2024年新宙邦研究报告:氟化液加速国产替代,有机氟业务稳步成长

1 两基地项目有序推进,有机氟业务新增长极

两大基地齐头并进,持续加码有机氟业务。海斯福成立于 2007 年,主营产品为六 氟丙烯下游含氟精细化学品。2015 年,新宙邦收购海斯福,开始进入有机氟化学品领域。 此后,公司陆续开展海斯福高端氟精细化学品项目(一期)、海斯福高端氟精细化学品项 目(二期)、以及高端氟精细化学品改扩建项目,布局全氟聚醚、氟聚酰亚胺、全氟异丁 腈等高端精细化学品。此外,公司于 2018 年成立控股子公司海德福建设年产 15000 吨 高性能氟材料项目,拓展四氟乙烯产品及其产业链。2023 年 6 月,公司公告海斯福拟投 资建设年产 3 万吨高端氟精细化学品项目,进一步加码有机氟化工领域。

公司有机氟化学品产品线丰富,已形成含氟医药农药中间体、半导体与数据中心含 氟冷却液等十大系列产品。公司有机氟化学品业务板块围绕四氟乙烯和六氟丙烯下游产 业链不断延伸,现今已形成含氟医药农药中间体、氟橡胶硫化剂、氟聚合物改性共聚单 体、半导体与显示用氟溶剂清洗剂、含氟表面活性剂、柔性显示与半导体用氟聚酰亚胺 单体、全氟聚醚润滑脂基础油与真空泵油、IC 蚀刻与电力绝缘含氟气体、半导体与数据 中心含氟冷却液、光刻胶与防污防潮涂层氟单体十大系列产品。

营收显著增长,单价、毛利率稳步提升。随新产能不断投放,公司有机氟化学品业 务产销量显著增长。2019-2022 年,公司有机氟化学品产能由 2200 吨提升至 5161 吨, 产量由 1569 吨提升至 4077 吨。有机氟化学品销量由 2020 年的 2386 吨增长至 2022年的 3528 吨。公司有机氟化学品业务营收快速增长,由 2018 年的 3.88 亿元增长至 2022 年的 11.74 亿元。2023 年 H1,公司有机氟化学品业务营收 7.47 亿元,同比增长 38.46%。 与此同时,受益于产品结构不断完善,公司有机氟化学品单价和毛利率稳步提升。产品 单价由 2020 年的 22.3 万元/吨提升至 2022 年的 33.3 万元/吨。2023 年 H1,有机氟化 学品业务毛利率达到 72.39%。

海斯福近期两大扩建项目投产,支撑有机氟化学品业务加速放量。2023 年 6 月, 海斯福高端氟精细化学品改扩建项目建成调试。该项目包括用于冷却液的全氟聚醚 1000 吨,氟聚合物改性共聚单体全氟正丙基乙烯基醚 300 吨,用于清洗剂、干燥剂的全氟(异 丁、戊、己)基甲醚 1300 吨,氟橡胶硫化剂 450 吨等。2023 年 9 月,海斯福高端氟精 细化学品项目(二期)调试运行。该项目包括全氟聚醚 500 吨、全氟聚醚基础油 500 吨、 全氟(异丁、戊)基甲醚 1000 吨,全氟烯醚系列产品 500 吨、电力绝缘气体全氟异丁 腈 1000 吨、氟流体冷却液原料六氟丙烯低聚体 1000 吨等。随两大扩建项目投产,海斯 福产能进一步扩张,支撑有机氟化学品业务加速放量。 规划 3 万吨高端氟精细化学品项目,持续加码有机氟化工。2023 年 6 月,公司发 布公告,拟以控股子公司海斯福为项目实施主体,在福建省明溪县经济开发区 D 区投资建设年产 3 万吨高端氟精细化学品项目,项目计划总投资不超过人民币 12 亿元,建设 周期 3 年(项目总投资额和建设周期以实际投资建设情况为准)。该项目已完成土地购置, 目前在筹备前置审批手续,预计将于 2024 年正式开工建设。项目投产后将进一步扩大 公司在有机氟化工领域的竞争优势。

投建海德福,完善一体化产业链布局。2018 年,公司公告通过控股子公司海德福 建设年产 15000 吨高性能氟材料项目,产品包括四氟乙烯、六氟丙烯、聚四氟乙烯、全 氟磺酸树脂、氢氟醚等高性能含氟聚合物和含氟精细化学品。项目预计于 2024 年 2 月 底建成调试。四氟乙烯和六氟丙烯是海斯福项目的主要原材料,通过投建海德福项目, 公司海斯福项目原料供应得到保障。此外,公司进一步实现了对以四氟乙烯为原料的 PFA、 氢氟醚等中高端含氟聚合物、精细化学品的布局。

2 氟化液:蓝海市场,公司有望承接 3M 市场份 额

氟化液是一种高附加值的含氟精细化学品,广泛应用于半导体加工、数据中心冷却 等领域。氟化液是一类高稳定性的液体,无色、透明、低粘度、不可燃、安全性高,位 于氟化工产业链的顶端,是最有价值的氟化工产品之一。氟化液一般指碳氟化合物, 是将碳氢化合物中所含的一部分或全部氢换为氟而得到的一类有机化合物。根据碳氟化 合物的组成成分和结构不同,可分为氯氟烃(CFC)、氢代氯氟烃(HCFC)、氢氟烃(HFC)、 全氟碳化合物(PFC)、氢氟醚(HFE)等种类,其中全氟碳化合物(PFC)包含全氟烯烃、全 氟胺、全氟聚醚(PFPE)等类型。因其具有优异的性能、稳定的化学惰性、良好的导热性 能,极低的表面张力,以及系统相容性,氟化液广泛应用于:1)电子元器件清洗剂;2) 溶媒稀释剂、润滑稀释剂等其他用途溶剂;3)半导体制造封装测试液;4)冷热冲击测 试液;5)导热、冷却介质、计算机服务器及电子元器件系统散热介质等。

