半导体产业链之电子特种气体行业深度研究

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特种气体主要包括高纯气体、电子气体、标准气体三大类，电子特种气体（简称电子特气）是特种气体的一个重要分支，是超大规模集成电路（IC）、平面显示器件（LCD、LED、OLED）、太阳能电池等电子工业生产不可或缺的原材料。

通常半导体生产行业，将气体划分成常用气体和特殊气体两类。其中，常用气体指集中供给而且使用非常多的气体，比如N2、H2、O2、Ar、He等。特种气体指半导体生产环节中，比如延伸、离子注进、掺和、洗涤、遮掩膜形成过程中使用到一些化学气体，也就是气体类别中的电子气体，比如高纯度的SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等，在IC生产环节中，使用的电子气体有差不多有100多种，核心工段常见的在30种左右。正是这些气体通过不同的制程使硅片具有半导体性能，它又决定了集成电路的性能、集成度、成品率，即使是某一种某一个特定杂质超标，都将导致质量严重缺陷，严重时会因不合格气体的扩散，导致整个生产线被污染，乃至全面瘫痪。因此，电子气体是制造过程基础关键材料，是名副其实的电子工业“血液”。

当前我国电子气体市场大部分由几大国际巨头所占据，高端气体更是几乎完全依赖进口，一方面价格昂贵，进口气价格一般会达到国产气的2-3倍甚至更高，增加IC产业制造成本，削弱了我国IC产业的竞争力；另一方面某些核心尖端气体海外巨头对我国实施各种封锁限制，供应情况受国际关系影响，对我国国家安全及经济发展构成威胁。此外，很多电子气体本身属于危险化学品，进口手续繁琐、周期长，且某些电子气体性质不稳定自发分解，或强腐蚀长时间放置杂质含量提高，漂洋过海进口本身就存在诸多不便。综合来看，我国发展电子特气的自主生产，能够完善集成电路产业链，具有重大的现实意义和深远的战略意义。

国际上电子气体普遍釆用的标准为SEMI标准（国际半导体装备和材料委员会标准），但国外几大气体公司均有自己的公司标准，这些标准突出了各公司的技术水平特征，在产品纯度上较SEMI普遍高出1-2个数量级，在分析检测、包装物、使用方法、应用技术说明等方面各有特点，一些公司在某些关键杂质（金属杂质、颗粒物杂质等）含量上只标明“需与用户协商”，表明电子气体技术、市场竞争非常激烈，关键技术保密。

根据成分与用途的不同，可以将电子特气大致分为七种：掺杂用气体、外延晶体生长气、离子注入气、刻蚀用气体、气相沉积（CVD）气体、平衡/反应气体、掺杂配方气体。其中，某些特种气体在多个环节都有所应用（比如硅烷）。各种电子特气的细分品类如下表所示。

据统计，电子特气占晶圆制造过程中材料成本的14%左右，与掩膜版的成本占比相当，为仅次于硅片的第二大材料。据中国电子报报道，2018年国内晶圆制造材料总体市场规模约28.2亿美元；封装材料包括引线框架、基板、陶瓷封装材料、键合丝、封装树脂、芯片贴装材料等，2018年国内封装材料市场规模约为56.8亿美元。2018年，晶圆制造材料与封装测试材料总计市场规模约为85亿美元。电子特气方面，2018年我国半导体用电子特气市场规模约4.89亿美元。经过30多年的发展，我国半导体用电子特气已经取得了不错的成绩，中船重工718所、绿菱电子、广东华特等均在12英寸晶圆用产品上取得了突破，并且实现了稳定的批量供应。2018年5月，中船重工718所举行二期项目开工仪式，2020年全部达产后，将年产高纯电子气体2万吨，三氟化氮、六氟化钨、六氟丁二烯和三氟甲基磺酸4个产品产能将居世界第一。高纯硅烷方面，中宁硅业利用自产的高纯硅烷为原料，研究开发具有自主知识产权的低温脱轻脱重、多级吸附以及晶硅成膜检测技术制备半导体级硅烷气体，在设备优化、精馏提纯以及成膜检测等关键技术上实现了突破，具备半导体级硅烷气体的产业化生产能力。高纯四氟化硅方面，绿菱电子的产品在2018年实现了给国内主要芯片生产企业的大规模供货。

电子特气上游多为III（硼、铝、镓）、IV（碳、硅、锗）、V（氮、磷、砷）族元素及卤族元素（氟、氯）的基础化工产业，下游在集成电路、面板、LED等领域的各个工艺环节均有多种用途。

与农药行业中的原药和制剂类似，特气行业也分为原料气和充装气。原料气一般情况下为高纯度单品，下游客户实际使用的一般是复配后的充装气。

电子特气产业本身主要可分为合成和提纯两大部分，由于IC生产工艺和技术的不断进步，芯片尺寸的逐渐提升，工艺逐步提升，特点尺寸线宽慢慢降低，需要IC制程使用的一些电子气体品质较高、指定技术指标逐渐完善，对核心杂质的需求也更加严格。就算是其中的一种特殊杂质不满足要求，都会使得IC品质有很大问题，变为次品或者废品，甚至会因为不满足要求的气体扩散，使得整条生产线出现污染。如果有金属杂质，会使得正电荷或二氧化硅表面出现跃迁，使得IC特性出现变化，而且会导致器件逐步失去作用，减少它的使用周期，对元件的可信度带来负面作用，有粒子时，也会导致表面出现问题，很大程度的对工作稳定性带来影响，严重的会失去作用。

12英寸、90纳米制程的IC制造技术需要电子气体纯度要在99.999%-99.9999%（5N-6N）以上，有害的气体杂质需要控制在10-9（ppb），对金属元素杂质以及尘埃粒子做出了严格的限制。在更为先进的28nm及目前国际一线的6nm-10nm制程工艺中，电子特气的纯度要求则很可能更高，甚至达到ppb（10-12）级别。由于行业对产品纯度的特殊要求，电子特气的纯化、杂质检测、储运技术面临全方位考验。纯化技术自不必多说；杂质检测方面，由于需要检测的杂质含量低至ppb级别，常规分析方法无法胜任，需要使用特殊的气相色谱、ICP-AES、ICP-MS等非常规分析方法；储运方面，一方面由于纯度要求极高，对容器的溶出性能提出了非常高的要求，少量杂质从容器材质中溶出都会导致储存在其中的特气受到污染；另一方面某些剧毒气体需要使用负压气瓶储运以减少泄露危险。

低温精馏、膜分离、吸附分离为主流纯化技术

目前，工业化应用的电子气体制备方法主要有低温精馏、膜分离、吸附分离和吸收等方法。

低温精馏

该技术是当前大多数高纯电子气体生产供应商主要采用的气体分离提纯技术，工业应用相当成熟。低温精馏即将某些气体的混合气冷冻液化，依靠两种气体或多种气体之间的相对挥发度的不同，通过温度或压力变化进行蒸馏，这种分离方法操作简单，适用于气体混合气中的某些不凝气，如氮气、氢气、氧气等压缩气体的脱除。

高纯BF3即主要使用低温精馏的方式提纯，流程如下图所示，低温精馏塔的具体设置为精馏塔中部温度为-96℃左右，下部温度为-98℃左右。BF3进入精馏塔，通过精馏塔温度的控制可以使BF3以气态的形式从精馏塔的上端进入冷凝器，而SiF4以液态的形式从底端进入再沸器，从而进行低温精馏操作，实现两种物质的分离，但该方法能耗比较大，操作条件要求严格。

吸附分离技术

吸附分离工艺已经成为工业上广泛运用的分离纯化方法，吸附可分为化学吸附和物理吸附。昭和电工曾公开了一种用于纯化八氟丙烷、八氟环丁烷等全氟烷烃的吸附剂生产方法，该吸附剂能有效吸附八氟丙烷中的六氟丙烯、一氯五氟乙烷、七氟丙烷等杂质，将杂质含量降低至1×10-6以下。主要步骤为：1)将原炭进行酸洗和水洗；2)原炭在50-250℃下脱氧或脱水；3)原炭在500-700℃下再炭化；4)原炭在700-900℃下，于惰性气体、二氧化碳和水蒸汽混合气中活化。经该吸附剂纯化后的八氟丙烷纯度可大于6N（99.9999%）。

膜分离技术

膜是一种具有选择性的分离材料。利用膜的选择性分离并实现原料中不同组分之间的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。

膜分离技术的核心是膜材料，膜材料是膜分离技术发展的关键。从20世纪70年代掀起气体分离膜研究的高潮以来，几乎对所有现成的、可以成膜的高分子材料如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚砜(PSF)、醋酸纤维素(CA)、聚碳酸酯(PC)等在气体分离方面进行了评价，其共同存在的问题:凡是渗透系数大的膜，其选择系数就低;凡是选择系数高的膜，其渗透系数就低。因此，要想得到两者都比较高的膜材料，必须从合成专用的气体分离膜聚合物着手。

