[创业之路-611]：半导体行业供应链 - 半导体原材料 - 电子特气

一、什么是电子特气？

电子特气（Electronic Specialty Gases）是指在半导体、显示面板、光伏等电子制造业中，用于关键工艺环节的高纯度、高稳定性、高安全性的气体。它们不仅是反应源，更是精确控制纳米级结构的核心介质。

✅ 核心特征：

• 超高纯度：通常要求 99.999%（5N）至 99.99999%（7N），杂质（H₂O、O₂、颗粒物）控制在 ppb（十亿分之一）级别。
• 高稳定性：批次间一致性要求极高，避免工艺波动。
• 高危险性：多数为易燃、易爆、剧毒、强腐蚀性气体，存储、运输、使用需极端安全措施。
• 高价值：用量小但单价高，是半导体材料中成本占比仅次于硅片、光刻胶的品类。

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二、电子特气在半导体制造中的核心应用

工艺环节	主要功能	代表气体
化学气相沉积 (CVD/ALD)	沉积薄膜（SiO₂, Si₃N₄, Poly-Si, Metal）	硅烷（SiH₄）、氯化硅（SiCl₄）、氨气（NH₃）、六氟乙烷（C₂F₆）、三甲基铝（TMA）
离子注入 (Ion Implantation)	掺杂半导体，形成P/N区	砷化氢（AsH₃）、磷化氢（PH₃）、乙硼烷（B₂H₆）、BF₃
干法刻蚀 (Dry Etching)	精细图形刻蚀（Gate, Contact, Trench）	六氟化硫（SF₆）、三氟化氮（NF₃）、四氟化碳（CF₄）、氯气（Cl₂）、六氟丁二烯（C₄F₆）
腔室清洁 (Chamber Clean)	清除反应腔内沉积物	三氟化氮（NF₃）、六氟乙烷（C₂F₆）、氟气（F₂）
退火/扩散	激活杂质、修复晶格损伤	氮气（N₂）、氧气（O₂）、氢气（H₂）
外延生长 (Epitaxy)	生长高质量单晶层	氯化硅（SiH₂Cl₂）、氢气（H₂）
载气/吹扫气	输送反应气体、隔离环境	氮气（N₂）、氩气（Ar）、氦气（He）

⚠️ 关键点：
一片12英寸晶圆的制造过程可能涉及50种以上电子特气，经历数百道工艺步骤。

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三、电子特气的主要分类

类别	代表气体	特点与挑战
含氟气体	NF₃, SF₆, CF₄, C₂F₆, F₂	用于刻蚀和清洁，强温室效应（GWP值高），环保压力大。
含氢气体	SiH₄, GeH₄, PH₃, AsH₃, B₂H₆	多数易燃、剧毒（如PH₃、AsH₃），需使用气体稀释系统（如PH₃ in H₂）降低风险。
惰性气体	N₂, Ar, He, Xe	用作载气、保护气，纯度要求极高，尤其He用于冷却和检漏。
含氯/溴气体	Cl₂, HCl, BCl₃	用于刻蚀金属和多晶硅，强腐蚀性，对管道材质要求高（EP级不锈钢）。
前驱体气体	TMA, TEOS, HCD, WF₆	用于ALD/CVD，分子结构复杂，易分解，需温度控制和稳定输送系统。

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四、全球主要电子特气供应商（国际巨头）

市场高度集中，由欧美日企业主导，形成“三巨头+专业厂商”格局。

企业	国家	核心优势
林德集团 (Linde plc)	德国/英国	全球最大工业气体公司，收购普莱克斯后实力更强，提供现场制气（On-Site） 和特气供应一体化解决方案。
液化空气集团 (Air Liquide)	法国	技术积累深厚，全球布局，为台积电、三星、英特尔提供高纯气体和气体面板系统。
空气产品公司 (Air Products)	美国	大宗气体与特气并重，擅长现场制氮、制氢，服务全球大型晶圆厂。
大阳日酸 (Taiyo Nippon Sanso)	日本	亚洲领先，子公司SNAP为三星配套，技术实力强，尤其在稀有气体（Ne, Kr, Xe）提纯方面。
昭和电工 (Showa Denko)	日本	提供高纯氨（NH₃）、含氟气体、WF₆等，是MOCVD和刻蚀气体重要供应商。
Entegris	美国	不仅供应气体，还提供气体输送系统、过滤器、阀门，实现“气体+材料+设备”一体化。
SK Materials	韩国	原SK Chemicals，为三星电子配套，技术进步快。