全球含氟精细化学品市场规模增长迅速,我国含氟精细化学品发展空间广阔。据浙 江省氟化学工业协会发布的《关于浙江省“十四五”期间氟化工发展建议》,全球含氟精细 化学品市场规模从 2016 年 86 亿美元增长至 2020 年 119 亿美元,年均复合增长率达 8.46%,预计 2025 年含氟精细化学品全球市场规模将达到 178 亿美元,较 2020 年年均 复合增长率达 10.59%。国内含氟精细化学品市场规模从 2016 年 104 亿元增长至 2020 年 153 亿元,年均复合增长率达 10.13%,预计 2025 年含氟精细化学品市场规模将达到 246 亿元,较 2020 年年均复合增长率将达 12.61%。2020 年,海外含氟精细化学品市 场占氟化工市场比例为 37.7%,我国含氟精细化学品市场占比仅为 28%,较海外仍有较 大差距,发展空间广阔。

2.1 半导体行业助力电子级氟化液需求增长

氟化液广泛应用于半导体加工环节。氟化液在芯片制程工艺中被广泛应用,炉管、 光刻、刻蚀及封装测试环节都需要使用氟化液作为清洗剂、脱水剂、光刻机控温液以及 芯片封装工序的检漏液等。

氟化液在干法刻蚀环节用做控温液,可帮助提升芯片制程中的整体良率,缩短芯片 研发周期。在集成电路的制造过程中,刻蚀是利用化学或物理方法有选择性的从硅片表 面去除不需要材料的一种工艺。干法刻蚀,即将特定气体置于低压状态下施以电压,将 其激发成电浆,对特定膜层加以化学性刻蚀或离子轰击,达到去除膜层的一种刻蚀方式。 在半导体先进制程中,随着尺寸越来越小,层数越来越多,在刻蚀高深宽比的结构时, 如何精准的控制晶圆表面的温度变得至关重要。在刻蚀机台的腔体内,晶圆吸附在 ESC 表面,如果这个过程选用的控温液温度控制不均匀,会对刻蚀速度,结构形貌有很大影 响,最终导致晶圆良率低。氟化液凭借高绝缘性和稳定性,能够将工艺温度控制在客户 规定的标准范围以内,从而帮助提升芯片制程中的整体良率,缩短芯片研发周期。

氟化液可作为半导体湿法清洗的清洗剂。清洗工艺是贯穿整个半导体制造的重要环 节,是影响半导体器件性能以及良率的重要因素之一。几乎在芯片制造的每一道工序前 后,都需要进行清洗工艺,保证晶圆表面的洁净度。清洗工艺是芯片制造过程中占比最 高的工序,约占所有芯片制造工序的 30%。随着超大规模集成电路的发展,芯片工艺节 点进入 28nm、14nm 甚至更先进的节点,集成度不断提高,线宽不断减小,工艺流程更 加复杂,清洗工艺步骤不断增加,清洗工艺变得更加复杂、更加重要和更具挑战性。90nm 的芯片清洗工艺约 90 道,到了 20nm 芯片的清洗工艺达到了 215 道。随着芯片制造进 入 14nm、10nm 甚至更高节点,清洗工艺的道数仍然要不断增加。半导体清洗工艺可分 为湿法清洗和干式清洗,其中湿法清洗工艺中最常用的清洗液就是去离子水和异丙醇 (IPA)。相比于去离子水和异丙醇,氟化液具有低粘度、低表面张力、对碳氟聚合物溶 解力强、易挥发、无残留水痕、宽泛的工作安全性、不可燃高介电强度、良好的材料相 容性等优点,是一种理想的清洗剂。

氟化液用于圆晶脱水干燥。在湿法清洗的步骤后,需要对圆晶进行脱水干燥。半导 体晶圆脱水干燥工艺利用马兰戈尼效应使晶圆表面张力大的液体对其周围表面张力小的 液体的拉力加强,产生表面张力梯度,使液体从表面张力低向张力高的方向流动。圆晶 干燥气体常常会采用异丙醇(IPA)和氮气。IPA 的表面张力比水低,当 IPA 蒸汽溶解在晶 圆表面的水中时,即可形成表面张力梯度。但对于先进制程,这种工艺却存在局限性。因为 IPA 的闪点比较低(12℃),蒸汽易燃易爆,在氮气中 IPA 的含量必须少于 2%,才 能达到无闪点条件;脱水干燥后,IPA 还会残留在晶圆表面,在后续高温工艺中,IPA 会导致 Si-C 键形成,影响氧化层薄膜的稳定性。IPA 因表面张力大,使用 IPA 的结构在 干燥后有坍塌发生。氟化液表面张力低,干燥后结构保持良好,是一种更优的干燥剂。

氟化液用于圆晶测试和封装测试的冷却液。半导体元件测试的目的是保证元件根据 最初设计的功能,即使在所定义最差的环境状况下,也能正常的工作。半导体测试主要 有断路/短路测试、电气特性测试、真实性能测试、时钟特性测试等。通过一系列的测试 来挑选出满足性能要求的半导体元件。传统测试的冷却介质为水,工作温度在 20°C-90°C。 随着芯片性能的不断提升,具备更强大算力的芯片不断出现,如自动驾驶芯片、5G 芯 片等,这类芯片的应用场景也更苛刻,因此需要工作范围更加广阔的冷却液来模拟更苛 刻的工作环境。氟化液的工作温度范围更为宽泛,可达到-40°C-125°C,还具有宽泛的 蒸气压、密度和分子量,低粘度以及高介电强度,是更合适的冷却介质。

半导体用氟化液价格昂贵,可达上百万元每吨。用于半导体加工的电子级氟化液作 为高精尖氟精细化学品价格十分昂贵。据英国知名经销商 Conro Electronics 2024 年 1 月 4 日报价,用于半导体清洗剂和干燥剂的 Novec HFE 71IPA 产品 15kg 罐装售价为 2388 美元/罐,大批量购买每 15kg 价格仍然高达 2101 美元,折合 14.07 万美元/吨。

