上高纯气体仍被美、日、德企业垄断,技术壁垒显著。


认证壁垒:进入国际主流半导体制造商的供应链需经历漫长且严格的认证过程,涉及多阶段、多项目测试,下游晶圆厂对电子特气的认证周期长达2—3年,且需同步通过设备原厂资质审核,导致国内企业面临“验证难、成本高、周期长”三重障碍,例如长江存储、中芯国际等头部厂商虽逐步试用国产气体,但验证周期普遍超过12个月,叠加国际供应链的稳定性偏好,市场突破进展缓慢。

  资金壁垒:建设符合标准的电子特气产线及配套设施(如甲类危化品仓库、特种运输)需要巨额资金投入。

  供应链风险:电子特气生产所需的氦气、氩气等稀有气体及特种化学品存在进口依赖,其价格受国际能源市场、地缘政治等因素影响显著,可能影响供应稳定性与成本。

  同质化竞争:国内低端气体产能过剩,随着全球电子特气市场规模扩容,国际巨头通过技术捆绑、长期协议锁定客户,而国内企业因同质化竞争陷入价格战,市场竞争加剧可能对盈利能力构成压力。


电子特种气体作为高端制造领域的“工业血液”,其发展态势将深度影响全球电子信息产业格局。未来五年,电子特气行业将呈现技术攻坚、应用拓维与绿色转型三重动能交织的发展图景。

  1.技术突破驱动国产向替代纵深发展

  先进制程演进对气体纯度提出近乎苛刻的要求,倒逼纯化技术持续升级。前沿技术研发投入持续加大,推动国产气体纯度向更高等级跃迁,以中船特气、华特气体为代表的国内企业,通过在极紫外光刻用混合气,

加速向高端市场渗透,根据行业研究预测,未来几年电子特气国产化率将持续提升,逐步改变由国际巨头主导的市场格局。除此之外,技术壁垒的突破不仅体现于产品本身,也体现在智能化生产水平的提升上,例如凯美特气实现了“生产自动化、物流智能化、数据可视化”。



2.新兴应用场景催化需求结构性变革

  下游产业技术迭代正重塑电子特气需求图谱。在半导体领域,第三代半导体(SiC/GaN)器件、Chiplet先进封装技术催生新型特种气体需求。新能源领域对电子特气的需求呈现爆发式增长,光伏用电子特气占比将持续提升,新能源汽车动力电池制造也依赖特定高纯气体。此外,5G射频器件、量子计算等前沿领域对特种混合气体的精度要求提升,将进一步拓宽行业增长边界。


  3.政策与绿色双约束下的生态重构

  政策红利持续释放技术转化势能,国家层面将电子特气作为关键战略材料予以支持,通过财税、基金等多渠道加大投入,长三角、珠三角、成渝等区域产业集群通过构建贴近客户的供应基地,也在不断优化供应链效率。与此同时,环保约束趋紧推动行业绿色转型,稀有气体回收技术的发展得到重视,NF3等气体的尾气分解回收率提升成为行业趋势,相关环保标准体系逐步建立完善,倒逼企业探索低碳循环发展模式,绿色工艺渗透率预计将持续提高。


电子特气作为半导体产业的核心材料,其国产化进程关乎产业链安全与国家竞争力。随着半导体产业链国产化进程提速,叠加光伏、新型显示等下游产业的持续扩张,行业需求潜力将持续释放,然而高端领域的技术壁垒尚未完全突破——从先进制程的气体纯度控制到国际认证体系的话语权,再到绿色制造标准的刚性约束,这些结构性矛盾仍对产业竞争力形成现实挑战。

  尽管面临技术壁垒与供应链风险,中国企业在政策支持与市场需求驱动下,已在部分领域实现突破,但高端产品仍依赖进口,未来需进一步加大研发投入,优化产业布局,加强国际合作,以应对全球竞争与地缘政治风险,在多重动能交织作用下,行业虽面临转型阵痛,但迈向高质量发展、支撑中国高端制造业自主可控的战略路径已清晰可辨。