除了光刻机，中国半导体还差这口“气”

中国半导体产业，还有这一处软肋。
作为“工业粮食”，加速特种气体国产化，就是尽快为中国半导体产业建一座自主的工业粮仓。
工业粮食
相较于用来刻制集成电路的大硅片，大众对于特种气体在半导体中的应用相对陌生。
它被称为半导体、平面显示材料的“粮食”和“源头”，是半导体制造不可或缺的战略物资。
这一门类在中国工业体系中已经沉淀了30年，但真正发展起来，还是最近10年的事。
前瞻产业研究院发布的《中国特种气体行业产销需求与投资预测分析报告》显示，特种气体主要应用于电子、化工、医疗、环保等领域，其中电子行业约占41% 。

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▲资料来源：前瞻产业研究院，西部证券研发中心
简单而言，芯片制造涉及硅片制备、硅片制造、硅片测试/拣选、装配与封测、最终测试五大生产阶段，彼此独立，而特种气体，则或多或少参与到各个环节当中。
比如，为向反应系统提供所需能量，需要通过气体混合，在硅片表面沉积一层固体膜，这种工艺称为“化学气相沉淀（CVD）”，当中常用的特种气体就有高纯氮、硅烷等；又如，高纯四氟化碳、高纯六氟乙烷等氟基气体，是刻蚀工艺中所采用的主要介质。

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▲四氟化碳用于等离子刻蚀气体
资料来源：《应用物理》、国盛证券研究所
按照用途，特种气体可划分为掺杂气、外延气、离子注入用气、LED用气、光刻气、载运和稀释气体等大类。其中，光刻气是光刻机产生深紫外激光的光源，不同的光刻气产生的光源波长不同，直接影响光刻机的分辨率，是光刻机的核心之一。
特种气体在纯度、组成、有害杂质最高含量、产品包装贮存等方面均有极其严格的要求，属于高技术、高附加值产品。
目前，应用于半导体产业的特种气体有110余种，常用的有20—30种，在原材料需求占比中高达14%，仅次于大硅片。
作为不可或缺的关键性材料，国内半导体行业的快速发展，拉动着特气需求的大幅上升。
中国半导体行业协会数据显示，2018年，我国电子特气市场规模已达121.6 亿元，同比增长11.2%，全球占比达38.15%；预计2024年，其规模将达到230亿。
全球范围内，电子特气需求量也在不断提升。2018年，全球集成电路用电子特气的市场规模已达45.1亿美元（约合人民币318.7亿元），同比增长15.9% 。
半导体产业作为互联网、航天通讯、无人驾驶等高科技产业的基石，其发展程度与我国在国际竞争中的地位息息相关。因此，作为半导体生产的刚需，电子特种气体是具有极大增长潜力的细分赛道。
经过多年的技术积累和兼并布局，全球工业气体市场已形成“四大气企”寡头垄断的格局。特种气体行业的话语权，也牢牢把持在法国液化空气集团、德国林德集团、美国普莱克斯集团、美国空气化工产品集团的手中。
目前，中国特种气体主要以进口为主。截止2018年2月，中国特种气体进口金额为24.51亿美元，出口金额仅为1.46亿美元。
这意味着，一旦国外企业或政府借此对中国半导体产业实施制裁，国内特气企业现有产能将无法实现有效补充。
匮乏时代
中国电子特气何以受制于人？这要从半导体产业的发展历程中寻找答案。
上世纪50年代，中国半导体行业还处在草创时期。在第一个、第二个“五年计划”中，半导体均被纳入为重点科技攻关项目。然而，由于国际和国内政治形势的剧变，国家几乎停止了对半导体的投入。