随着新能源汽车、工业智造、新一代移动通讯、新能源及数据中心等新兴市场的发 展,全球对晶圆的需求量不断增长。据 SEMI 统计,2022 年全球半导体硅晶圆出货面积 147.13 亿平方英寸,较 2021 年增加 3.9%,硅晶圆总营收 138 亿美元,年增 9.5%。晶 圆需求的增长带动了全球晶圆代工行业市场的发展,据 IC Insights 统计,2018-2022 年, 全球晶圆代工市场规模由 736 亿美元增长至 1321 亿美元,年均复合增长率为 15.7%, 预计 2023 年市场规模将达到 1400 亿美元。

中国大陆圆晶代工市场规模快速增长。近年来我国半导体产业链逐渐完善,芯片产 品公司对晶圆代工服务的需求日益增长,晶圆代工行业实现了快速发展,据 IC Insights 统计,2018-2022 年中国大陆晶圆代工市场规模由 391 亿元增长至 771 亿元,年均复合 增长率为 18.5%,预计 2023 年市场规模将增至 903 亿元。

全球 300mm 晶圆厂产能持续扩张,拉动氟化液需求。SEMI 在《300mm 晶圆厂展 望报告-至 2026 年》(300mm Fab Outlook to 2026)中指出,芯片制造商预计将增加 300mm 晶圆厂产能,以满足需求增长。GlobalFoundries、华虹半导体、英飞凌、英特 尔、Kioxia、美光、三星、SK 海力士、中芯国际、意法半导体、德州仪器、台积电和 UMC 等公司计划将有 82 座新厂房和产线在 2023 年至 2026 年期间运营,预计到 2026 年全球 300mm 晶圆厂产能将达到每月 960 万片的历史新高。其中,中国内地 300mm 晶圆厂产能全球份额从 2022 年的 22%增加到 2026 的 25%,达到 240 万片/月。圆晶新 厂厂房和产线投产首次需充注大量的氟化液,叠加日常生产时的损耗补充,我们预期未 来几年氟化液需求量将持续增加。

2.2 数据中心建设拉动氟化液冷却剂需求

全球数据中心市场规模稳步增长。随数字化、AI 等技术的不断发展,全社会对算力 提升的需求也越来越迫切。数据中心作为承载各类数字技术应用的物理底座,其产业赋 能价值正在逐步凸显。世界主要国家均在积极引导数据中心产业发展,数据中心市场规 模不断扩大。据中国信通院《数据中心白皮书》(2022 年),2015-2021 年全球年新增投 入使用服务器规模相对稳定,净增加值也相对稳定,预计未来几年数据中心规模仍将保 持平稳增长。数据中心市场收入方面,2021 年全球数据中心市场规模超 679 亿美元, 较 2020 年增长 9.8%,预计 2022 年市场收入将达到 746 亿美元。

我国数据中心机架规模持续稳步增长,大型以上数据中心规模增长迅速。近年来, 我国数据中心机架规模稳步增长,按照标准机架 2.5kW 统计,截止到 2021 年年底,我 国在用数据中心机架规模达到 520 万架,近五年年均复合增速超过 30%。其中,大型以 上数据中心机架规模增长更为迅速,按照标准机架 2.5kW 统计,机架规模 420 万架,占 比达到 80%。 受新基建、数字化转型及数字中国远景目标等国家政策促进及企业降本增效需求的驱动,我国数据中心业务收入持续高速增长。2021 年,我国数据中心行业市场收入达到 1500 亿元左右,近三年年均复合增长率达到 30.69%,随着我国各地区、各行业数字化 转型的深入推进,我国数据中心市场收入将保持持续增长态势。

数据中心耗电量逐年攀升,2025 年全国数据中心用电量占全社会用电量的比重预 计提升至 5%。伴随数据中心计算业务量爆发式增长,传统的数据中心网络越来越难以 提供支持云计算、边缘计算等所需的延迟,为更好承载数据处理需求,充分发挥数据中 心的规模效益,降低业务部署成本和维护成本,大规模及超大规模数据中心已成为新建 数据中心的首选。随着数据中心规模扩大,算力和功率密度节节攀升,支撑 IT 设备运行 的能耗也相应飞速提高。2022 年全年,全国数据中心耗电量达到 2700 亿千瓦时,占全 社会用电量约 3%。预计到 2025 年,全国数据中心用电量占全社会用电量的比重将提升 至 5%,到 2030 年全国数据中心耗电量将接近 4000 亿千瓦时。 数据中心散热冷却能耗占比 43%,急需发展绿色高能效散热冷却技术。与数据运算、 存储、交换高能耗相伴的是设备巨大的产热量,IT 设备将 99%以上的电能转换为热能, 而其中 70%的热能需数据中心通过散热冷却系统移除。数据中心的总能耗由供配电、照 明、散热冷却和 IT 设备功耗等构成。当前,我国数据中心能量消耗中的 43%用于散热 冷却,与 IT 设备电耗基本相当。

政策推动数据中心节能降耗。衡量数据中心总体能耗水平的指标为能源利用效率 (PUE),定义为数据中心总能耗与信息技术设备能耗的比值。在相同 IT 功耗下,PUE 值越接近 1,表明其非 IT 功耗越低,能源利用率越高。当前我国数据中心 PUE 在 2 左 右,节能潜力大。2021 年 7 月,工业和信息化部发布《新型数据中心发展三年行动计划 (2021—2023 年)》,要求新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.3 以下。2021 年 10 月,国家发改委、工信部等五部门发布《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若 干意见》,提出到 2025 年数据中心 PUE 普遍不超过 1.5。2021 年 12 月国家发改委、国 家能源局发布《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和 5G 等新型基础设施绿 色高质量发展实施方案》,提出,到 2025 年,数据中心运行电能利用效率和可再生能源 利用率明显提升,全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到 1.3 以下,国 家枢纽节点进一步降到 1.25 以下。

