半导体制造过程中使用的气体超过100种,其中电子特气(特种气体)与大宗气体的用量约各占一半。下游晶圆厂在不同制程环节——如化学气相沉积(CVD)、离子注入、光刻、刻蚀、掺杂等——对气体品类和纯度的需求差异显著,这直接驱动了国产电子气体企业依据自身技术积累和客户认证情况,在细分品类上形成差异化布局。
下游需求结构:环节决定品类
电子气体在半导体工艺的每个环节都有应用,素有“半导体的血液”之称。不同环节所需的气体品类差异明显:CVD环节主要使用硅烷、六氟化钨、氨气等作为反应源;刻蚀环节则需要四氟化碳、三氟甲烷、氯气等;掺杂环节则依赖含硼、磷、砷的化合物气体;光刻环节则涉及氪氖、氢氟氖等混合气。
值得注意的是,电子特气的纯度要求极高。随着芯片制程进入纳米时代,气体纯度至少需达到5N(99.999%),先进制程更要求6N以上。纯度直接影响芯片的技术指标和良率,这也是各环节对气体供应商提出严苛认证要求的根本原因。
国产企业的差异化赛道选择
面对分散的细分市场,国产企业并未在同质化竞争中内耗,而是依据下游需求结构选择了不同的突破口。从国内主要电子气体公司的产品布局看:
| 公司 | 主要涉及气体类型 |
|---|---|
| 华特气体 | 光刻气、刻蚀气体、掺杂气体 |
| 金宏气体 | 刻蚀气体、沉积气体 |
| 派瑞特气 | 刻蚀气体、钨沉积气体 |
| 南大光电 | 离子注入气体、刻蚀气体、钨沉积气体 |
| 昊华科技 | 刻蚀气体、钨沉积气体 |
以华特气体为例,其从高纯六氟乙烷入手,现已能规模化供应20多种产品,其中多种光刻混合气已通过国际主流光刻机厂商的认证,锗烷产品也获得海外存储大厂认证。这种“单品突破、多点开花”的路径,正是基于对下游晶圆厂需求结构的精准把握。
常见问题
为什么国产电子气体企业不选择全面布局?
电子特气品类繁多但单品市场规模有限,且每个品类都涉及气体提纯与混合配比两大技术瓶颈,全面布局的研发投入和认证周期都极长。因此,多数企业选择在自身具备技术积累的细分品类深耕,通过获得下游晶圆厂或设备商的认证来建立壁垒,形成差异化竞争格局。
下游客户的认证对气体企业意味着什么?
获得终端客户认证是电子特气企业进入供应链的关键门槛。由于国内大部分气体公司早期缺乏创新能力且难以稳定供应高品质产品,获得认证的国产厂商较少,部分企业只能为国际大厂代工。因此,是否获得认证——尤其是海外终端厂商的认证——成为筛选优质国产气体公司的重要标准。
电子特气市场空间有多大?
2020年半导体特种气体市场规模约45亿美元,在工业气体大市场中占比不到4%,但需求增速较快,且毛利回报高于大宗气体,因此厂商布局积极性很高。目前电子特气仍是国内薄弱环节,国产化率尚不足15%,国产替代空间可观。