大金专利报道了一种使用气体分离膜除去碳酰氟(COF2)中CO2的相关技术，此法成为高纯碳酰氟项目中降低CO2含量的可能手段之一。其通过采用聚酰亚胺中空纤维膜的技术手段对碳酰氟进行精制纯化，可以获得用于半导体蚀刻的高纯碳酰氟，所采用的膜分离装置如下图所示。所用的中空纤维膜为聚酰亚胺膜，可选用Kapton(DuPont)、MATRIMID(CibaGeigy)、UM、DM(宇部兴产)等系列，中空纤维膜需要自制。使用前，通过流量调节器2通入N2除去装置内的H2O、O2等可能对COF2造成不利影响的因素，分离气体的中空纤维膜的透过侧与未透过侧的压差范围为0.01-1.00MPa，温度0-50℃。

负压气瓶技术为危险特气储运必备

在半导体制造过程中，常会使用具有危害性及毒性的气体。传统的高压气瓶储运方式虽然气体储运密度足够高，但由于气瓶本身为高压状态，一旦发生意外释放或泄露，将导致剧毒、易燃、易爆的危险气体散逸，可使附近工作人员瞬间遭受严重伤害或是死亡，所以对于那些具有高毒性或是危险性的气体，高压气瓶已不再是合宜的储存及运送方式，负压气瓶技术已经逐步取而代之并成为行业标准。负压气瓶技术使用具有纳米级孔洞的基材吸附气体分子，使钢瓶压力降低至低于大气压，从而减少危险气体泄露风险。

1993年先进科材股份有限公司（AdvancedTechnologyMaterials,Inc.，ATMI）首先开始应用负压气瓶技术并将之商业化，商标名称为SafeDeliverySource，即SDS气瓶。时至今日，危险电子特气如离子注入中使用的磷烷、砷烷及三氟化硼等，已经强制性使用SDS负压气瓶。2014年Entegris收购了先进科材，如今EntegrisSDS储存技术产品占据了全球危险特气储运85%的市场份额。

SDS系统使用Brightblack为吸附材料，这是一种多孔碳材料，其比表面积可高达500平方米/g，将Brightblack材料填充至1-2英尺高的钢瓶中即为SDS负压气瓶。

目前全球电子特气市场被几个发达国家的龙头企业垄断，国内企业面临着激烈竞争的局面。从全球市场范围来看，提供特种电子气体的公司主要有美国气体化工、美国普莱克斯、日本昭和电工、英国BOC公司（2006年被林德收购）、德国林德公司（2018年与美国普莱克斯合并）、法国液化空气、日本大阳日酸公司等。全球特气市场美国空气化工、普莱克斯、法液空、大阳日酸和德国林德占据了全球市场94%的份额；国内市场海外几大龙头企业也控制了85%的份额，电子特气受制于人的局面亟待改变。

国际上电子气体普遍釆用的标准为SEMI标准（国际半导体装备和材料委员会标准），但国外几大气体公司均有自己的公司标准，这些标准突出了各公司的技术水平特征，在产品纯度上较普遍高出1-2个数量级，在分析检测、包装物、使用方法、应用技术说明等方面各有特点，一些公司在某些关键杂质（金属杂质、颗粒物杂质等）含量上只标明“需与用户协商”，表明电子气体技术、市场竞争非常激烈，关键技术保密。

半导体行业方面，据WSTS统计，2018年全球半导体市场空间4688亿美元，其中亚太地区2829亿美元，占比60%。全球半导体市场中IC行业市场空间3933亿美元，占比84%。由于中美贸易摩擦，WSTS近期大幅下修了2019、2020年全球半导体市场增速预计全球半导体市场2019年为4121亿美元，下滑12%，其中亚太地区2557亿美元，下滑10%。

在全球半导体产业面临巨大下行压力的背景下，我国半导体产业的高增速面临回落。2013-2018年，我国集成电路产业销售额复合增速高达21.1%，2018年同比增速仍高达20.7%。但从分季度数据来看，2018年第三季度开始我国IC产业增速明显回落，2018Q2、2018Q3、2018Q4、2019Q1同比增速分别为26%、20%、17%、11%。展望2019全年，我国IC产业增速仍将保持高速增长。

据SEMI估计，全球将于2017-2020年间投产62座半导体晶圆厂，其中26座设于中国大陆，占全球总数的42%；全球晶圆制造材料市场空间已由2013年的227亿美元增长至2018年的322亿美元，年均增速7.2%；我国晶圆制造材料市场空间2016、2017年分别为21、25亿美元，至2020年将增长至41亿美元。

据我们统计，2019-2020年为我国大陆晶圆厂的密集投产期，以12寸等效产能计算，2018年我国大陆晶圆厂产能为119万片/月，至2021年将增长至359万片/月，年均增速高达44%，其中2019、2020年增速最快，分别高达59%和67%，2019、2020年投产的晶圆厂总产能分别为70、127万片/月。

根据华特气体销售部宣传材料，月产能5万片的8寸晶圆厂1年消耗的电子特气价值约5000万元，依此计算我国2018年半导体用电子特气市场空间约27亿元，至2021年将增长至81亿元。月产能5万片8寸厂消耗电子特气详细品类见表7。

日本泛半导体（芯片+面板）行业已经发展较为成熟，并且具备完善的特种气体供应体系，我们以日本电子特气的需求变化，结合日本及中国泛半导体行业发展趋势，对我国特气需求发展趋势进行推测。

观察日本2013-2018年间不同品种电子特气的需求变化可以发现，在先进制程中用量增大的品种如八氟环丁烷等复合增速较高，这与半导体工艺制程不断升级的趋势相吻合；复合增速较低的品种多集中在离子注入及CVD源性气体，这与泛半导体行业逐步从日本向韩国、中国台湾、中国大陆地区转移的趋势相吻合。

放眼我国，由于全球面板及半导体行业均在向我国大陆地区转移，因此我国电子特气各品种需求量均处于迅速增加的状态。日本需求下滑的离子注入和CVD源性气体由于我国自主生产能力仍不强，进口替代需求较为强烈。而先进制程工艺需求品种如八氟环丁烷、六氟丁二烯等，随着我国工艺制程的逐步追赶，也将迎来高速增长。

含氟气体：传统品种陆续自主可控，先进工艺及环保气体逐步追赶

目前全球电子气体市场中含氟系列电子气体约占其总量的30%左右，含氟电子气体是电子信息材料领域特种电子气体的重要组成部分，主要用作清洗剂、蚀刻剂，也可用于掺杂剂、成膜材料等。典型的传统含氟电子气体包括CF4、C2F6、C3F8、C4F8、CHF3、SF6、NF3等，由于传统含氟气体大气寿命和GWP（GlobalWarmingPotential，全球变暖潜能值，指在100年的时间框架内，各种温室气体的温室效应对应于相同效应的二氧化碳的质量）较高，对臭氧层破坏较大，在《京都议定书》框架内面临逐步减量甚至禁用，开发新型、安全、环保的含氟电子气体已成为近年来国内外研究和产业化热点，目前新型低GWP含氟气体主要包括COF2、ClF3、F2等。

除环保因素外，先进制程工艺也对刻蚀气体提出了越来越高的要求：在先进制程、高深宽比的工艺制程中，通常使用不饱和全氟烯烃，如六氟丁二烯和八氟环戊烯替代传统的全氟烷烃及NF3，因为六氟丁二烯和八氟环戊烯刻蚀选择性、精确性及各向异性性能更为优异。

含氟电子气体最主要的应用是用于干法刻蚀中的刻蚀剂和清洗剂，由于湿法刻蚀只能用于2μm以上的图形尺寸，且为各向同性刻蚀，导致边侧形成斜坡，因此在先进电路的小特征尺寸精细刻蚀中，干法刻蚀为主流工艺。含氟电子气体如CF4、C2F6、C3F8、C4F8、SF4、SF6等是干法刻蚀中的主流刻蚀剂。

四氟甲烷（CF4）

四氟甲烷(CF4)是目前微电子工业中用量最大的等离子蚀刻气体，广泛用于硅、二氧化硅、氮化硅和磷硅玻璃等材料的蚀刻，在电子器件表面清洗、太阳能电池的生产、激光技术、低温制冷、气体绝缘、泄漏检测剂、控制宇宙火箭姿态、印刷电路生产中的去污剂、润滑剂及制动液等方面也有大量应用。由于它的化学稳定性极强，CF4还可用于金属冶炼和塑料行业等。当今超大规模集成电路所用电子气体的特点和发展趋势是超纯、超净和多品种、多规模，各国为推动本国微电子工业的发展，越来越重视发展特种电子气体的生产技术。就目前而言，CF4以其相对低廉的价格长期占据着蚀刻气体的市场，因此具有广阔的发展潜力。