数据中心单机柜功率不断提升,液冷是数据中心散热冷却发展必然趋势。目前数据 中心散热冷却技术主要有风冷和液冷两大类,其中风冷包括自然风冷和强制风冷,液冷 包括冷板式液冷、浸没式液冷和喷淋式液冷。数据中心温控系统的核心是产热与移热速 率相匹配。产热速率可用机柜功率密度衡量,其定义是单个机柜稳定运行所消耗的能量 值(单位为 kW/r,r 表示单个机柜)。机柜功率密度越高代表产热量越大,要求散热冷却 系统移热速率越高。随着单位服务器机柜包含的服务器数量增多,数据中心服务器机柜 功率从低密度向高密度发展是必然趋势。低功率密度机柜在 5kW/r 以下,中功率密度机 柜为 5-10kW/r,高功率密度机柜为 10kW/r 以上。目前已投用的数据中心机柜功率密度 在 5-10kW/r 居多,已有一些在用的超大型数据中心机柜功率密度在 30kW/r 以上,甚至 达 100kW/r 左右。传统风冷最高可冷却 30kW/r 的机柜,对于 30kW/r 以上功率密度的机 柜无法做到产热与移热速率匹配。据赛迪顾问数据,全球数据中心单机柜功率呈现逐年 上升趋势,预计 2023 年全球数据中心单机柜平均功率将达到 20.5kW,2025 年进一步 提升至 25kW。随着数据中心规模不断提升,液冷是数据中心散热冷却发展必然趋势。

浸没式液冷优势明显。液冷方式主要分为冷板式液冷、浸没式液冷和喷淋式液冷。冷板式液冷在空间利用率、材料相容性方面具有较强的应用优势,但在成本方面,由于 其单独定制冷板装置的原因,导致技术应用的成本相对较高。喷淋式液冷技术则通过改 造旧式的服务器和机柜的形式,大幅度减少了数据中心基础设施的建设成本,但是散热 效率略低于浸没式液冷。与前两者相比,浸没式技术的成本较适中,空间利用率与可循 环方面具有较好的表现,特别是在散热效率方面显著高于前两者。因此,浸没式液冷被 认为是最理想和环保绿色的液冷技术。相比于传统冷却方式,浸没式液体冷却的优势显 著:1)节能降耗,相对于传统风冷数据中心能耗降低 90%-95%,大幅降低机房的运营成 本;2)低噪无污染,无需使用风扇,最大限度减少噪声的污染,同时无需担心空气中的 灰尘对高洁净度要求器件的干扰;3)节约空间,利用浸没式液冷的数据中心冷却系统所 占的空间体积可减小至风冷系统的 1/3。

冷却液是液冷系统关键部分。浸没式液冷的冷却液几乎与系统内所有材料接触,其 粘度和沸点等热物理性能、闪点等易燃性或可燃性能、材料兼容性、对传输信号影响、 绝缘性、环境影响、安全性、可维护程度、长期稳定和清洁度、成本等是浸没式液冷重 要关注因素。 氟化液综合性能最好,是理想的冷却液。目前浸没式冷却液主要分为碳氢及有机硅 化合物类和碳氟化合物类。碳氢化合物(Hydrocarbon)及有机硅类冷却液一般统称为“油 类冷却液”,分为天然矿物油、合成油、有机硅油 3 大类,常温下呈黏稠状,比热容和 导热率较高,具有沸点高不易挥发、不腐蚀金属、环境友好、毒性低等共性且成本较低; 但有闪点,使用中有可燃助燃风险。碳氟化合物类冷却液即氟化液整体传热能力更佳, 同时无闪点不可燃、寿命长、不易变质、兼容性好、低粘度易维护、更安全可靠。

2026 年中国数据中心氟化冷却液市场需求有望达到 2.64 万吨。我们基于以下假设 对氟化冷却液市场规模进行测算:1)根据中国信息通信研究院数据,我们假设 2023~2026 年中国数据中心机架年均增速分别为 26%、24%、22%、20%;2)根据《中国液冷数据中 心发展白皮书》和曙光数创预测,我们假设 2023~2026 年液冷数据中心占比分别为 11%、 18%、26%、35%,浸没式液冷数据中心在液冷数据中心的占比分别为 37%、39%、41%、 43%;3)我们假设单标准机架氟化液用量为 80kg。基于以上假设,我们测算至 2023-2026 年中国数据中心领域对氟化冷却液的需求有望分别达 0.57、1.14、1.96、3.08 万吨。以 15 万元/吨均价对应国内数据中心领域 2026 年的市场规模超 46 亿元。

2.3 3M 退出氟化液市场,新宙邦有望承接

电子氟化液大部分市场被海外企业垄断。电子氟化液属于氟化工尖端产品。国外厂 商在氟化工领域布局早、技术成熟、经验更为丰富,占据了电子氟化液绝大部分市场。 目前,电子氟化液主流产品主要为 3M、索尔维、科慕以及旭硝子提供。

国内企业开始布局电子氟化液。国内厂家新宙邦、巨化股份、浙江诺亚氟化工等近 年来也开始进行电子氟化液的研发生产,并推出了多种氟化液产品。

全氟和多氟化合物(Per and Polyfluoroalkyl Substances, 简称 PFAS),是一系 列人工合成的化合物,广泛应用于工业、商业和消费品领域。PFAS 目前并没有一个统 一的定义,环境保护署 (EPA) 将 PFAS 定义为“具有至少两个相邻碳原子的化学品,其 中一个碳完全氟化,另一个至少部分氟化”;经济合作与发展组织 (OECD) 将 PFAS 定 义为“包含至少一个完全氟化的甲基或亚甲基碳原子(没有任何 H/Cl/Br/I 原子与之相连) 的氟化物质”。PFAS 包括全氟烷基酸(PFAAs)、全氟烷基羧酸/全氟烷基羧酸(PFCAs)、 全氟烷基磺酸/全氟烷基磺酸酯(PFSAs)、全氟烷基磺酰胺(FASAs)等。因具有良好 的化学稳定性、表面活性等特征,PFAS 广泛应用于工业、商业和消费品领域,业界曾 粗略估计有 4800 多种 PFAS 被用于商业用途,可以在许多材料中存在,包括表面涂层、 消防泡沫、饮用水等。

