工业气体与电子特气

 

一、工业气体概述与分类

工业气体是现代工业的基础原材料，被喻为“工业的血液”。普通工业气体产品可分为特种气体、合成气体、空分气体三大类。

• 空分气体主要品种包括氧气、氮气和氩气。在工业生产中，空分气体主要通过分离空气制取。

• 合成气体主要指乙炔、氢气、二氧化碳，该等气体的制备方法与空分气体截然不同，应用领域也有较大差别。

• 特种气体是指在特定领域中应用的对纯度、品种、性质有特殊要求的气体，根据纯度和用途又可以细分为高纯气体、标准气体和电子特种气体，如氦气、氖气、氙气、臭氧等。特种气体用量虽小，但对纯度、杂质含量等指标有较高要求，经济价值较高。据不完全统计，现有单元特种气体达260个品种，按气体可混性，又可配制成25,000多种混合气，成为高科技领域及其他科学研究与技术应用领域不可缺少的基本原材料。

 

在工业气体产品中，空分气体应用领域最为广泛、使用量最大，占据最主要的市场份额，约占全部工业气体产品的90%以上。

 

二、工业气体的商业模式

（一）  采购模式

工业气体生产商的主要采购内容为气体原料、气体产品，主要供应商为大型化工企业、大型钢铁冶炼企业、空分气体企业、生产粗产品的气体公司等。此外，工业气体生产商还需采购气体容器、制气设备、运输设备、工程服务及电力能源。

 

（二）  生产模式

工业气体的生产方式主要分为两类，一类为利用原材料、空气或工业尾气，进行合成、分离、纯化、混配等一系列化学或物理反应，然后充装至钢瓶、储罐等容器或者直接通过管道向客户供应气体产品；另一类为采购液态气体，充装至钢瓶、储罐、储槽等容器后向客户销售。

 

（三）  销售模式

工业气体行业的经营模式包括自建装置供气和外包供气两种模式。在行业发展早期，国内大部分炼钢厂、化工厂是主要的工业气体用户，这些企业大部分采用的是自建装置的供气模式；随着外资气体企业的布局，为了降低供气成本、提高供气质量，工业气体用户开始逐渐接受外包供气。

 

工业气体市场又分现场制气市场和气体零售市场。现场制气投资额大，供气量大且稳定，对企业的资金实力、运营能力要求较高，主要参与者为国际综合性气体公司；零售气市场客户行业覆盖全面，客户众多，对供应商的物流配送能力、服务能力要求较高。

 

供气模式主要包括气瓶模式（瓶装气）、槽车模式（液态气）、管道模式（管道气），下游客户根据自身需求选择适合的供气模式。由于生产成本、运输成本的差异，液态气的销售单价通常比瓶装气低50%-60%，管道气的销售单价则比液态气低50%-60%。

• 气瓶模式常见于气体零售市场，针对用气规模较小的客户，将瓶装气销售至客户处；

• 槽车模式常见于气体零售市场，主要针对中等用气规模的客户，用气方案一般为在客户现场安装储罐和汽化器等装置，公司通过槽车将低温液体产品运输至客户处并充装至客户的储罐中，客户再根据需求汽化使用，运输半径一般为200KM；

• 管道气体常见于现场制气市场，供应商位于其客户的生产场地或附近，通过管道供应气体，供气半径较小。

 

由于工业气体不易存储和运输的物理特性，无论何种供气方式，均会受到运输（供气）半径的影响，因此工业气体的客户通常集中于产能布局所在地及周边地区。冶金、煤化工等行业目前仍然是空分气体最大的需求客户，我国经济发展依然呈现“东强西弱”的格局，长三角、珠三角和环渤海地区合计拥有我国2/3以上的钢铁产量，是我国空分气体消耗量最大的地区。以上区域密集分布的冶金、化工业单体耗气量大，因而供应商多采用现场制气的供应模式，市场上现场制气占比较高，市场竞争更为激烈。

 

正是由于工业气体的供应存在运输半径的限制，除了少数实力雄厚的外资企业能在全国布点，国内企业多有明显的区域划分，在局部区域形成了龙头企业，如：华东地区（长三角为主）的金宏气体，华南地区、广东为主的华特气体，湖北为主的和远气体，湖南岳阳、安徽安庆、广东惠州的凯美特气，川渝、福建的侨源气体等。