目前工业上制备CF4的方法主要有烷烃直接氟化法、氟氯甲烷氟化法、氢氟甲烷氟化法和氟碳直接合成法等。

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六氟乙烷（C2F6）

六氟乙烷在半导体与微电子工业中用作等离子蚀刻气体、器件表面清洗剂，还可用于光纤生产与低温制冷。因其具有无毒无臭、高稳定性而被广泛应用在半导体制造过程中，例如作为蚀刻剂、化学气相沉积(CVD)后的清洗气体，在等离子工艺中作为二氧化硅和磷硅玻璃的干蚀气体。近年来，随着半导体行业的迅猛发展，对电子特气的纯度要求越来越高，而六氟乙烷由于具有边缘侧向侵蚀现象极微、高蚀刻率及高精确性的优点，解决了常规湿法腐蚀不能满足0.18-0.25μm的深亚微米集成电路高精度细线蚀刻的问题，可以极好地满足此类线宽较小的制程的要求。在以SiH4为基础的各种CVD制程中，六氟乙烷作为清洗气体，与甲烷相比具有排放性低、气体利用率高、反应室清洁率和设备产出率高等特点。高纯六氟乙烷是超大规模集成电路所必需的介质，对半导体行业的发展起着重要的作用。

目前六氟乙烷的制备有多种工艺路线方法，主要包括:电化学氟化法、热解法、金属氟化物氟化法、氟化氢催化氟化法、直接氟化法。①电化学氟化法：乙炔、乙烯或乙烷在电解条件下氟化。②热解法：通过四氟乙烯和CO2之间的热分解反应制备。③金属氟化物氟化法：如乙炔、乙烯和乙烷与金属氟化物(CoF3、MnF3、AgF2)进行反应。④氟化氢催化氟化法：催化剂存在下氟化全卤代乙烷化合物(C2FxCly)。⑤直接氟化法：活性炭、乙炔、乙烷和五氟乙烷等气体直接与氟气反应。

目前国内半导体级六氟乙烷生产商主要包括华特股份和中船重工718所，两者现有产能分别为350、50吨，新增产能分别为100和60吨，其中华特股份新增产能为科创板募投项目，中船重工718所新增产能于2018年12月环评公告。此外，华安新材料具备六氟乙烷产能300吨，但主要为制冷剂产品。此外巨化股份参股公司博瑞电子拟建55吨六氟乙烷产能，2019年2月环评公告。

三氟化氮（NF3）

三氟化氮在半导体工业中主要用于化学气相淀积（CVD）装置的清洗。三氟化氮可以单独或与其它气体组合，用作等离子体工艺的蚀刻气体，例如，NF3、NF3/Ar、NF3/He用于硅化合物MoSi2的蚀刻；NF3/CCl4、NF3/HCl既用于MoSi2的蚀刻，也用于NbSi2的蚀刻。

三氟化氮是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体，对硅和氮化硅蚀刻，采用三氟化氮比四氟化碳和四氟化碳与氧气的混合气体有更高的蚀刻速率和选择性，而且对表面无污染，尤其是在厚度小于1.5um的集成电路材料的蚀刻中，三氟化氮具有非常优异的蚀刻速率和选择性，在被蚀刻物表面不留任何残留物，同时也是非常良好的清洗剂。三氟化氮的制备方法主要有直接化合法和氟化氢铵熔融盐电解法两种。

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六氟化硫（SF6）

作为重要的含氟气体材料，六氟化硫被广泛应用于电力设备行业、半导体制造业、冷冻工业、有色金属冶烁、航空航天、医疗（X光机、激光机）、气象（示踪分析）、化工等多个行业和领域。由于六氟化硫具有优良的绝緣性能和减弧能力，工业级六氟化硫广泛应用于电力设备中的输配电及控制设备行业，包括气体绝緣开关设备、断路器、高压变压器、绝緣输电管线、高压开关、气封闭组合电容器、互感器等，是继第一代空气、第二代油之后的第三代绝缘介质。而电子级六氟化硫则主要应用于半导体及面板晶示器件生产工艺中的蚀刻与清洗，具有用量少、纯度高、对生产及使用环境洁净度要求高和产品更新换代快等特点，国内仅有少数厂家具备生产能力。

工业上六氟化硫通常是由电解产生的氟在中高温下与硫反应来制备，主要生产过程是通过电解槽电解无水氟化氢制取F2，与加入反应釜的单质硫反应，再通过热解塔在350℃裂解毒性较大的副产物S2F10，并通过水洗和碱洗除去HF、F2等杂质后进入低压吸附去除水分、高压吸附去除酸性气体，在-30℃蒸馏去除空气和低沸点气体，逸出的SF6通过尾气捕集器（-60℃）进行捕集后充装。

雅克科技子公司科美特为国内六氟化硫龙头，现具备六氟化硫产能7000吨。2018年2月公司公告扩产项目环评，拟新增10000吨电子级SF6和2000吨CF4产能，扩产完成后公司将进一步巩固在国内的龙头地位。除科美特外，上市公司昊华科技下属黎明院具备六氟化硫产能2800吨，新增2000吨产能在2018年底时尚处于环评评审阶段。

六氟化钨（WF6）

六氟化钨（WF6）是目前钨的氟化物中唯一稳定并被工业化生产的品种。它的主要用途是在电子工业中作为金属钨化学气相沉积（CVD）工艺的原材料，特别是用它制成的WSi2可用作大规模集成电路（LSI）中的配线材料。另外还可以作为半导体电极的原材料、氟化剂、聚合催化剂及光学材料的原料等

随着电子工业的不断发展，世界各大公司自20世纪90年代末纷纷扩大了WF6的产能。电子工业产品精密度极高的特点对于作为原材料的WF6的纯度提出了很高的要求，一般要求纯度达到99.99%，部分半导体行业要求的纯度更高。

六氟化钨的合成方法从原理上相对简单，一般采用金属钨与氟气或三氟化氮直接反应即可制得

W+3F2→WF6

W+2NF3→WF6+N2

制得的粗品WF6可能含有N2、HF、SF6、CF4、MoF6、CO2、CO、水分以及一些金属颗粒杂质，经蒸馏、吸附等过程去除后得到纯品六氟化钨。

当前国内WF6生产商主要包括718所旗下派瑞特气、韩国厚成子公司南通厚成，后续派瑞特气及博瑞中硝有扩产计划。

八氟丙烷（C3F8）

八氟丙烷(C3F8，又称全氟丙烷、R218)是一种稳定性好的全氟化合物，标准状态下为无色气体，在水和有机物中溶解度都很小。在半导体工业中，八氟丙烷与氧气的混合气用作等离子蚀刻材料，会选择性地与硅片的金属基质作用。随着电子工业的迅速发展，高纯八氟丙烷的需求量日益增加，并且由于对刻蚀精度的要求越来越精细，相应地对其纯度要求也越来越高，现阶段，市场上高纯八氟丙烷电子气体的纯度大于99.999%。此外，近年来八氟丙烷在医学界的用途得到了新的发展，主要用于声学超声造影，八氟丙烷微气泡能有效地反射声波及用于增强超声讯号回散射，它在血管内有足够的停留时间，能作为一种血球示踪剂，反映器官的血流灌注情况，而不干扰血流动力学。另外，八氟丙烷还可用作深冷制冷和热交换器的传热介质。

八氟丙烷的制备工艺当前主要有两种，一种为六氟丙烯加成，一种为其他制备其他氟碳气体时的副产，主要为制备CF4时副产。

当前国内八氟丙烷主要生产商为718所旗下派瑞特气及核工业理化工程研究员参股公司四川富华信，两者分别具备产能30吨和200吨。此外华特股份在募投项目中拟上马100吨八氟丙烷产能。

八氟环丁烷（C4F8）

八氟环丁烷的主流制造工艺为四氟乙烯二聚法，即以四氟乙烯为原料，采用管式或釜式反应器，用硫酸二甲酯、乙烯、氨水或萜烯等作为阻聚剂，在400-750℃、0.005-0.1MPa下聚合而成。

除主流工艺以外，昊华科技下属晨光院公开了一种从四氟乙烯生产工艺的残液中回收八氟环丁烷的方法，可得到纯度大于99%的八氟环丁烷，方法采用常规精馏装置和萃取精馏装置，其萃取剂均为常用物质，操作易于实现、成本低廉且残液回收率大于90%，适合工业化生产。