PFAS 拥有极难被破坏的碳-氟单键(C-F 键),会在环境和人体中长期存在,也被 称为“永久性化学品”。在生产和使用过程中,PFAS 会迁移到土壤、水和空气中。大多数 PFAS 不会分解,因此它们会留在环境中。由于 PFAS 的广泛使用和在环境中的持久 性,PFAS 存在于世界各地的人和动物的血液中,并且以低水平存在于各种食品和环境 中。随着时间的推移反复接触,一些 PFAS 会在人和动物体内积聚,会诱发肝中毒、发 育毒性、免疫毒性、内分泌干扰及潜在的致癌性。 国际社会纷纷出台相关政策限制 PFAS 的使用。自 2009 年起,全氟辛烷磺酸及其 衍生物 (PFOS) 已被列入国际斯德哥尔摩公约,以消除其使用。根据欧盟的持久性有机 污染物 (POPs) 法规,PFOS 在欧盟已被限制使用 10 多年。中国自 2014 年 3 月 26 日起,禁止 PFOS 及其盐和 PFOSF 除特定豁免和可接受用途外的生产、流通、使用和 进出口。美国华盛顿、纽约、宾夕法尼亚等州也陆续发布 PFAS 相关禁令,禁止 PFAS 在食品包装的使用。

欧盟拟扩大 PFAS 管制。欧盟针对 PFAS 的限制措施早在 2020 年 2 月就被提上日 程。2020 年 3 月,欧洲化学品管理局(ECHA)公开征集相关信息。2021 年 ECHA 展 开了针对 PFAS 利益相关方的调研,并于 10 月起正式开始草案的拟定工作。2023 年 1 月 13 日,欧洲五国(丹麦、德国、荷兰、挪威和瑞典)联合向 ECHA 提交了一份提案。 该份提案基于过去三年中,政府工作人员与学者关于 PFAS 潜在的对人类和环境的负面 影响的研究,希望限制多达 10000 多种 PFAS 物质的生产。2023 年 2 月 7 日,ECHA 向外公布了这项提案。2023 年 3 月欧洲化学品管理局的风险评估科学委员会(RAC) 和社会经济分析科学委员会(SEAC)举行了会议,与会人员讨论了上文提到的提案是 否符合 REACH 法规的法律要求的问题,并开始着手对提案进行科学审查,预计在 12 个月内可以给出意见。预计在 2024 年该项法案将会征求欧盟委员会的意见,并由欧委 会起草一份最终提案,供成员国投票表决。预计这项限制法案将会在 2025 年通过并将 于 2026 或 2027 年起生效。

全球含氟精细化学品巨头 3M公司宣布 2025年底之前退出 PFAS物质的生产。2022 年 12 月 20 日,3M 宣布,考虑到全球对 PFAS 物质的监管正在加速以及环保因素,公 司决定到 2025 年底前退出全氟烷基物质和多氟烷基物质 (PFAS) 包括含氟聚合物、氟 化液、以及含 PFAS 添加剂的生产,并努力在 2025 年底之前停止在其产品组合中使用 PFAS。3M 预计,公司 PFAS 物质年销售额在 13 亿美元左右,EBITDA 利润率 16%。 3M 氟化液产品应用广泛,在干法蚀刻设备制冷剂领域处于垄断地位。据 3M 官网, 3M 电子氟化液产品包含 3M Novec™,3M™ Fluorinert™ 等品牌,产品应用覆盖电子 级涂层、发泡剂、温控液体、清洗溶剂等诸多领域。据 Resilinic 统计,3M 电子氟化液 产品占据了全球芯片干法蚀刻设备制冷剂 90%的市场份额,客户包括三星、SK 海力士、 英特尔、台积电等主流半导体厂商。

3M 比利时工厂因 PFASs 物质泄漏问题供应不稳,其氟化液市场退出速度有望加速。 3M 比利时工厂是 3M 主要氟化液生产基地,供应了全球 80%的干法蚀刻冷却液。2022 年 3 月,因 PFAS 物质泄漏和环境污染问题,3M 位于比利时佛兰德斯的 Zwijndrecht 工厂被当地政府勒令暂停 PFAS 类产品的生产。同年 7 月,3M 与当地政府达成协议, 3M 将投资 5.71 亿欧元用于受影响地区的环境修复和补偿,比利时工厂被允许恢复生产。 2023 年 9 月,佛兰德斯环境部门报告显示,3M 比利时工厂附近再度检测到 PFAS 物质 排放增加。3M表示公司已经向佛兰德斯监管机构自行报告了其Zwijndrecht工厂的PFAS 制造工艺相关数据,并已经暂停该工厂的所有 PFAS 产品制造流程。同时,公司正在评 估是暂时停止该工厂的 PFAS 生产还是完全停止生产,从而加速 PFAS 业务的退出。在 3M 比利时工厂供应不稳的背景下,半导体厂商有望加速其冷却液供应商的替代。

公司氟化液产品已供应全球半导体主流制造商,有望承接 3M 氟化液市场。公司 Boreaf 电子氟化液系列产品可用于半导体 Chiller 冷却、数据中心浸没冷却、精密清洗、 气相焊接、电子检漏等领域。相关产品采用绿色清洁的工艺路线,通过了海外客户的认 证,生产产品符合当地的法规要求,公司现有上千吨冷却液产能,现已供应全球半导体 主流制造商,实现了电子氟化液系列产品的商业化。随 3M 逐步退出氟化液市场,公司 有望凭借技术和产能优势快速导入下游市场。