📊 市场格局：前五大厂商合计占据全球电子特气市场70%以上份额。

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五、中国主要电子特气供应商（国产替代主力）

近年来，中国企业突破“卡脖子”技术，多款气体进入主流晶圆厂认证。

企业	股票代码	核心进展
华特气体 (Huate Gas)	688268.SH	✅ 国内电子特气领军企业。 ✅ 超20种气体通过中芯国际、长江存储、华虹认证，包括NF₃、WF₆、PH₃、AsH₃、F₂等。 ✅ 光刻混合气（Kr/Ne/Ar）获ASML认证，进入英特尔、德州仪器供应链。
金宏气体 (Jinhong Gases)	688106.SH	✅ 从大宗气体向特气延伸。 ✅ 超10种电子特气通过认证，如高纯氨、笑气（N₂O）、氢气、氦气等。 ✅ 在长三角布局多个现场制气项目，绑定中芯、长鑫等。
凯美特气 (KMTG)	002549.SZ	✅ 以回收石化尾气提纯高纯CO₂、Ar、Ne著称。 ✅ 激光混合气（Kr/Ne/Ar）通过ASML、AMAT认证，用于光刻机光源。 ✅ 湖南基地具备大规模生产能力。
昊华科技 (Hao Hua Technology)	600378.SH	✅ 中化集团旗下，拥有黎明院、西南院技术背景。 ✅ 生产高纯WF₆、NF₃、GeH₄、PH₃等。 ✅ 多款气体进入中芯国际、华虹等供应链。
南大光电 (Nanda Optoelectronic)	300346.SZ	✅ 突破ArF光刻气技术，国内唯一通过验证。 ✅ 布局氢类、氟类电子特气，如磷烷、砷烷。
雅克科技 (Yako Tech)	002409.SZ	✅ 通过收购韩国UP Chemical，掌握高端前驱体（如含铪、含锆化合物），用于High-k介质。

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六、电子特气供应链的关键环节

1. 气体生产：高纯合成、提纯、配比（如NF₃提纯、稀有气体分离）。
2. 气体包装与输送：
   • 钢瓶/ISO-Tank：用于运输。
   • Gas Cabinet / VMB（阀柜）：集成减压、过滤、控制。
   • CGS（洁净气体供应系统）：确保气体在厂内输送的纯净。
3. 气体输送系统：
   • 管道材质（EP级不锈钢）、焊接工艺（轨道焊）、泄漏检测（He检漏）至关重要。
   • 企业如富士金（Fujikin）、Swagelok、Entegris提供高端阀门与接头。
4. 现场制气（On-Site Generation）：
   • 大型晶圆厂常采用现场制氮、制氢、制氧，保障稳定供应。
   • 林德、液空、金宏气体等提供EPC总包服务。

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七、发展趋势与挑战

1. 国产化率提升：目前中国电子特气整体国产化率约30%-40%，但在高端光刻气、掺杂气、前驱体等领域仍严重依赖进口。
2. 技术壁垒高：涉及合成、提纯、分析、包装、运输全链条，需长期研发积累。
3. 认证周期长：进入晶圆厂需1-3年验证，先发优势明显。
4. 安全与环保压力：
   • 含氟气体（NF₃、SF₆）是强温室气体，面临减排压力。
   • 剧毒气体（PH₃、AsH₃）需严格安全管理。
5. 产业集群化：围绕中芯、长存、华虹等晶圆厂，形成区域化气体供应网络。
6. 并购整合加速：头部企业通过并购获取技术（如雅克科技收购UP Chemical）。

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八、总结

类别	代表企业
国际巨头	林德、液化空气、空气产品、大阳日酸、昭和电工
国产龙头	华特气体（认证最多）、金宏气体（现场制气）、凯美特气（光刻气）、南大光电（ArF气）
高端前驱体	雅克科技（UP Chemical）
气体系统	富士金、Swagelok、新锐股份（国产替代）

🔚 结论：

• 电子特气是半导体制造的“隐形冠军”材料，虽用量小但不可或缺。
• 华特气体是中国电子特气国产化的标杆企业，认证种类和客户质量领先。
• 随着中国半导体产业扩张，电子特气将成为继光刻胶、硅片之后又一个重点突破的“卡脖子”环节。
• 具备核心技术、通过主流晶圆厂认证的国产供应商，将迎来黄金发展期。