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(1)工业气体行业简介:工业中,把常温、常压下呈气态的产品统称为工业气体产品。工业气体被誉为“工业的血液”,是现代工业的基础原材料,在国民经济中有着重要的地位和作用。工业气体广泛应用于冶金、化工、机械、建材、电子、生物医药、电力、食品、农业等国民经济的基础行业及新兴行业,对国民经济的发展有着战略性的支持作用。
工业气体行业的发展速度在很大程度上取决于所在国家或地区的经济发展水平。西方发达国家由于起步早、工业基础雄厚,工业气体行业已有百年的发展历史,当前全球工业气体需求的主要市场仍然是北美和欧洲,但其市场增速已显著放缓;亚太地区工业气体市场近年来发展很快,已经成为拉动全球市场增长的主要引擎。
目前全球工业气体市场中,传统下游行业应用已较为成熟。气体应用开始深入新兴产业领域,包括电子半导体、高端装备制造、生物医药、新能源等,下游新兴产业领域的技术更新迭代和生产工艺进步,对上游气体材料的产品品质及技术指标提出了更高的要求。未来全球新兴领域的持续快速增长以及对气体应用的巨大需求,将为工业气体行业带来新的增长机遇。
(2)工业气体分类及应用:工业气体根据其制备方式和应用领域的不同,可分为普通工业气体和特种气体。其中,普通工业气体主要包括氧、氮、氩等空分气体,以及乙炔、二氧化碳等合成气体,该类气体产销量较大,但一般对气体纯度要求不高,主要用于冶金、化工、机械、电力、造船等传统领域。特种气体是工业气体的重要分支,其制备方式、应用领域等与普通工业气体差异较大。特种气体种类繁多,单一品种产销量较小,而不同用途的特种气体对纯度、杂质含量、包装储运等也都有极其严格的要求,属于高技术、高附加值的产品,下游主要应用于集成电路、液晶面板、LED、光伏、生物医药、新能源等新兴产业。
工业气体产业链分析
工业气体行业原材料主要为空气、工业废气、基础化学原料等,上游行业主要为设备供应商(空分设备、提纯设备、储罐等储存容器设备、槽车等运输设备)、电力供应商、基础化学原料供应商等。
工业气体行业的下游行业主要为电子半导体、生物医药、新能源、冶金、化工、机械、电力、建材、照明、食品、农业等行业,下游应用广泛,单一下游行业的经济波动对工业气体行业的影响较小。其中,普通工业气体终端用户市场主要集中在冶金和化工等传统行业,特种气体终端用户市场主要在电子半导体、生物医药、新能源等领域。
(3)全球工业气体行业的市场容量:据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国工业气体市场竞争策略及投资可行性研究报告》统计数据显示:随着下游新兴产业需求的持续快速增长以及新兴市场的不断发展,全球工业气体市场近年来呈现稳步增长的态势,2018年全球工业气体市场规模约为1,220亿美元,较2017年市场规模增加约8.03%。工业气体行业的发展速度在很大程度上取决于所在国家或地区的经济发展水平。西方发达国家由于起步早、工业基础雄厚,工业气体市场规模整体较大。虽然目前全球工业气体需求的主要市场仍然是北美和欧洲,但近年来其市场增速已显著放缓,而亚太地区工业气体市场近年来发展很快,已成为拉动全球市场增长的主要引擎。
2014-2019年全球工业气体行业市场规模现状分析
数据统计:中金企信国际咨询
(4)我国工业气体行业的市场容量:
1)我国工业气体行业总体市场容量及发展潜力由于亚洲等新兴地区经济的快速增长,世界工业气体的生产中心逐步向亚洲转移,从而也带动了我国工业气体行业的快速发展。我国工业气体行业在20世纪80年代末期已初具规模,到90年代后期开始快速发展。近年来我国工业气体行业发展迅速,2019年我国工业气体行业规模达到1,477亿元,2014-2019年复合年增长率为10.50%。
我国工业气体市场虽然发展较快,但是与发达国家相比仍处于较低水平。从世界主要国家气体消费量比较来看,2018年美国人均气体消费量达到52美元,其次是西欧和澳洲,人均气体消费量分别为43美元、42美元,而我国人均工业气体消费量只有美国的1/26,不足西欧与澳洲的1/20,与南美和东欧国家也有较大差距,未来仍有很大的发展潜力。
2)我国特种气体行业市场潜力较大:我国工业气体行业分为普通工业气体行业和特种气体行业,其中特种气体行业市场潜力较大。受益于集成电路、液晶面板、LED、光伏、生物医药、新能源、光纤光缆、航空航天等新兴产业的快速发展,特种气体作为上述产业发展不可或缺的关键性材料,其市场规模持续快速增长。2010-2018年,我国特种气体行业市场规模呈现较快增长趋势,2010年市场规模达118.14亿元,2018年市场规模已达到296.49亿元,约为2010年的3倍,增长速度较快。2019-2024年中国特种气体市场将会继续保持快速增长,预计2023年市场规模将达到约488亿元。