3 有机氟化工品有序推进,助力公司远期成长

3.1 全氟异丁腈:最有前景的 SF6替代产品

六氟化硫(SF6)是当前主流电气设备绝缘介质。SF6 是一种无色、无味、无毒、 不易燃的惰性气体。在常温常压下,SF6 的密度是空气的五倍,且实际散热能力优于空 气,电子负性强。同时,SF6 对金属和绝缘材料没有腐蚀作用,具有良好的热稳定性, 不易分解。SF6 气体在高温下分解需要大量能量,对电弧有很强的冷却作用。此外,SF6 气体的灭弧能力是空气的 100 倍以上,其分解气体具有很强的绝缘强度。因此 SF6 气体 在全球电气工业领域被广泛用于电气绝缘开关设备中,主要用作电气设备的绝缘和灭弧 介质,包括 SF6 断路器、气体绝缘金属封闭开关设备、负荷开关、气体绝缘输电管道、 变压器和互感器等。另外,SF6 还可用作各种加速器、避雷器、X-射线设备、超高压蓄 电池、同轴电缆和微波传输的绝缘介质。

六氟化硫是当前最强的温室气体,替换势在必行。六氟化硫已被《京都协定书》列 为受控的六种气体之一。SF6 的全球变暖潜势(GWP)达到了 23900,是目前已知的 GWP 值最高的温室气体。SF6 具有相当稳定的化学性质,极不易与其他物质发生反应, 当它排放到空气中后会不断地积累,由此导致的温室效应会在相当长的时间内不断增强。 随着全球变暖和极端气候的频繁发生,温室气体受到越来越多的国家的重视,SF6 也成 为各国政府关注的问题之一。欧盟发布的最新氟化气体法规提案中提出了在中压电气设 备中禁止使用 SF6 的关键时间点,旨在减少包括六氟化硫在内的强效和有害温室气体排 放,以此实现到 2030 年的排放比 2014 年减少三分之二。欧盟氟化气体法规提案明确提 出:2026 年后在 24kV 及以下的配电设备中禁止使用 SF6,2030 年在 52kV 及以下的配 电设备中禁止使用 SF6。 全氟异丁腈(C4F7N)是最有前景的 SF6 替代产品。SF6潜在替代品主要有氮气(N2) /SF6 混合气、CO2/SF6 混合气、全氟酮类气体、三氟碘甲烷(CF3I)、八氟环丁烷(c-C4F8)、 全氟异丁腈(C4F7N)等。在众多的替代品中,全氟异丁腈因为其出色的绝缘与灭弧特 性脱颖而出。C4F7N 的 GWP 值为 1705,远低于 SF6。此外,C4F7N 可以与 CO2、N2、 O2、空气中的一种或几种混合,充入中压或高压设备密封外壳中、固体介电层的电气部 件中使用。C4F7N 用于中高压电力设备中,具备以下特性:环境特性友好,绝缘性能优 异,灭弧性能优异,与开关内材料兼容性良好,低毒、无闪电符合健康和安全要求,可 适应恶劣的低温环境要求。

全氟异丁腈替代空间广阔,商业化应用逐步开启。国内于 2022 年内已大规模启动 新一轮特高压建设,预计到 2025 年,特高压产业与其带动产业整体投资规模将达 5870 亿元。根据 2019 年发布的《电力行业六氟化硫替代技术调研报告》,我国 2018 年气体 绝缘金属封闭开关设备六氟化硫气体的使用量接近 7000 吨,替代空间广阔。据 BUSINESS WIRE 数据,2022 年全球六氟化硫市场规模约 2.14 亿美元,预计到 2030 年达到 3.57 亿美元,年复合增长率约 6.6%。中国是全球第二大六氟化硫市场,2022 年 市场规模达到 0.44 亿美元,预计 2030 年市场规模增长至 0.8 亿美元,年复合增长率 7.8%。 据《SF6 FROM ELECTRICAL EQUIPMENT AND OTHER USES》数据,六氟化硫应 用在电气领域的占比约 60%,以此测算,全球用于电气绝缘气体的六氟化硫市场规模约 1.73 亿美元。目前全氟异丁腈已经应用于多种高压开关设备。中国电科院牵头的国家重 点研发计划项目 1000kV 环保型 GIL 产品便采用全氟异丁腈/二氧化碳作为绝缘介质,用 以替代纯六氟化硫气体。此外,国外 GE、3M 等公司已经实现全氟异丁腈混配气的应用, 运行效果良好。

公司千吨级全氟异丁腈产线已投入试生产,处于产品产业化领先地位。2023 年 8 月,海斯福全氟异丁腈 1000 吨级产业化产线正式投入试生产,这也是全国首条千吨级 全氟异丁腈产业化产线。

3.2 PFPE 润滑剂:可在强化学条件下使用的润滑剂

全氟聚醚(perfluoropolyether,PFPE)聚合物通常是指高分子主链含有重复的C—O—C 醚键,且主链中的氢原子被氟原子全部取代的一类聚合物,包括非功能型 PFPE以及功能型 PFPE衍生物。常见的功能型PFPE衍生物有全氟聚醚醇(PFPE-OH)、 全氟聚醚酰氟(PFPE-COF)、全氟聚醚羧酸(PFPE-COOH)、全氟聚醚甲酯(PFPE-ME) 等。 全氟聚醚广泛用作润滑材料。PFPE 分子链中的骨架主链是由若干 C—O—C 醚键、 —CF2—、—CF2CF2—、—CF(CF3)CF2—、—CF2CF2CF2—等结构单元组成,由于 高度极化的 C—F 键上的氟原子对 C—C 主链的屏蔽效应,使得骨架主链不易被破坏。 PFPE 特殊的分子结构赋予其极低的表面张力(11~22mN/m)、良好的疏水疏油性能、 低摩擦系数等特性。PFPE 具有优异的化学稳定性、低摩擦系数、低表面张力、抗辐射 性、不燃性,PFPE 分子间作用力小且剪切稳定性良好。此外,PFPE 还具有较宽的温 度使用范围(通常在-80~300℃),即使在氧气气氛下,PFPE 仍能在 270~300℃下稳 定使用。因此,PFPE 常用作一些高端设备、仪器仪表、磁记录介质的润滑和密封材料。