当前我国八氟环丁烷主要生产商包括昭和电子（上海）、派瑞特气（718所）、华特股份和保定北方特气，昭和电子和派瑞特气分别具备八氟环丁烷产能150吨和50吨，派瑞特气有220吨的扩产计划，预计2020年6月投产。华特股份在招股说明书中并未将八氟环丁烷作为主产品披露，产能规模应当并不大；保定北方特气并非上市公司，具体产能未披露。

六氟丁二烯（全氟丁二烯，C4F6）

六氟丁二烯又称全氟丁二烯，最初合成出来是作为聚合物的单体，但是其聚合物的性能不佳，没有得到进一步的研究和应用。近年对六氟丁二烯的应用研究则主要集中在它作为电子蚀刻气体上。

六氟丁二烯和八氟环戊烯(C5F8)作为下一代蚀刻气体，被认为具有竞争优势，尤其是C4F6，它可取代CF4用于KrF激光锐利蚀刻半导体电容器图形的干工艺。C4F6在先进制程技术层面有诸多蚀刻上的优点：它具有高选择性和精确性、各向异性，适合对100nm以下的电子线路进行蚀刻，性能较全氟碳气体和NF3更好；C4F6与C4F8相比也具有更高的对光阻和氮化硅选择比，这是很重要的两个优点；此外环境方面也是一个非常重要的因素，C4F6的全球变暖潜能值(GWP)几乎为0。有关专家指出，到目前为止，C4F6可能是唯一能提供所需蚀刻条件及减少排放的替代物

六氟丁二烯的合成路径较为多样化，但总结起来核心中间体可以分为六氟四氯丁烷（CF2Cl-CFCl-CFCl-CF2Cl）、八氟二溴（碘）丁烷（CF2BrCF2CF2CF2Br、CF2BrCF2CF2CF2I）、三氟乙烯基氯（溴）化锌（CF2=CFZnCl、CF2=CFZnBr）三大类，起始原料为四氯乙烯、三氯乙烯及三氯甲烷等氯代烃以及HF、F2等含氟物。

八氟二溴（碘）丁烷法：八氟二溴丁烷或八氟二碘丁烷经丁基锂脱卤可直接得到六氟丁二烯，产率可达97%，但是由于丁基锂危险并且昂贵，该方法不具有实用性。后期的研究者对八氟二溴（碘）丁烷的脱卤工艺研究主要集中在使用锌、镁金属及其助剂、溶剂等方面，取得了较好结果。八氟二溴（碘）丁烷可由四氟乙烯加溴或加碘后得到的四氟二溴（碘）乙烷再与四氟乙烯反应得到。

三氟乙烯基氯（溴）化锌法：三氟乙烯基氯（溴）化锌可在催化剂作用下偶联生成六氟丁二烯，典型的合成CF2=CFZnX(X=Br、Cl)中间体的方法是将1,2-二溴四氟乙烷异构化成1,1-二溴四氟乙烷后，在DMF中加锌粉合成，也可以由三氟乙烯合成三氟溴乙烯后在DMF中加锌粉合成，而三氟乙烯可由R134a高温脱氟化氢合成，或由三氟氯乙烯氢化合成，同时它也是合成三氟氯乙烯时的主要副产物。

目前国内六氟丁二烯生产商较少，供应主要集中在海外厂商及海外厂商在国内的子公司手中，韩国厚成南通子公司具备六氟丁二烯产能40吨，该项目于2017年环评公告，推测已经投产；在建项目中，718所旗下派瑞特气、博瑞电子、德国梅塞尔集团子公司梅塞尔特气分别布局有200、50、45吨产能。

新型含氟气体

由于传统含氟气体大气寿命和GWP（GlobalWarmingPotential，全球变暖潜能值，指在100年的时间框架内，各种温室气体的温室效应对应于相同效应的二氧化碳的质量）较高，对臭氧层破坏较大，在《京都议定书》框架内面临逐步减量甚至禁用，开发新型、安全、环保的含氟电子气体已成为近年来国内外研究和产业化热点，目前新型低GWP含氟气体主要包括COF2、ClF3、F2等。

碳酰氟：作为新一代工业半导体设备的清洗和刻蚀材料，碳酰氟具有极低的全球变暖潜能值(GWP≈1)，极低的破坏臭氧层潜能值(ODP=0)，极低的大气寿命(＜1a)，是一种环境友好型电子气体。此外，其与水反应可生成CO2，实际应用中无需复杂的废气处理工序，具有广阔的应用前景。

早在2005年，日本大金已筹划将其应用于半导体化学气体沉积室(CVD)清洁设备。2011年起日本的关东化学、昭和电工等知名氟化物生产公司已建成高纯COF2生产装置，其中关东化学涉川厂内的COF2年产量达到1000吨。COF2的合成方法主要分为四大类：①以CO或CO2为原料，与F2反应制得；②以光气为原料与F2反应制得；③以三氟甲烷或氯二氟甲烷为原料制取；④以四氟乙烯为原料与O2反应制得。其中光气毒性较大，三氟甲烷和氯二氟甲烷为禁用温室气体，四氟乙烯作为原料成本较高，因此目前制备方面应用较多的为以CO为原料合成COF2。

国内尚无碳酰氟的大规模工业生产，核工业理化工程研究院旗下四川富华信有碳酰氟产品出售，但产品纯度和生产规模未知；中船重工718所曾申请过一定数量的制备专利，并且已经有小试生产；此外新三板挂牌公司金宏气体和中化集团和西安近代化学研究所合资公司中化近代环保化工有碳酰氟制备方法论文发表。

三氟化氯因其独有的化学结构，化学活性倾向于氟却比氟温和许多，而比氟碳化合物更为环保，它的GWP值为零，被视为理想的LPCVD清洗气体，日本关东化学、中央旭硝子、岩谷产业早在2010年就已规模化生产出高纯ClF3产品。由于ClF3化学性质过于活泼，其安全性仍然存在一些争议。我国ClF3尚未见产业化报道，中船重工718所曾在2014年申请三氟化氯制备技术专利。

高纯F2的清洗效果一定比其氟化物要优良很多，从本质来看许多氟碳化合物都是氟气的载带体，真正产生作用的仍是元素氟，但是因为氟气的强烈活性，因而使用受到限制，而现场制氟技术仍在攻克中。

总结：传统品种陆续自主可控，先进工艺及环保气体逐步追赶

总体来看，我国含氟特气发展水平尚可，四氟甲烷、六氟乙烷、三氟化氮、六氟化硫等主流清洗和刻蚀气体都逐步具备了自主供应能力，产品陆续供应台积电、中芯国际等一线厂商。但在先进制程工艺用刻蚀气体和新型环境友好型含氟特气如六氟丁二烯、碳酰氟等产品的布局方面，与海外厂商仍存在较大差距。

氧化亚氮（N2O，笑气）

氧化亚氮气体，俗称笑气，分子式N2O。高纯氧化亚氮气体主要应用于半导体、LCD、OLED制造过程中氧化、化学气相沉积（CVD沉积氮化硅的氮源）等工艺流程中。随着半导体芯片和液晶显示面板市场需求的增加，作为重要气体材料的氧化亚氮的用量也将逐年增长。

高纯一氧化二氮是PECVD工艺积淀SiO2膜，掩蔽膜、钝化膜、器件抗反增透膜的重要原料。N2O纯度直接影响到SiO2膜纯度，如果杂质含量高，沉积的SiO2膜颗粒多，不光亮，产商表面折射率不均匀等现象，不利于光刻工艺的进行。如果N2O中微量水含量高，可造成SiO2膜含氢量大，致密性达不到要求，导致器件工作状态不稳定，抗电磁辐射能力不强。因此为保证光电器件产品的质量和可靠性，要求一氧化二氮纯度必须在5N以上。

N2O的主流生产工艺包括传统的硝酸铵加热分解法和己二酸装置尾气提纯两种方法。回收废气提纯N2O的工艺同硝铵干法分解相比，尽管在某些领域回收法制造的高纯度笑气不被接受，但回收废气法提纯的N2O成本优势十分突出。据了解国内已经有多家拟开展N2O回收的企业，大都处于在建状态，据悉位于重庆涪陵的某企业回收N2O已经达产；这些厂家一旦产能释放，国产N2O价格又将一泻千里。上游己二酸尾气原料的长期稳定供应是回收法提纯笑气的关键之一。技术环节上看，各种胺类溶剂脱除尾气中二氧化碳技术相对成熟，精馏法脱除轻组分杂质的关键是塔顶制冷循环的方式及其经济性。