 

三、电子特种气体市场情况

目前，我国大宗气体的主要需求仍来源于冶金和化工等传统产业，这两大行业需求占比超过一半。从大宗气体需求的增量市场来看，未来中国气体市场来自于电子半导体、医疗健康、节能环保、新材料、新能源、高端装备制造等新兴产业的气体需求将显著快于冶金、化工两大行业。大宗气体需求领域的日益扩大为气体市场的发展提供了保证。

 

2016年中国工业气体市场规模为1082亿元，约占全球工业气体市场的15%。2020年，中国工业气体市场规模为1626亿元，约占全球工业气体市场的18%。2016-2020年期间复合增长率为10.7%，中国工业气体市场规模实现高速增长，且增速明显高于全球市场。在半导体行业复苏、产业往亚太地区转移以及我国政府大力支持等综合因素影响下，未来工业气体行业预计有很大的增长潜力。

 

特种气体占工业气体比重大约为10%-20%左右。近几年来，随着我国工业气体行业的快速发展，特种气体行业市场需求得到快速成长，市场规模实现持续高增速发展。2016年中国的特种气体市场规模为156亿元，至2020年达到282亿元，2016-2020年期间中国特种气体市场平均增速达15%以上，增速明显。预计2020年之后仍将保持以15%以上高速增长趋势，2025年中国特气市场有望达到691亿元的规模。

 

我国电子特种气体占特种气体比重为六成左右，近几年来，行业市场规模行业实现持续高增速增长，行业成长性强。2016年中国电子特种气体行业市场规模为103亿元，至2020年达到175亿元，2016-2020年期间复合增长率为14.17%，呈现不断稳步上升趋势。同时，2020年中国电子特气市场规模同比2019年市场规模增长22.38%，增长规模进一步扩大。

 

电子特气中的半导体特气占其总规模的40%-50%。在半导体材料中，电子特气占比约13.08%，仅次于硅片，是第二大半导体材料领域。除此之外，电子特气的下游应用领域还有显示面板、光伏能源、光纤光缆等。近年来下游产业技术快速更迭，集成电路领域晶圆尺寸从6寸、8寸发展到12寸乃至18寸，制程技术从14nm到7nm再到5nm;显示面板从LCD向OLED乃至柔性面板发展;光伏能源从晶体硅电池片向薄膜电池片发展等。作为这些产业发展的关键性材料，特种气体的需求将进一步扩大。

 

在半导体气体市场中，硅烷占比约22%，三氟化氮占比约13%，离子注入气占比约10%，氟碳类占比约6%，六氟化钨占比约4%，笑气占比约4%，锗烷占比约3%，高纯氨占比约3%以及其他气体。

 

四、电子特种气体的供给特点与主要供应商

有别于大宗工业气体，特种气体的产品种类众多，且单一产品在下游客户的使用中均占比较小，其销售存在多品种、小批量、高频次的特点。

 

此外电子特气具有较高的技术和客户认证壁垒。特种气体行业对于气源及其供应系统有着苛刻的要求，从事专业气体生产的企业，需要拥有先进的生产设备，积累丰富的纯化、充装、分析等技术。下游公司对气体公司先要进行生产和质量体系认证，再进行产品认证。光伏、面板、集成电路领域的认证通常需要0.5-3年时间，每个产品需要试样、中试，然后才会大量使用。

 

中国半导体电子特种气体市场主要被国外同行业巨头垄断，海外几大气体巨头占据超85%的份额。

 

• 林德集团（LIN.NYSE），1879年成立于英国，1992年在纽交所上市，2018年与气体行业巨头普莱克斯合并，成为全球最大的工业气体供应商。林德集团气体业务遍布全球，也是最早进入中国的、布局最多的气体行业外资巨头，亚太市场也是其增长最快的市场。林德集团主要产品包括氧气、氮气、氩气、稀有气体、碳氧化物、氦气、氢气、电子气体、特种气体等。2020年林德集团总营收1758.3亿元。

• 液化空气（AI.VI），1902年成立于法国巴黎，2007年在巴黎股票市场上市，在林德集团与普莱克斯合并前是全球市值最大的气体供应商。液化空气气体业务遍布全球，主要为冶金、化工、能源等行业客户供应氧气、氮气、氩气、氢气、一氧化氮等产品，也为汽车、制造业、食品、医药、科技等行业客户提供工业气体、制气设备、安全装置等。2020年液化空气总营收约1345.6亿元。