PFPE 润滑剂包括 PFPE 润滑油和 PFPE 润滑脂。PFPE 润滑油具有极低的表面张 力,依据氟原子自身的特性,PFPE 润滑油快速地向金属以及非金属基材表面迁移,形 成一层低表面能的分子膜,有效地降低基材表面的摩擦系数。PFPE 润滑脂通常是由 PFPE 基础油、聚四氟乙烯(PTFE)稠化剂和特定的添加剂组成。该润滑脂表现出极强 的化学惰性和优异的耐热性、耐化学腐蚀性、耐辐射性等特点。其优异的性能在工业和 航空领域得到广泛应用。 全氟聚醚润滑脂广泛用于航空航天、核工业、化工、机械工业等领域。全氟聚醚润 滑脂常用于高温、高负载、化学腐蚀环境中的轴承以及要求终身润滑的部件,具有极佳 的化学惰性、耐久性和低挥发性,能够在极端高温条件下保持润滑性能,一般可耐受高 达 300 摄氏度的温度。对酸、碱、溶剂等具有良好的抵抗,适用于恶劣化学环境下的润 滑需求。

国内全氟聚醚主要依赖进口,公司拥有全氟聚醚产能 1600 吨。目前国内全氟聚醚 主要依赖进口,其中索尔维公司供应量最大,占国内总需求量 60%左右;其次是科慕公 司和日本大金公司。国内只有艾肯化工、新宙邦、郴州氟化学、巨化股份等少数企业拥 有生产技术,产量不高。2019 年,公司海斯福投产全氟聚醚产能 100 吨,实现对全氟 聚醚的布局。2023 年,随海斯福两大扩建项目的投产,公司累计全氟聚醚产能 1600 吨,其中全氟聚醚基础油产能 500 吨,于 2023 年 9 月投产。公司润滑脂产品已经形成全氟 聚醚润滑油基础油和全氟聚醚真空泵油两大产品,可用于薄膜蒸镀、高温轴承、高温齿 轮传动、高温轧制设备、真空泵等作为润滑油和真空泵油。随新产能投产,公司全氟聚 醚油产品有望迎来快速放量。

全氟聚醚产品售价昂贵,市场空间广阔。据 TMC Industries 数据,科慕旗下 Krytox 系列全氟聚醚产品售价最低 125 美元/千克,而 Krytox 280 AD 润滑脂产品售价更是高达 2760 美元/kg。据 zion market research 数据,2022 年全球全氟聚醚市场规模达到 6.35 亿美元,2030 年有望达到 11 亿美元,年复合增长率为 6%。

3.3 FPI:柔性显示市场带动含氟聚酰亚胺需求

聚酰亚胺(Polyimide,简写为 PI)指主链上含有酰亚胺环(-CO-NR-CO-)的一类 聚合物,被誉为处于高分子材料金字塔顶端的材料,具有良好的电气绝缘性能、机械性 能、化学稳定性、耐老化性能、耐辐照性能、低介电损耗和宽适温性能(-269℃-400℃), 已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、显示、分离膜、激光等领域。在高端市场中, 具有高透射率、高耐磨性及可弯曲性的 PI 膜成为柔性显示面板/基板的理想材料,以代 替脆性高的 ITO 导电玻璃等基板。

含氟聚酰亚胺性能优于聚酰亚胺,柔性显示是主要应用领域。PI 存在溶解性较差导 致材料难以加工,PI 分子内或分子间存在强电荷转移复合物(CTC)效应导致薄膜透明 度低、色泽深以及热性能、机械性能差等问题。柔性显示技术的最新发展对聚酰亚胺的 光学和电学性能提出了更高的要求,加速了透明 PI 的结构和性能调整。PI 柔性显示面 板/基板广泛应用的关键在于通过分子结构设计或优化制备工艺以提高薄膜的光学透明 性,同时保持高耐热性。由于氟原子半径较小,摩尔极化率低,代表性的含氟基团—CF3 自由体积较大,故引入氟原子能有效降低堆积效率、增大分子间间距,同时减弱分子间 相互作用力,从而提高聚合物的溶解性、降低介电常数;氟原子电负性较大,C—F 键 非常牢固,能降低 PI 内 CTC 的形成,增强光学透明性且维持较高的热稳定性;此外, 氟原子的低表面能使其具有强疏水性,可降低薄膜的吸湿率。据 Mordor Intelligence 数 据,在 2021 年全球含氟聚酰亚胺下游应用领域占比中,柔性显示材料是最主要的应用 领域。

柔性显示性能优异,已广泛应用于消费电子等领域。柔性显示也被称为柔性 OLED, 是指采用塑料基板材料制备成的可弯曲、超轻薄的显示装置,具有抗高温、耐压、耐卷 曲等物理特性。柔性显示屏采用了 PHOLED 磷光性 OLED 技术,具有低功耗、体积小 等特点。柔性显示性能相比 LCD 更优异。柔性显示屏具有重量轻、可弯曲、对比度高、 功耗低、体积小、携带便捷等特点,被广泛应用于消费电子、智能可穿戴设备、汽车电 子、虚拟现实设备、医疗电子、军工等领域。 全球柔性显示器市场规模迅速增长,带动含氟聚酰亚胺需求。据数据机构 Mordor Intelligence 数据,2023 年,全球柔性显示市场规模将达到 112.9 亿美元,预计到 2028 年,全球市场规模将进一步提升至 502.7 亿美元,复合年增长率为 34.80%。据 Rationalstat 数据,2023 年全球聚酰亚胺薄膜市场规模约为 26 亿美元,预计到 2030 年 达到 46 亿美元,年复合增长率 8.5%。