2017年国内N2O市场供应不足需求陡增，导致价格飙升。供给方面，国内某回收笑气的企业因原料尾气的供给与需求发生突变，叠加美国笑气工厂出现意外事故等综合因素，导致市场N2O供应严重不足；需求方面，得益于国内液晶产业的迅猛发展，2017年TFT-LCD对N2O的需求大幅增加。供需失衡最终导致年内N2O价格的暴涨。

2017年之后，由于国内尾气回收工艺产品质量逐步突破，加之硝酸铵热分解工艺也有一定量新增产能投产，N2O价格预计将进入下行通道。

硅烷

硅烷在半导体工业中主要用于制作高纯多晶硅、通过气相淀积制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔离层、多晶硅欧姆接触层和异质或同质硅外延生长原料、以及离子注入源和激光介质等，还可用于制作太阳能电池、光导纤维和光电传感器等。

在半导体生产工艺中，硅烷是PECVD、LPCVD成膜工艺中极其重要的关键“源”性气体。除半导体用途外，硅烷在LED、TFT-LCD的制造中也是重要原材料。我国硅烷产品曾经严重依赖进口，河南首山硅烷（现硅烷科技）实现国产化后，彻底改写和平衡了国内硅烷的供给结构和价格。当前我国国产硅烷能够完全满足光伏太阳能、液晶显示器、LED等领域的质量要求，但对于一些质量要求更高的芯片制造用户而言，国产硅烷在纯化、检测等环节仍需要努力。同时随着晶圆尺寸变大，线宽变小的发展趋势，与之协同发展的源性材料的气体品质也应超前进步。

（甲）硅烷

甲硅烷即四氢化硅，是用量最大的一种硅烷，因此甲硅烷又常被直接简称硅烷。甲硅烷目前主流的生产工艺有：硅镁合金法工艺（Komatsu硅化镁法）；氯硅烷歧化工艺（UnionCarbide歧化法）；金属氢化物工艺（MEMC公司发明的新硅烷法）三种，其优缺点如下：

国内电子级硅烷主要生产商包括硅烷科技（新三板挂牌）、中宁硅业（多氟多子公司）、天宏瑞科（陕西有色天宏与美国REC合资）等，兴洋科技、中能硅业等厂商自配多晶硅产能，主要产品以光伏等领域应用为主。

硅烷科技通过与上海交通大学、中国化学赛鼎工程公司联合研发，于2014年9月建成一期年产600吨ZSN法高纯硅烷生产线，2015年下半年转入正式生产，产品纯度可达8N级，成功打破进口垄断。

乙硅烷

由于乙硅烷有别于硅烷的特殊化学特性(易分解)，在PECVD、LPCVD制造工艺中其成膜温度比硅烷低很多、成膜速率快、膜质量平滑均匀，乙硅烷分子中含硅量比硅烷高许多，因此，未来乙硅烷将会有广阔的使用空间，目前许多芯片厂开始尝试使用含一定浓度的SiH4-Si2H6混合气体。日本三井东亚化学、昭和电工株式会社等公司早在20世纪80年代就兴建百公斤级乙硅烷生产线，美国VoltaixInc甚至还拥有丙硅烷产品。台湾特品化学公司2013年也开始回收并提纯乙硅烷产品，产能规模较大，有望成为全球主要的乙硅烷和丙硅烷供应商之一。2018年中美晶9.9亿元收购台特化30.93%股权。

国内方面，当前北方特气和华特股份均有乙硅烷产品出售，但华特股份自身不具备硅烷产线，应为外购原料气充装出售。其他厂商中，浙江湖州迅鼎半导体材料公司布局有2000吨甲硅烷、240吨乙硅烷产能，2016年开建，预计2019年投产；全椒亚格泰也布局有200吨甲硅烷、20吨乙硅烷产能，其中一期100吨甲硅烷、10吨乙硅烷于2018年10月环评公告。

科研方面，浙江大学余京松教授在国内比较早的研究乙硅烷，并在此品种的研究上有一定的造诣，发表过《乙硅烷制备方法解析》等相关文章及专利，应为国内相关企业的可靠技术合作方。

磷烷、砷烷

磷烷、砷烷的性质、制备方法及在半导体工业中的作用均较为类似，生产商大多也相同，因此合并讨论。磷烷、砷烷均为半导体工艺中非常重要的电子气体，多用于离子注入、掺杂等工艺中。其中的磷烷是半导体器件制造中的重要N型掺杂源，同时磷烷还用于多晶硅化学气相沉淀、外延GaP材料、离子注入工艺、MOCVD工艺、磷硅玻璃钝化膜制备等工艺中。砷烷主要用于外延硅的N型掺杂、硅中的N型扩散、离子注入、生长砷化镓和磷砷化镓，以及与IIIA/VA族元素形成半导体化合物等。此外，AsH3在光电子、太阳能电池和微波装置中也有极为重要的应用。由于砷烷半导体工艺中的重要材料，迄今为止又尚无代用品，多年来国外一直对我国进口砷烷进行管制及禁运，对我国国家安全及经济发展构成威胁，所以，生产出中国制造的高纯砷烷意义重大并十分迫切。

磷烷、砷烷危险性均较高，均为易燃易爆剧毒气体，其生产及使用面临相当高的安监壁垒，在国内安全生产压力日益增大的背景下，其易燃易爆剧毒的特性也在一定程度上阻碍了国内相关产业的发展：以砷烷为例，其与空气能形成可燃性混合物，燃限体积分数为4.5%-64%。AsH3极毒，在空气中的最大允许质量浓度为0.2mg/m3，特别是对人体的肺部、肝脏及神经系统有极大的伤害。

……

（乙）硼烷

通常所说的硼烷指乙硼烷，其在半导体工业中用作气态杂质源、离子注入和硼掺杂氧化扩散的掺杂剂，主要用做P-型半导体芯片生产中的掺杂剂。亦可作为火箭和导弹使用的一种高能燃料。美国的Voltaix，Inc．(已被法液空收购)是包括电子乙硼烷在内的世界烷类气体领跑者，每年生产大量的乙硼烷混合气体并销往世界各地。由于纯乙硼烷化学性质不稳定极易发生反应，从海外运输十分不便，因此乙硼烷的国产化非常关键。“六五”期间我国曾开展过乙硼烷的攻关，可惜因体制的不断变化产生很大的变动，幸运的是我国河北的保定北方特种气体有限公司通过不断的努力，进行技术改造与提升，已经实现高纯乙硼烷的量产，他们生产高纯度瓶装乙硼烷及其含乙硼烷混合气体，经过许多国内外认证考核，使用效果良好。北方特气已经成为我国境内半导体用乙硼烷主要供应源。据了解，他们在原有的基础上继续扩大合成、提纯设备的量产，通过扩产使产品的纯度更上一层楼。

乙硼烷通常由氢化钠与三氟化硼在有机溶剂中反应制得，生产工序为：真空泵抽出反应系统空气，将氢化钠煤油溶液和三氟化硼乙醚溶液缓慢滴加到反应器中，升温反应得到氟化钠晶体和乙硼烷气体，乙硼烷粗品经冷凝提纯后得到高纯乙硼烷气体。

除北方特气外，荆州太和气体具备乙硼烷产能100kg，2019年4月环评扩产3吨，当前处于环评公示阶段。华特股份募投项目中包含3万吨乙硼烷产能，但为仓储经营项目，华特本身不生产乙硼烷。

三氯化硼

高纯三氯化硼主要用于IC制造工艺中技术要求很高、对电路成品率影响很大的化学气相淀积（CVD）成膜过程和等离子干法刻蚀过程，会对IC产品的品质带来很关键的作用，并且不能使用其他电子气体进行取代。它的杂质含量和纯度直接影响IC、电子元器件的质量、性能、技术指标和成品率。为保证IC产品的质量和可靠性，对工艺配套原料气提出很高的要求，要求三氯化硼纯度必须在99.999%（5N）以上。

2016年以前我国尚不具备5N以上高纯三氯化硼气体的生产能力，完全依靠从美、英、日等国的几家大公司进口。进口产品不但价格昂贵、订购周期长，而且由于涉及敏感用途受到一定的限制和制约。因此，迫切需要通过国内自主创新，研制开发5N以上的高纯三氯化硼，并形成批量稳定供应能力，满足电子元器件老品和在研新品的使用要求，从根本上解决关键配套材料高纯三氯化硼依赖进口、受制于人的被动局面。国际上只有美国空气产品公司、美国普莱克斯公司、英国BOC公司等几大国外气体公司有能力生产和供应纯度5N以上的高纯三氯化硼气体。

截止2018年底我国开展三氯化硼提纯生产的单位至少有3家，同时还有许多公司处在项目研发论证中，由于三氯化硼粗品合成技术成熟，且在合成中使用了剧毒化学品氯气，因此电子级三氯化硼厂商大都采用外购粗产品提纯的路线，厂商本身不合成三氯化硼。2019年新三板挂牌公司深冷能源和湖北荆州太和气体分别上马了200吨和150吨电子级三氯化硼产能。