3)我国电子气体领域发展较快:电子半导体领域是我国特种气体重要细分应用领域之一,国内特种气体在电子半导体领域的销售额已超过特种气体年销售额的40%。公司特种气体产品主要为超纯氨、高纯氢等,主要应用于电子半导体领域。应用于电子半导体工业生产的气体统称为电子气体。电子气体是电子半导体行业工厂大规模生产和制造工艺研发的关键原材料。根据《战略性新兴产业分类(2018)》电子专用材料制造的重点产品,电子气体分为电子大宗气体和电子特种气体两种类型。其中电子大宗气体一般用量较大,如电子用氧、氮、氩和二氧化碳等,作为环境气、保护气和载体;电子特种气体用量较小,主要用于化学气相沉积、离子注入、光刻胶印刷、扩散、刻蚀和掺杂等加工工艺。
根据中国化工信息中心《中国电子化学品产业发展报告》统计数据显示,2019年全球电子气体市场规模约为462亿元,预计未来三年增速约为7%;我国电子气体市场规模约为102亿元,进口替代趋势明显,逐步向高端演进,预计未来三年增速将超过14%。全球电子气体市场中,2019年集成电路领域消费额333亿元,占比72.08%;液晶面板领域消费额90亿元,占比19.48%;光伏领域消费额21亿元,占比4.55%;LED及其他领域消费额18亿元,占比3.90%。国内电子气体市场中,集成电路、液晶面板领域的消费占比最大,消费额分别为46亿元和38亿元,占比分别为45.10%和37.25%,两大领域合计超过80%。
2019年全球及国内电子气体领域消费额、未来3年复合增长率分析
应用领域 |
2019年消费额(亿元) |
未来3年复合增长率 |
||
世界 |
中国 |
世界 |
中国 |
|
集成电路 |
333 |
46 |
6% |
15% |
液晶面板 |
90 |
38 |
8% |
15% |
光伏 |
21 |
11 |
8% |
12% |
LED及其他 |
18 |
7 |
6% |
10% |
合计 |
462 |
102 |
7% |
14% |
数据统计:中金企信国际咨询
在半导体材料中,电子气体是仅次于大硅片的第二大市场需求。近年来国内半导体和芯片市场发展迅速,尤其是自2020年7月以来我国国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,提出进一步提升高端芯片和集成电路等行业发展质量,半导体、集成电路和芯片行业已成为国家战略发展层面的重点领域,在建和未来规划建设的相关新增产能和技术创新为电子气体提供了广阔的发展空间。
根据中金企信国际咨询统计数据:2018年全球半导体销售额达到约4,688亿美元,2019年由于存储器市场周期性调整,全球半导体销售额有所下滑,但未来仍将持续增长。2019年我国半导体市场规模约2,500亿美元,本土企业供应约占16%。预计2020-2030年我国半导体供应量我国本土企业渗透率将持续上升,到2030年将达到40%。电子半导体主要包括集成电路、液晶面板、LED、光伏等细分应用领域,具体发展状况如下:
①集成电路领域:电子气体在多个集成电路制造环节具有重要作用,尤其在半导体化学气相沉积环节发挥不可取代的作用,是形成薄膜的主要原材料之一。随着集成电路技术
的发展,对电子气体的纯度和质量也提出了越来越高的要求。电子气体的纯度每提升一个数量级,对下游集成电路行业都会产生巨大影响。
2019年我国集成电路(含设计、制造、封测)产业规模超过7,500亿元,过去9年增速约20%,预计未来6年增速约11%。
②液晶面板领域:电子气体在液晶面板行业主要应用于面板制造过程的前段阵列工序的成膜和干刻阶段。全球液晶面板行业企业以中国、日本、韩国面板生产厂商为主。2017年我国液晶面板产量超过韩国,成为全球最大产能地区,占比34%。2018-2019年我国液晶面板产能持续大幅增加;预计至2022年,我国产能占比达到56%,全球产能继续向我国集中。
③LED领域:LED行业产业链包括LED衬底制作、LED外延生长、LED芯片制造、LED封装和LED应用五个主要环节,其中LED外延生长与LED芯片制造环节是全产业链的关键环节。在LED领域中,电子气体主要应用于LED外延片和芯片加工环节。近年来,我国整体的LED芯片市场规模、产值及企业数量都保持着持续增长态势,我国LED芯片产能占全球产能的比例也呈上升趋势。根据国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)《2019年半导体照明产业发展蓝皮书》统计数据显示,2019年国内LED行业预计总产值为7,548亿元,较2018年增长2.4%,其中上游外延芯片规模约201亿元,中游封装规模约959亿元,下游应用规模约6,388亿元。
④光伏领域:太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,由于太阳能是可
