2022年稀有气体行业发展现状分析 特种气体市场高速成长

1. 特种气体市场高速成长,国产替代需求强烈

电子特气下游应用广泛,纯度对产品质量至关重要。电子特气是工业发展不可或缺的 关键性材料,下游广泛应用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆、新能源汽车、 航空航天等产业。电子特气贯穿半导体各步工艺制程,决定了集成电路的性能、集成度、 成品率,是半导体产业的“血液”。而电子特气的纯度对半导体及相关电子产品的生产至 关重要,水汽、氧等杂质组分易使半导体表面生成氧化膜,影响电子器件的使用寿命,含 有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。

电子特气是集成电路制造的关键原材料。从整体市场规模上看,2018 年全球电子特 气市场规模超 700 亿元,其中,按下游应用进行分类,集成电路占电子特气需求的 42%, 是其最大的应用场景。且在晶圆制造的成本占比中,电子特气占比 15%,是仅次于硅片的 第二大原材料。

我们测算全球电子特气市场规模将超过 900 亿,国内 IC 用电子特气市场将达百亿。 参考国内及全球下游行业增速,我们测算,至 2023 年,全球电子特气市场总规模将达 934 亿元,其中集成电路用电子特气市场规模 401 亿元;至 2023 年,我国电子特气市场总规 模将达 238 亿元,其中集成电路用电子特气市场规模 100 亿元。(详细测算请参考报告《新 材料行业半导体材料系列之三:IC 电子特气三百亿市场,国产加速龙头腾飞》2020-3-14)

海外龙头占据气体主导地位,国产替代需求迫切。从国内市场份额上来看,美国空气 化工集团、法国液化空气集团、日本大阳日酸株式会社、美国普莱克斯集团、德国林德集 团前 5 大企业占据了绝大部分市场份额,垄断格局明显。目前中国电子特气有 80%以上依 赖进口,特别高端气体 100%依赖进口,电子特气国产替代迫在眉睫。

2. 稀有气体高度依赖进口,公司积极布局持续获得订单

稀有气体大气含量稀少,可通过空分提取。稀有气体通常指氦、氖、氩、氪、氙 5 种 气体,氩在空气中的体积含量相对最多,可达 0.932%,其余 4 种稀有气体之和在空气中 的体积含量不足 0.003%,尤其是氙气特别稀少,故氙与氪被称为黄金气体。氦主要来源 于天然气,少部分来源于空气;核反应堆裂变有不少氙,但具有放射性;除氦气外其它稀 有气体主要来源于空气分离装置(空分)。

图:全球氦气资源储量

氦气原料获取受限,掣肘气体生产。氦气在空气中的含量非常低,大气中的平均含量 只有百万分之五。天然气中氦含量较大,但绝大多数气藏属于低氦气藏,只有少数气藏氦 气含量较高,最高可达 7.5%。据美国地质调查局(USGS)2020 年调查报告的数据,全 球氦气总资源量约 519 亿立方米,主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯。受制 于氦气资源匮乏、提取氦气的成本较高,我国氦气一直依赖进口。

国内稀有气体市场广阔,对外依赖严重。根据产业信息网,我国稀有气体即氦、氖、 氪、氙及稀有气体混合物等的进口规模整体呈现增长态势。2014-2020 年,我国稀有气体 进口数量从 2895 吨增长至 3770 吨,年均复合增速为 4.5%;进口金额从 1.65 亿美元增长 至 3.02 亿美元,年均复合增速为 10.6%。

氦气进口金额 2020 年达 2.86 亿美元,氙气进口金额达千万美元。稀有气体分类别来 看,氦气进口规模呈现快速快增长态势,氙气进口规模虽有波动,但总体基本不变。 2016-2020 年,高纯氦气进口金额从 1.5 亿美元上升至 2.86 亿美元,年均复合增速为 17.51%。2016-2019 年,高纯氙气进口金额从 1160 万美元上升至 1233 万美元,整体规 模变化不大。

需求旺盛供给有限,稀有气体价格增长迅猛。2019-2020 年,氦气价格经历了增长回 落过程,价格最高峰时达 1800 元/瓶,当前价格呈现上升趋势。氪气、氖气和氙气价格均 保持上升态势,其中氖气价格从2021年年中的275元/立方米增长至当前1850元/立方米, 增速最快。而高纯氙气、氪气价格目前已分别达到 245000 元/立方米、21000 元/立方米。

公司电子特气逐步放量,助力实现国产替代。2020 年 7 月,岳阳凯美特电子特种稀 有气体有限公司特气项目正式投产,公司超高纯电子特气已实现多单销售且订单在逐步放 量,已得到国内外多家客户的认可。氪气产品率先实现销售,2021 年累计签订合同金额 达 1458 万元;氙气销售合同金额达 425 万元;氖气合同金额达 55 万元。

3. 混配气验证持续推进,眼科等领域有望放量

混配气存在较高技术壁垒,下游应用广泛。混配气是指标准气或含有两种或两种以上 有效组份的气体,配比的精度是核心参数。随着产品组分的增加、配制精度的上升,常要 求气体供应商能够对多种 ppm 乃至 ppb 级浓度的气体组分进行精细操作,其配制过程的 难度与复杂程度也显著增大。在半导体电子行业中,多规格的混合气直接决定半导体器件 的性能;在激光加工、外科手术中,多规格的激光混配气能发挥重要作用。在医用领域, 不同氦氧比例混合气各有其独特性能,具有广泛应用。

图:混配气的下游应用

公司持续布局,混配气或成为未来发力点。2019 年,公司的“电子特种气体纯化与 混配核心技术研发及产业化”正式被列为湖南省战略性新兴产业科技攻关与重大科技成果 转化项目。2020 年 7 月,岳阳电子特种稀有气体项目正式投产,生产“高端、精细、专业” 的电子特种气体和混配气体,目前已产出合格混配气产品氯化氢基准分子激光混配气、氟 基准分子激光混配气和动态激光混配气。

公司已通过相干(COHERENT)认证,并持续推进大阳日酸、亘福、阿斯麦等公司 的认证。相干公司是全球顶级的激光器及相关光电子产品生产厂家,公司的准分子激光气 体产品通过相干公司认证,表明公司在电子特种气体领域的钢瓶内壁处理技术获得认可, 含氟 ppm 级别多组分气体混配以及气体分析等综合实力已达到国际一流水平,有望快速切 入激光混配气市场。同时,公司仍在推进大阳日酸、亘福、阿斯麦等公司的认证,为进入 半导体行业奠定基础。

凭借相干认证,眼科领域有望成为新增长点。通过相干认证,公司的准分子激光气体 产品可以在眼科领域的屈光不正等激光手术中得到广泛应用。屈光不正手术分为角膜手术 和晶体植入手术,其中角膜手术中的准分子激光手术和半飞秒手术都涉及准分子激光气体。 根据国家卫健委发布《2018 年全国儿童青少年近视调查结果》以及教育部的数据显示, 我国青少年(从幼儿园到高中)总体近视率为 53.6%,我国青少年近视率与近视人口高居 世界第一。2020 年,我国 20 岁以下近视人数达 1.73 亿人,同比增长 2.55%。

眼科市场不断扩大,屈光治疗规模逐年增长。2012-2019 年,我国眼科医疗市场规模 从 406.5 亿元增长到 1116.9 亿元,年均复合增速为 15.53%。2014-2019 年,我国屈光治 疗行业市场规模从 46 亿元扩大到 194 亿元,年均复合增速为 33.35%。


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