三氟化硼

高纯三氟化硼是硅和锗外延、扩散和离子注入过程的P型掺杂源，也可用作等离子刻蚀气体。高纯BF3作为硼掺杂剂用于硅离子布植方面，生产出的芯片具有高集成、高密度的特点，并且体积更小、性能更佳。

我国对三氟化硼的研究起步于20世纪50年代末，光明化工研究设计院为生产高能燃料乙硼烷（NaH+BF3→B2H6+NaF）开展了三氟化硼的合成、分析、络合的研究。国家科委基础研究和新技术局分别同光明化工研究设计院、北京氧气厂、浙江大学和保定红星单晶硅厂签订了超纯气体、烷类气体研制攻关合同，气体品种包括SiH4、PH3、B2H6、AsH3、BF3、NH3、HCl等“六五”攻关项目。

值得注意的是现代IC生产线对三氟化硼有了新的要求：三氟化硼中的同位素11B的丰度值要达到一定的值，众所周知同位素分离技术难度较大，我国在此领域还存在许多技术需要攻关，目前国内此领域尚未见产业化。

目前国内确定性的规划有电子级三氟化硼产能的仅有福建博纯材料和昊华科技旗下光明院，博纯材料在2015年12月备案的超精准电子混合气体项目中包含0.5吨三氟化硼产能；昊华科技募投项目中包括1吨产能，此前光明院也已经开展相关中试项目。华特股份募投项目也布局有10吨三氟化硼产能，但为仓储经销性质，本身不从事生产；南大光电情况与华特股份类似。日本大阳日酸在扬州化工园区布局有240吨电子化学品产能，其中包含三氟化硼产品，该项目于2017年4月获环评批复。总体来看，我国三氟化硼生产企业与海外厂商差距较大，电子级尚未形成大规模产能，且在11B同位素分离方面距产业化尚有距离，短时间内或仍将依赖海外供应。

锗烷

半导体工艺中，锗烷作为化学气相沉积硅-锗膜的前体，主要用于制造电子器件，如集成电路、光电器件，特别是制备异质结二极晶体管。在异质结二极晶体管(HBT)中，薄硅锗层作为二极晶体管的基底生长在硅片上，与传统的硅二极晶体管相比，硅－锗HBT在速度、响应频率和增益上具有明显的优势，其速度和频率响应可以与更昂贵的镓-砷HBT相比。此外，锗烷也是太阳能电池的重要前驱气体。

锗烷的合成方法主要分为化学还原法和电解法两类。①化学还原法通常用简单的和复杂的金属氢化物还原锗化物制取。一般锗镁合金、二氧化锗、四氯化锗可作为含锗试剂，氢化锂、氢化钾、硼氢化锂、硼氢化钠、铝氢化锂、二异丁基氧化铝作为还原剂。还原反应在水溶液或无机溶剂和有机溶剂中进行，亦可在熔融状态或固态时进行：

盐酸分解锗镁合金：GeMg2+4HCl→GeH4+2MgCl2

氢化铝锂还原四氯化锗：LiAlH4+GeCl4→GeH4+LiCl+AlCl3

硼氢化钠还原四氯化锗：GeCl4+NaBH4+3NaOH→GeH4+B(OH)3+4NaCl

②电解法通常以锗作阴极，钼或镉作正极。反应时阴极产生甲锗烷和氢气，阳极生成钼或镉的氧化物。亦可电解二氧化锗的酸性或碱性溶液，从碱性溶液制备锗烷，最终得到锗烷、锗和氢气，物质转化效率大于80%。

值得注意的是，锗烷的生产、储存及运输具有很高的危险性，这也在客观上造成了锗烷产业较高的技术壁垒：锗烷的自催化性很强，一旦分解形成了金属覆盖膜，就会急剧分解，故其分解爆炸危险性很高。日本酸素公司、日本高石锗烷制造厂均发生过锗烷爆炸事故。

当前国内已有或规划有锗烷产能的公司主要包括博纯气体、华特股份、太和气体及中环装备参股公司启源领先，其中博纯气体为国内龙头。华特股份在募投项目中布局有10吨锗烷产能，且此前已有相关技术储备，公开资料可见专利及锗烷相关论文发表。荆州太和气体锗烷产能100kg，规模较小，而中环装备参股公司启源领先早在2012年就布局锗烷、磷烷、砷烷产能，至今未投产。

硒化氢

硒化氢是生产半导体材料的重要原材料和还原气，能够在半导体表面形成P-N结构保护层和隔离层，还可用作掺杂气体。此外，高纯硒化氢在尖端国防和航空航天等领域有着非常重要的用途。

目前硒化氢制备的方法主要有两种，其一是通过金属硒化物与水发生分解反应来制备硒化氢。第二种方法是通过高纯氢和硒在250-570℃时直接化合而得。

2010年以前我国硒化氢产品完全依赖国外进口，且全球仅有美国空气化工产品（APC）能够生产，2010年产品年销售额5亿美元，且供不应求，并对我国禁运。2010年湖北荆州太和气体医疗和光电子特种气体项目的投产打破了我国硒化氢的进口垄断，现太和气体硒化氢产能为3吨。华特股份在科创板上市募投项目中布局有40吨硒化氢产能；昊华科技旗下光明院研发生产基地项目包含硒化氢产能20吨。

羰基硫

COS一般采用单质硫与CO反应合成：S+CO→COS。羰基硫的干法合成与硫化氢、硒化氢的干法合成极其相似，但也存在少许区别：COS的合成需要FeS2、Na2S、NiS、CaSO4等含硫金属化合物作为催化剂。随后通过吸附、精馏可以得到高纯度半导体级别COS。

国内目前开展羰基硫工业化合成的仅有荆州太和气体，其在2019年7月公告的653吨特种气体项目中布局有70吨羰基硫产能。

随着芯片国产化率的提高，关键电子特气的国产化是大势所趋，但由于芯片国产化必然伴随相关产品价格的大幅下降，对原材料端电子特气也会有相应的降价压力，因此国产特气气体品质的提升并不意味着产品价格的上涨。反倒由于国内半导体产业追赶进程的加速，半导体材料赛道的技术进步压力将比以往更大，唯有研发实力强劲、产品管线布局完善的企业方能顶住技术进程迭代的压力，在赛道中保持身位。

此外，国内电子特气产能相对分散，细分领域龙头数量众多，资产证券化比例较低，大部分优质标的并未上市，因此行业后续的整合及证券化率的提高将是大势所趋。

主板上市公司

华特股份：氟碳类产能规模大，光刻气通过ASML认证

公司主营工业气体生产，特别是电子特种气体生产。电子特气方面公司以氟碳类气体见长，高纯六氟乙烷产能规模较大。据公司招股说明书披露，公司是国内首家打破高纯六氟乙烷、高纯三氟甲烷、高纯八氟丙烷、高纯二氧化碳、高纯一氧化碳、高纯一氧化氮、Ar/F/Ne混合气、Kr/Ne混合气、Ar/Ne混合气、Kr/F/Ne混合气等产品进口制约的气体公司。

据公司招股说明书披露，其客户覆盖国内外集成电路、面板等行业知名客户，且其光刻气通过了ASML认证。

根据招股说明书披露，公司本次科创板上市募投资金投向包括四部分：①气体中心建设及仓储经营项目；②电子气体生产纯化及工业气体充装项目；③智能化运营项目；④补充流动资金。其中，①（下称气体中心项目）、②（下称生产纯化项目）是生产项目。

公司于1999年成立，注册资本300万元；在2015年7月整体变更设立为股份有限公司；2017年2月22日，公司股票上市新三板；2018年4月16日公司股票在全国中小企业股份转让系统终止挂牌；2019年4月12日，公司发布首次公开发行股票并在科创板上市招股说明书。

2018年公司实现营收8.2亿元，同比增长3.9%；实现归母净利0.68亿元，同比增长40%。2014-2018年间公司营业收入CAGR约为6%，归母净利CAGR约为7%。

毛利率方面和净利率方面，根据公司招股说明书披露，公司产品多使用成本加成法定价，因此近年来公司毛利率和净利率波动不大，其中毛利率基本稳定在30-40%区间，18年有所下跌的原因主要是公司新产品氧化亚氮特气和新开拓的海外客户拉低了毛利率。费用率方面，公司销售费用率在15%水平，这一水平是由行业性质决定的：将工业气体产品送抵客户需要周密的运输方案，公司因此承担了相当规模的运杂费用；公司管理费用率约为6%左右，其中研发投入占营业收入的3%左右，公司对此的解释是公司考虑自身资金情况，重点选择了一些技术难度大、但前期研发投入较少的方向进行突破，同时公司的研发投入集中于特种气体板块，如以特种气体板块营收代替总营收，则公司研发费用率约5%；财务费用率方面，公司长期维持25%的低资产负债率，且几乎没有任何长期债务，因此几乎没有财务费用支出。