• 空气化工（APD.NYSE），1940年成立于美国宾州，1980年在纽交所上市，是全球第三大气体供应商。空气化工业务遍布全球，销售和服务空分气体、特种气体、气体设备等。空气化工2019财年总营收约89亿美元，净利润为18.09亿美元，较上一年增长18%。

• 大阳日酸（4091.T），1910年成立于日本东京，2001年在东京证券交易所上市。大阳日酸主要在日本、中国、韩国、澳大利亚、美国等亚太地区和欧洲地区生产及销售工业气体产品。大阳日酸为钢铁、化工、电子、汽车、建筑、造船和食品等工业提供氧气、氮气和氩气等气体产品和服务。2019 财年（截止于2019年3 月31日）大阳日酸实现营业收入7,403亿日元，同比增长14.6%，增长主要来自于公司在欧洲市场气体业务的开拓，其次是日本本土的销售增长。

 

而国内主要的特种气体厂商有金宏气体、华特气体、绿菱气体、雅克科技、昊华科技、派瑞特气、南大光电等。

• 华特气体（688268.SH），成立于1999年，2019年12月在上海证券交易所科创板上市。主营业务以特种气体的研发、生产及销售为核心，辅以普通工业气体和相关气体设备与工程业务，提供气体一站式综合应用解决方案。华特气体产品包括特种气体、普通工业气体两大系列超过100个品种，研发出了近20个进口替代产品，并实现了规模化生产，主要产品有高纯四氟化碳、高纯六氟乙烷、光刻气、高纯二氧化碳、锗烷等，2017 年在国内市场占有率达到60%，位于国内第一。积累了中芯国际、台积电、华润微电子、华虹宏力、长江存储ASML等众多优质客户，尤其在集成电路领域，对8寸芯片厂商的覆盖率处于行业领先地位，具有显著的先发优势。2020年营业收入10亿元，同比增长 18.4%，实现净利润8679 万元。

• 金宏气体（688106.SH），成立于1999年，是一家专业从事气体的研发、生产、销售和服务一体化解决方案的环保集约型综合气体供应商，产品覆盖特种气体、大宗气体和天然气三大类百余种气体产品。主要特气产品有超纯氨、高纯氢、高纯氧化亚氮等。2020年营业收入12.4亿元，同比增长7%，净利润1.65亿元。

• 和远气体（002971.SZ）, 成立于 2003年，2020年1月在深圳证券交易所中小企业板上市。和远气体是华中地区知名的气体企业，致力于各类气体产品的研发、生产、销售、服务以及工业尾气回收循环利用，主要满足化工、食品、能源、照明、家电、钢铁、机械、农业等基础行业和光伏、通信、电子、医疗等新兴产业对气体和清洁能源的需求。和远气体2019年营业收入6.66亿元，同比增长6.57%，其中液态氧气占比 32.20%，LNG占比 11.67%，液态氮气占比19.82%；2019 年净利润为8,452.79万元。

• 南大光电（300346.SZ），成立于2000年，2012年8月登陆创业板。公司通过设立子公司全椒南大光电材料有限公司，进入特种气体（如砷烷、磷烷等）领域，又通过收购飞源气体，布局含氟特气市场。2020年公司电子特气收入4.29亿元。

• 昊华科技（600378.SH），公司成立于1998年，2001年在上交所上市。公司以西南化工研究设计院为主要发起单位，在2018年又收购诸多院所。公司业务涵盖气体分离、氟化工、聚氨酯功能材料、电子化学品、特种涂料等精细化工业务。公司的特种气体业务由黎明院和光明院承载，产品主要为含氟电子气（三氟化氮、六氟化硫）、绿色四氧化二氮、高纯硒化氢、高纯硫化氢等。公司现有特种含氟电子气体5000吨/年，并在洛阳投资建设4600吨/年特种含氟电子气体项目。2020年公司电子特气收入4.15亿元。

• 雅克科技（002409.SZ），公司成立于2007年，2010年在深交所上市。公司主营电子半导体材料、深冷复合材料以及塑料助剂材料研发和生产。2018年，公司通过并购，切入电子特气领域，主要产品为六氟化硫、四氟化碳。2020年公司电子特气收入3.73亿元。