再生的清洁能源,太阳能电池具有广阔的发展前景,电池片是太阳能电池的核心组件。电子气体在太阳能电池片(包括晶体硅和薄膜两类主流太阳能电池片)的多项生产环节(包括扩散、刻蚀、沉积等工序)中均发挥重要作用。根据中国化工信息中心《中国电子化学品产业发展报告》统计数据显示,光伏产业是我国可同步参与国际竞争并在产业化方面取得领先优势的产业;2019年我国太阳能电池片产量108.6GW,2010-2019年复合增长率为29%;预计2023年产量将达184GW,2019-2023年年均增长率约14%。
(5)行业发展特点和趋势:
1)气体产品的需求日益增长:21 世纪以来,中国拥有快速发展的工业市场和日益增长的产品需求,已逐渐成为全球工业气体行业最活跃的市场之一,对于气体的需求量持续高速增长,给国内气体行业带来历史性的发展机遇。近年来,钢铁、化工、冶金等传统行业“供给侧改革”及“节能减排”政策持续推进,对于工业气体产品供应形成了新的品质和规模要求,而传统行业的整体稳步增长以及应用技术的发展,也带动了气体产品需求的稳定增长。同时,随着各种新兴工业产业和现代科学技术的需要和推动,尤其是国内下游集成电路、液晶面板、LED、光伏、新能源等新兴领域市场的快速发展,工业气体产品在品种、质量和数量等方面取得长足的发展。在国民经济和产业技术快速发展的背景下,气体产品应用范围不断扩大,用量不断增加,新产品不断推出,纯度不断提高,气体产品的需求日益增长。
2)特种气体品种不断丰富,气体企业对新产品研发日益重视:近年来,随着下游应用领域及新工艺路线的逐步扩展,市场对特种气体的品种和品质的要求随之提升。半导体领域晶圆尺寸从 6 寸、8 寸发展到 12 寸乃至18 寸,制程技术从 28nm 到 14nm 再到 7nm;液晶面板从液晶显示器向柔性面板发展;光伏能源从单晶硅电池片、多晶硅电池片交互发展等。特种气体作为这些产业发展的关键性材料,伴随着下游产业技术的快速迭代,特种气体的精细化程度持续提高,对特种气体生产企业在气体纯度、混配精度等方面的技术要求都将持续提高。
目前国内气体企业的研发实力与世界领先水平还有一定的差距,比如高纯原料气的分析检测技术、容器处理和储运技术等。由于特种气体对容器处理环节要求极高,国际气体公司开发了配套使用的气体阀门、管线和标准接口,避免了二次污染,大大提高了产品的纯净程度,也提升了高纯气体的产量。近年来,国内气体企业逐步加大对高纯气体原料气分析检测技术的投入,部分企业已掌握了较为完整的分析测试方法并配备了现场分析仪器。
国际气体公司利用先发优势和资本积累,在工业气体行业相关技术和应用上,处于较为领先的地位。但随着国内经济的持续稳步发展,国内气体企业愈发重视技术研发,技术研发实力进步较快,相当一部分生产、检测、提纯和容器处理的技术已经达到国际标准,如超纯氨生产工艺,部分国内优势企业掌握了超纯氨的生产、提纯工艺和技术,实现超纯氨等特种气体国产替代。
3)电子特种气体的国产化趋势:电子气体的生产瓶颈很多,原材料纯度、合成工艺、对温度和压力的控制、提纯方法、分析方法及产品充装过程中对杂质的控制,每个环节都会影响产品质量。尽管我国在普通工业气体及中低端气体产品方面已经形成了规模优势,但在特种气体尤其是电子特气方面,我国仍存在一定差距。根据统计数据显示,2019 年我国电子特种气体市场中美国空气化工、林德气体集团、法国液化空气、日本大阳日酸的市场占比分别为25%、23%、23%、17%,合计 88%,而国内气体公司的市场份额合计仅为 12%。
近年来,国际贸易摩擦升级,我国出台了多项产业政策积极支持集成电路产业发展。在半导体材料领域,电子气体作为集成电路制造的重要原材料,是电子半导体产品实现国产替代的重要环节。电子特种气体作为集成电路、液晶面板、LED、光伏等电子工业生产中不可缺少的基础性原材料之一,被广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。电子特种气体品种短缺或纯度不足,使其下游产品生产存在瓶颈。经过多年发展,国内气体行业部分优质企业实现了产品质量稳定,应用于电子半导体下游生产。尽管与国际先进水平仍有差距,但实现了部分气体产品的自主生产。未来我国气体行业将通过持续摸索和创新,在气体品种和质量方面满足我国电子半导体企业的需求,逐步增加电子特种气体的国产化率,扩大我国电子气体生产企业的市场规模。
4)行业竞争将逐步趋向于综合品种及服务能力的竞争:气体的产品种类丰富,而多数客户在其生产过程中对气体产品亦存在多样化需求,如集成电路制造需经过硅片制造、氧化、光刻、气相沉积、刻蚀、离子注入等工艺环节中,需要的气体产品种类就超过 50 种,出于成本控制、仓储管理、供应稳定等多方面考虑,客户趋向于在一家供应商完成多种产品的采购。此外,由于气体产品的特殊性,其使用过程中的包装物、管道以及供气系统的处理均会对最终使用的产品性能产生影响,因此客户趋向于供应商能够提供气体包装物的处理、检测、维修,供气系统、洁净管道的建设、维护等全面、专业的增值服务。