特种气体业务贡献主要营收和毛利。特种气体贡献公司约50%的营收合约60%毛利；普通工业气体（主要是氧气、氮气、工业氨等）业务近年来运行平稳，规模较为稳定，约贡献公司约30%的营收和20%的毛利，在公司体量相对仍较小阶段作为公司业绩的补充。除此之外，设备与工程板块是公司在为客户提供气体产品时附带销售的储气设备、供气系统及相关服务等，也能贡献一定业绩。

昊华科技：始于“两弹一星”的研发平台，国内高纯六氟化硫龙头

公司此前为天一科技，主营变压吸附气体分离技术及成套装置、催化剂产品、碳一化学及工程设计。2018年底中国昊华将旗下11家化工研究院注入上市公司体内，并更名昊华科技。2018全年及2019上半年，公司分别实现营收41.8、22.8亿元，同比分别增长15%、18%；分别实现归母净利5.25、2.57亿元，同比分别增长61%、6%。

由于下属研究院数量较多，公司业务板块细分领域较广，除天一科技原有变压吸附及相关工程和催化剂外，还包括电子气体、氟材料、聚氨酯、化学推进剂、涂料等业务。2018年报中公司电子气体业务占营收比重7%，毛利润比重8%，毛利率为34%。2019中报公司披露口径将电子气体、聚氨酯和化学推进剂合并披露，三者合计占营收比重25%，毛利润比重29%。

公司特气产品主要位于下属黎明院和光明院体内。黎明院的前身是原化工部直属的科研院所，是为了“两弹一星”任务，以化学推进剂及原材料研制为主业发展起来的综合性研究开发机构。2002年黎明院就开始了高纯六氟化硫的研制工作，2006年投产产能达到3000吨，工业级产品主要用于电子设备绝缘，2006年左右随国家对基础电力行业的大力发展迅速占领市场。高纯SF6产品取代NF3用于CVD清洗工艺可有效降低成本，公司产品2006年就已达到5N级并逐步通过客户认证，当前已经达到5N5级，为国内高纯六氟化硫龙头。三氟化氮方面，公司与韩国大成合资建设产线一期1000吨于2015年3月动工，2016年7月达产，二期1000吨也已经于2018年10月投产。

光明院前身最早可追溯至化学工业部大连化工研究所，后经国有化工科研院所管理体制的多次变化，转制成为全民所有制企业，并更名为光明化工研究设计院。光明院此前为生产高能燃料乙硼烷（NaH+BF3→B2H6+NaF）开展了三氟化硼的合成、分析、络合的研究。国家科委基础研究和新技术局分别同光明化工研究设计院、北京氧气厂、浙江大学和保定红星单晶硅厂签订了超纯气体、烷类气体研制攻关合同，气体品种包括SiH4、PH3、B2H6、AsH3、BF3、NH3、HCl等“六五”攻关项目。至2010年7月，来自光明化工院的消息称其自主研发的超纯氨产品及配套技术目前已经大规模用于航空航天、光伏太阳能领域。

当前黎明院特气产品主要为三氟化氮、六氟化硫，两者产能分别为2000吨、2800吨；光明院在大连投建特气研发生产基地项目，产品包括超纯氨1000吨、绿色四氧化二氮40吨、硫化氢200吨、硒化氢20吨、三氟化硼1吨、磷烷、硼烷、砷烷共3吨、高纯氯50吨、二氧化碳-环氧乙烷混合气熏蒸剂300吨，预计2019年投产。

巨化股份（中巨芯）：进军电子特气业务的老牌氟化工龙头，先进制程刻蚀气体具备先发优势

博瑞电子及其子公司博瑞中硝、凯圣氟化学及其子公司凯恒电子原本为巨化股份旗下主要从事半导体材料业务的经营实体2018年4月，巨化股份将博瑞电子和凯圣氟化学100%股权转让至中巨芯旗下，从而使上述两个子公司出表（中巨芯大基金和巨化股份各持股39%）。

公司特气业务主要集中在博瑞电子及博瑞电子和日本中央硝子合资的子公司博瑞中硝体内。博瑞电子一期项目年产1000吨高纯氯化氢、500吨高纯氯气、1000吨医药级氯化氢总投资额1.54亿元已经投产，扩建项目500吨高纯氯气、500吨高纯氯化氢也已经于2018年10月环评公告。二期年产高纯二氧化碳200吨、氧化亚氮150吨、含氟气体500吨、含氯气体200吨、电子混合气4000瓶项目总投资1.2亿元，截止2017年末已投入32万元。

2019年2月，公司环评公告含氟系列电子特气项目，产能包括三氟甲烷250吨、八氟环丁烷180吨、一氟甲烷5吨、二氟甲烷17吨、五氟乙烷3吨、六氟乙烷55吨、八氟丙烷5吨、八氟环戊烯5吨，达产后预计贡献营收5035万元，利税1282万元。公司在八氟环丁烷、六氟丁二烯、八氟环戊烯等先进工艺刻蚀气体布局方面具备先发优势。

南大光电：国内磷烷、砷烷龙头，拟收购飞源气体布局NF3、SF6

公司主营MO源和电子特气业务，2019半年报特气业务营收占比33%，毛利占比44%，毛利率61%，为公司毛利率最高的业务板块。2019半年报公司实现营收1.39亿元，同比增长10%；实现归母净利0.26亿元，同比下滑9%。

公司现有特气业务主要为磷烷和砷烷，2014年4月，公司使用超募资金0.65亿元对全资子公司全椒南大光电进行增资，实施“高纯砷烷、磷烷等特种气体的研发和中试”项目，后又于2015年全椒南大光电进行增资扩股。目前，砷烷、磷烷已经成功量产并供应多家客户。2018年公司高纯磷烷产能约为35吨，砷烷产能15吨。据2019年初的投资者关系活动记录表披露，2018年公司磷烷、砷烷产能利用率平均在80%左右，公司已经启动了扩大电子特气产能的项目，预计到2019年底将把产能扩大一倍。2019年1月公司磷烷、砷烷扩产项目获环评批复，一期项目将扩产17.5吨磷烷，二期将再扩产17.5吨磷烷+15吨砷烷。

2019年8月，公司公告拟采用现金收购及增资方式取得山东飞源气体有限公司57.97%股权，飞源气体具备NF3产能1000吨、SF6产能2000吨。2018年及2019年初至7月11日，飞源气体分别实现营收1.08、0.82亿元，净利润-0.20、-0.10亿元，截止7月11日公司净资产0.12亿元，资产负债率95%，飞源气体全部股权评估价2.16亿元。

雅克科技：专注含氟特气，CF4、SF6产能国内第一

雅克科技传统业务为阻燃剂业务，2016-2017年，公司先后并购华飞电子、江苏先科和成都科美特进军电子材料业务，当前电子材料业务主要分为IC前驱体、电子特气和封装用球形硅微粉三大部分。2019中报电子特气业务占公司营收比重20%，毛利润比重28%。近年来公司业绩保持高速增长，2019中报实现营收8.61亿元，同比增长33%；实现归母净利1.00亿元，同比增长81%。

科美特的特气布局以含氟气体为主，四氟化碳、六氟化硫产能为国内龙头，目前分别具备1200吨、7000吨产能，后续仍有3500吨三氟化氮项目在建。

凯美特气：尾气空分行业龙头

公司原为中石化三产单位，是国内以化工尾气为原料，年产能大的食品级液体二氧化碳生产企业，其他产能还包括氩气、氢气、精馏可燃气等

2017年9月公司公告特气项目，总投资3.1亿元，新建25套电子特种气体项目生产装置，采用低温吸附、深冷精馏分离、电解、催化合成技术。从公司环评信息来看，现已公告电子特种气体项目，总投资1.97亿元，产能包括二氧化碳712吨、一氧化碳31吨、氮气180吨、氦气25吨、氩气257吨、氢气13吨、氪44吨、氙5.3吨、氖85吨、氟基激光混配气3000瓶、动态混配气1800瓶、氯化氢基激光混配气600瓶，预计2021年投产。

硅烷科技：硅烷龙头，打破进口垄断的先行者

公司成立于2012年5月，为平煤神马集团下属企业，是国内硅烷领域打破进口垄断的先行者，通过与上海交通大学、中国化学赛鼎工程公司联合研发，于2014年9月建成一期年产600吨ZSN法高纯硅烷生产线，2015年下半年转入正式生产，产品纯度可达8N级，成功打破进口垄断。