含氟聚酰亚胺仍被美日垄断,新宙邦已具备 200 吨 FPI 产能。PI 关键核心技术集中于美国杜邦和日本宇部兴产等国外少数企业,全球约九成含氟聚酰亚胺(FPI)由日本 生产。2019 年,日本曾宣布限制向韩国出口作为 OLED 面板显示器主要部件材料的 FPI,这使韩国产业受到极大冲击。全球主要含氟聚酰亚胺包括住友化学、大金工业、杜 邦、可隆工业、SKG 等。目前,对于技术壁垒较低的单体(如联苯四甲酸二酐 BPDA、 均苯四甲酸二酐 PMDA),国内企业已实现自主大规模生产;对于一些特殊单体(如六 氟二酐 6FDA),国内企业也在逐步打破国外企业垄断。新宙邦 200 吨 FPI 产能已于 2023 年 9 月份投产,未来有望助力公司远期成长。

3.4 PFA:性能优异,广泛应用于半导体行业

可溶性聚四氟乙烯(PFA)是四氟乙烯(TFE)与全氟代烷基乙烯基醚(PPVE) 的共聚物,性能优于 PTFE。因其性能与聚四氟乙烯(PTFE)相近,又可以采用热塑性 树脂加工方法加工,所以称为可熔性聚四氟乙烯。PFA 综合性能优异,保持了 PTFE 诸 多优点,且有 FEP 同样的热熔流动性和用途,而 PFA 的耐热性、耐应力和开裂性更优 于 FEP。与 PTFE 相比,PFA 最大的优点是可熔融加工,即可采用常规的热塑性树脂加 工方法加工。PFA 在高温下的机械强度是普通 PTFE 的 2 倍左右。在工业中,PFA 常 作为防腐涂层、防老化涂层、特种过滤纤维、反应釜内衬、管材内衬、光缆防护层和宇 航器材零部件等,广泛应用于化学工业、半导体行业、电子电气工业等。

可溶性聚四氟乙烯耐腐蚀性强,可用于半导体行业。大规模集成电路(LSI)以及 超大规模集成电路(ULSI)的制造要经过单晶片的表面氧化处理、照相制版处理、掺杂 处理和蒸汽处理等工序,这些工序中又要经过浸蚀、洗净等处理过程。此外,为了提高 合格率,LSI 和 ULSI 用的半导体制品需严格防止外界污染,因此对制造它的设备提出了 耐腐蚀、耐高温和高纯度的要求。PFA 除具备满足这“三高”的技术要求外还具有良好的 加工性能。湿法蚀刻和清洁:在湿法工艺中,首先清洗晶片,然后进行蚀刻,然后清洗蚀刻 工艺中的光刻胶和残留物。在此过程中,PFA 被制成各种工具,例如 PFA 花篮、PFA 浸泡桶,PFA 烧杯等,以确保蚀刻溶液和清洗溶液的高纯度; 从而保证高生产效率。化学 机械抛光(CMP) : CMP 工艺在气相沉积之前使晶片表面光滑。所使用的液体是包含细颗 粒的浆料。如果浆料中的颗粒太大,它们将保留在晶片表面上。这些痕迹,会造成产品缺 陷。由 PFA 制成的容器可在一定程度上防止浆料中的杂质与晶圆接触。

可溶性聚四氟乙烯可用于电子电气行业作为电缆绝缘层。PFA 制作的电线电缆绝缘 层比 FEP 有更高的连续使用温度和优异的耐应力开裂性。因此,PFA 可用于制作发热 钢管中的耐热绝缘,以及地热发电中的耐高温、耐腐蚀电缆。地热探查用的电缆需要能 耐高温蒸汽和硫化氢等气体的长期腐蚀。PFA 良好的可加工性,使其成为防止半导体工 艺污染产生的最佳候选材料。随着集成电路代际的更迭,电子元器件将越来越小,其结 构也将越来越复杂,对于亚 10nm 制程中的部件,PFA 将成为必不可少的配套材料,半 导体产业链也将成为 PFA 用量最大的领域。而近年来全球半导体、显示面板行业生产及 消费重心逐渐向国内转移。我国电子特气 2020 年市场规模为 150 亿元,约占全球比例 的 48%,且预计 2024 年市场规模将达到 230 亿元,全球占比将提升至 60%,对应 2020-2024 年复合增速达 11.28%。目前国内半导体产业链相关市场增速高于全球平均, 市场潜力大,将打开 PFA 的国内市场需求。 2028 年全球 PFA 市场规模将达到 5.78 亿美元。据 Research and Market 数据, 2022 年全球 PFA 市场规模达到 4.30 亿美元,预计到 2028 年市场规模将增长至 5.78 亿 美元,年复合增长率 4.7%。

中国 PFA 高端产品被国外垄断,国产替代空间大。2022 年全球 PFA 产能约 1.89 万吨,其中中国约 0.9 万吨。PFA 主要可分为四类:普通级、涂料级、超纯级、半导体级。PFA 在中国的工业化进程起步较晚,2019 年中国 PFA 产能实现了零的突破,当前 国内厂商只能生产出普通级、涂料级、超纯级三类产品,半导体级 PFA 的产能掌握在美 国科慕、日本大金、比利时索尔维、美国 3M 等外企手中。其中,欧美国家生产的 PFA 主要为超高纯 PFA,85%以上应用于半导体行业,日本大金、旭硝子生产的 PFA 约 50% 应用于半导体行业。

海德福 PFA 可用于生产公司半导体化学品业务器具,实现业务协同发展。海德福 规划 PFA 产能 500 吨/年,项目拟于 2024 年 2 月投产。公司半导体化学品业务主要包 括蚀刻液、剥离液、超高纯试剂、清洗液和含氟功能材料等系列产品。PFA 是用于生产 此类高纯化学品容器的理想材料。项目投产后,公司可以实现半导体化学品业务 PFA 试 剂瓶、储液瓶、反应罐等器具的自产,进一步发挥各业务的协同优势。


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