• 久策气体，公司成立于2010年。公司目前已具备特种气体和普通工业气体研发及定制、气体仓储及物流运输、综合用气解决方案等专业服务能力，并已经成为华东及华南地区重要的气体供应商之一。特种气体产品为超纯氨和高纯氢，2020年电子特气收入1.24亿元。

   

五、国产替代的机会与挑战

• 政策鼓励。近年来，尤其是2016年以来，国家发改委、科技部、工信部等连续出台了《国家重点支持的高新技术领域目录》（2016）、《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》《新材料产业发展指南》《重点新材料首批次产业应用示范指导目录（2019 年版）》等多部战略新兴产业相关政策，将特种气体列入新材料产业，大力支持和推动特种气体产业的发展。

• 需求扩张。特种气体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、环保、医疗等新兴产业领域，在《“十三五”国家战略新兴产业发展规划》等产业政策的推动下，特种气体的下游产业的迅速发展。下游产业的迅速发展不仅在规模上增加了特种气体的需求，产业创新、技术迭代带来新工艺、新产品等，也进一步拓宽了特种气体的应用领域，不断产生新的特种气体产品需求。

• 进口替代。国内电子气体市场中，空气化工、林德集团（含普莱克斯）、液化空气和大阳日酸合计市占率超过 85%，国内企业占比较低。国内电子气体起步较晚，在技术上与国外有一定差距，目前一些电子气体实现了国产化，如超纯氨、氧化亚氮、氟碳类气体等，但包括氦气在内的大多数电子气体仍以进口为主。未来我国电子气体进口替代空间较大。

• 错位竞争。外资公司在中国的发展战略主要定位于现场制气市场，加之瓶装、储槽气市场要求供应商有很强的供应保障和本地化服务能力，因此国内气体供应商，尤其是有着区域优势的供应商有着天然的竞争优势。瓶装气和储槽气市场在我国出现时间较晚，市场尚未饱和，加之地域性较强，因此各区域存在大量中小气体经销商，区域整合空间较大。

• 并购整合。目前国内从事普通工业气体气体充装，面向零售市场的气体企业达数千家，普遍规模较小，竞争相对激烈，存在较大的市场整合空间。一方面随着市场规范要求越加严格，大量不规范的小型企业将面临整改或关停，整合空间较大；另一方面由于普通工业气体存在运输半径限制，区域内规模较大、综合服务能力较强的气体公司将主动通过兼并收购的方式进行渠道、网络、客户等行业整合，不断完善区域内网络布局同时拓展业务区域，逐步扩大市场份额。

 

• 人才匮乏。气体行业生产环节较多，操作复杂，技术要求高，需要大量掌握生产技术、具有实际操作经验的技术工人，培养一名合格的生产技术工人至少需要2年时间，因此技术人才的储备数量直接制约着气体供应商的发展速度。

• 巨头垄断。我国气体行业起步晚，市场化程度较高，全球主要的综合气体供应商早已参与到国内市场尤其是大型现场制气市场的争夺中，凭借先进的技术、雄厚的资本、丰富的运营管理经验和品牌效应，在大型现场制气市场占据了大部分市场份额，处于行业领先地位，而且近年来逐步向零售市场渗透。

• 综合能力差距。气体行业竞争逐步趋向于综合服务能力的竞争。出于成本控制、仓储管理、供应稳定等多方面考虑，客户更希望能在一家供应商完成多种产品的采购，对气体公司所覆盖的产品种类提出了更全面的要求，尤其在电子特气领域。TGCM指气体供应商为半导体制造商提供的一整套气体及化学品综合服务，包括产品管理、设备管理、工程和技术支持服务、分析服务、信息管理服务以及废物管理等。TGCM模式是大型半导体厂商普遍采用的供气服务模式，外资气体巨头拥有强大的技术实力和服务能力，下游客户对其信任度较好，因此目前半导体制造领域的TGCM分包绝大部分由液化空气、林德集团、空气化工、大阳日酸等世界排名前几位的大型气体公司承接。国内主要电子气体厂商在气体运维管理服务领域均刚刚起步，相比于外资气体巨头在服务经验和服务能力方面存在一定差距。