2018年末公司具备产能硅烷3000吨和电子级多晶硅1500吨（自用1800吨硅烷），项目完全达产后将占领国内硅烷40%、电子级多晶硅15%、亚洲其他地区硅烷10%以上市场份额，年产值10亿元，利税2亿元。2019中报公司实现营收2.1亿元，同比增长221%；实现归母净利941万元，同比增长374%。公司未来还将进一步建设万吨级高纯硅烷、多晶硅等项目，也将进军国内资本市场，目标是建设产值、市值双百亿企业。

未来五年，公司规划分两期扩大硅烷建设规模并开发生产电子级多晶硅，预计总投资60亿元。其中：二期工程预计投资10亿元，建设年3000吨级高纯硅烷气及配套1500吨电子级（部分区熔级）多晶硅项目。三期工程投资50亿元，建设年15000吨高纯硅烷气、10000吨电子级多晶硅和1000吨区熔级多晶硅项目。三期项目建成投产后，硅烷股份产值将达到一百亿元、利税总额二十亿元。

金宏气体：超纯氨龙头，打破进口垄断先行者

公司业务分为特种气体、工业气体、清洁能源三大板块，特种气体主打产品为超纯氨和氢气，其中超纯氨纯度达到7N级，为国内首创，成功打破了进口垄断，其他特气产品还包括氦气、笑气、氯气、氯化氢、高纯二氧化碳、六氟乙烷、高纯八氟环丁烷、六氟化硫、超纯氮、高纯氧、超高纯混合气、医用氧等。

2019上半年公司实现营收5.46亿元，同比增长8%；实现归母净利0.75亿元，同比增长17%。2019中报公司特气业务营收占比40%，毛利占比46%，毛利率55%，为公司毛利率最高的板块。

公司于2014年登陆新三板，并于2016年提交创业板申报材料。近期公司于2019年8月2日撤回创业板申报材料，并于8月23日重新开始接受上市辅导。

公司大客户相对较为分散，前5大客户多数为国内芯片及光纤光缆厂商。

公司招股说明书中共披露6个建设项目，其中2个项目涉及特气，包括《超大规模集成电路用高纯气体及高纯混合气体充装项目》及《高纯氢气与多功能特气项目》

派瑞特气（718所）：研发驱动的特气龙头，NF3、WF6打破进口垄断力争全球头把交椅

中国船舶重工集团公司第718研究所创立于1966年，总部位于河北省邯郸市，分部位于天津市北辰区，占地面积约90万平方米，是集科研开发、设计生产、技术服务于一体的国家级科研单位。主要从事高能化学、三防技术、制氢及氢能源开发、特种气体、精细化工、石油测井、环境工程、气体分析、自动控制、核电消氢、变频节能、空气净化、医用制氧等方面的专业研究设计。

718所在上世纪80年代即已开始三氟化氮相关研究，在国家重大专项的支持下，经过多年军民融合、持续技术创新，相继研制出高纯三氟化氮、六氟化钨等特种气体系列产品，打破国外企业十几年的垄断，结束了该领域相关产品的高价时代，主要产品三氟化氮的市场价格大幅下降，改变了我国高纯特种气体长期依赖进口的不利局面。

派瑞特气为718所旗下特气子公司，创立于2016年底，电子特气方面主打产品为三氟化氮、六氟化钨，此外在传统和先进氟碳类气体如六氟乙烷、八氟丙烷、八氟环丁烷、六氟丁二烯等领域及其他含氟、含氯特气如四氟化硅、氯化氢、氟化氢等产品，以及同位素气体氘气等领域均有布局。

目前718所三氟化氮、六氟化钨产能分别为6000吨、800吨，生产规模均位居国内第一。三氟化氮、六氟化钨的国内市场覆盖率超过95%，国际市场覆盖率达50%；其他7种气体及10种混合气体已研制成功并具备批产条件，得到了国内半导体龙头企业的测试认证。公司5400吨新材料项目在2018年10月通过环评验收，新增三氟化氮产能3000吨、六氟化钨产能500吨及高纯氘气5吨；公司另有7300吨新材料及80000吨液氮项目，计划2020年6月投产，包含产能三氟化氮4500吨、六氟化钨1500吨、六氟丁二烯200吨、四氟化硅60吨、六氟乙烷60吨、八氟环丁烷220吨、氯化氢500吨、氟化氢50吨、电子混合气150吨、液氮8万吨，届时公司有望成为三氟化氮、六氟化钨全球第一大供应商。

博纯材料：锗烷龙头打破进口垄断，布局高端特气未来可期

福建博纯材料成立于2009年，在福建泉州建有全球最大的锗烷生产基地，在美国亚利桑那州金曼设有气体研发中心。公司董事长陈国富先生是美国加州大学伯克利分校化学学士、南加州大学MBA、半导体气体委员会成员，在半导体气体的制造、品质管理以及市场运营方面拥有超过18年的经验，曾供职于美国Scott特气、Matheson以及大阳日酸等国际知名气体公司，2016年入选福建省引第五批“百人计划”人才。

2016年以前我国高纯锗烷基本完全依赖进口，彼时全球90%以上的锗烷市场由美国Voltaix公司（已被法液空收购）垄断，进口价格高达每吨数千万人民币，并常常因国际形势紧张和变化而受到阻碍。2016年位于福建泉州永春县的博纯材料打破了锗烷的进口垄断，当前其高纯锗烷产能据称已经达到全球第一，在薄膜太阳能领域其产品市占率很高，获得了极高的市场回报。2017年8月15日，福建博纯同美国半导体材料生产和经销商Entergris携手在福建泉州成立合资公司，目标直指中国半导体高端市场。早在2016年博纯就代工Entergris产品。Entergris在负压气瓶SDS产品中具备垄断性专利，在本文前述章节中进行了详细介绍。

除传统锗烷产品外，公司在高端特气如同位素气体氘气、乙硅烷、三氟化硼、磷烷、砷烷、乙硼烷、羰基硫、稀有气体等产品均有布局。

绿菱气体：氧化亚氮尾气回收法开创者，电子级四氟化硅实现批量供货

氧化亚氮（N2O）俗称笑气，高纯氧化亚氮气体主要应用于半导体、LCD、OLED制造过程中氧化、化学气相淀积等工艺流程中。传统的氧化亚氮生产工艺采用硝酸铵加热分解的方式，设备投入较大，存在着一定的安全环保隐患，而且原料的购买、运输储存也需要复杂的手续。绿菱气体自主研发的己二酸尾气回收法工艺一方面利用己二酸装置尾气，成本低廉且环保，另一方面避免了传统笑气生产中硝酸铵易爆炸的安全隐患。公司一期6000吨产能于2014年8月投产，产品纯度达到6N，二期6000吨原预计2017年投产，目前推测应当已经投产。

除氧化亚氮外，公司在天津的特气项目布局有四氟化硅300吨、六氟乙烷、五氟乙烷、八氟环丁烷、四氟化碳等氟碳气体以及羰基硫等产品，已经于2017年7月投产。高纯电子级四氟化硅产品已通过了中芯国际、华润上华等国内知名公司的测试并已实现批量供货。目前高纯电子级四氟化硅产品已经实现了对美国、日本等半导体客户的大批量出口。

太和气体：国内高纯氯先行者，高端特气项目前景广阔

公司成立于2010年，专注于电子特种气体产品的研发和生产，在国内率先自主研发生产高纯氯、氯化氢、乙硼烷等半导体行业用特气产品；公司高纯氯赢得了国家强基工程支持；“年产1000吨高纯氯气生产技术”获得了湖北省科技厅的科技成果认证。公司产品填补了国内的生产空白，逐步替代进口，并出口韩国、台湾和日本等海外市场；太和以品质稳定、供应稳定赢得客户信任，是多家国内外知名企业的合格供应商。

公司三甲基硼、锗烷、硒化氢、乙硼烷等产品于2010年环评公告，早已投产；2016年5月公告2500吨特气项目，产能包括1000吨/年高纯氯气、1200吨/年高纯氯化氢，也已经投产；2019年7月，公司公告653吨特气项目，涉及产能乙硼烷3吨、硫化氢100吨、三氯化硼150吨、氟气30吨、羰基硫70吨、三氟化硼30吨、丙烯200吨、五（二甲氨基）钽10吨，均为进口替代需求较大的高端特气产品。

其他优秀非上市标的

非上市标的数量众多，不再一一介绍，其他非上市特气标的如乙硼烷国产替代先驱北方特气、电子级磷化工龙头威顿晶磷、乙硅烷龙头湖州迅鼎、全面布局特气产品的艾佩科、深冷能源均为国内优秀非上市标的。

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