【电子大宗气体专题|国产替代进程加速,看好业务长期稳定性与客户黏性】-国信证券
(以下内容从国信证券《【电子大宗气体专题|国产替代进程加速,看好业务长期稳定性与客户黏性】-国信证券》研报附件原文摘录)
国信证券化工团队 杨林 CPA 执业证号S0980520120002 张歆钰 执业证号S0980123050087 刘子栋 执业证号S0980521020002 余双雨 执业证号S0980123040104 薛聪 执业证号S0980520120001 张玮航 执业证号S0980522010001 王新航 执业证号S0980123070037 【金宏气体|深度报告:加速布局电子特气,打造国内领先的综合气体供应商】-国信证券 【电子特气行业分析框架 |行业专题】-国信证券 报告摘要 国信化工观点: 市场规模稳步提升,现场制气业务模式带来稳定现金流入。2022年国内电子大宗气体市场规模为95亿元,预计2025年达到122亿元,年均复合增速达8.7%。电子大宗气体供应模式以现场制气为主,气体供应企业与客户签订15年以上照付不议协议,带来稳定现金流入,持续盈利性强,弱化了业务的周期属性。 外资气体巨头占据国内电子大宗气体供应主导地位,国内企业逐渐崭露头角。国内电子大宗气体主要由林德集团、液化空气、空气化工供应。2018年广钢气体拿下了首单电子大宗气体业务,此后在下游客户新建配套电子大宗气站的项目中中标率弯道超车,成为国内第一。国内金宏气体等公司也在近几年逐渐拿下多笔电子大宗气体订单,国内气体企业逐渐在电子大宗气体业务崭露头角。 我国氦气主要依赖进口,气体企业通过布局氦罐资源锁定上游氦源。由于氦气稳定的理化性质,被广泛运用于电子、航空、军工等领域。全球范围内氦源主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚等国家,我国氦气95%以上依赖进口。当前国内氦气的前五大供应企业是林德、液空、空气化工、日本岩谷、广钢气体。其他国内气体企业主要通过布局大容量液氦储罐锁定上游氦源,并逐步与中集旗下安科瑞合作,实现液氦储运的自主可控。 电子大宗气体供应核心技术壁垒在于气体纯度与供应的稳定性,供气企业需同时具备大型现场制气业务运营能力与大体量气体纯化技术,具备极高壁垒。下游客户产线对气体纯度、杂质敏感度极高,同时对气体供应量需求较大,因此需要供气企业同时具备大型现场制气业务运营能力与大体量气体纯化技术储备。我们在第四章梳理了外资气体巨头企业及国内广钢气体、金宏气体在电子气体领域的发展。长期看好电子大宗气体国产化替代与业务的持续盈利能力,建议关注国内综合气体供应企业【金宏气体】。 风险提示: 客户履约能力恶化的风险;氦气采购价格上涨、采购量减少等风险;营运资金不足和流动性风险;新增产能利用率较低的风险。 1 电子气体:半导体生产的“血液”,市场需求高速增长 半导体生产的血液,由电子大宗气体与电子特气共同组成 电子气体是运用于电子半导体生产过程中气体的统称。品种繁多,需要在纯度、杂质含量等技术指标上符合特定要求。主要应用于集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏等半导体及电子产品生产领域,按用途分主要包括电子大宗气体和电子特种气体。 电子大宗气体与电子特种气体的主要区别在于气体的品种、气体用量、应用环节、供应模式、合作期限、纯度要求等方面。其中,电子大宗的用量较大,一般要求全时供应,因此常以现场制气的方式由气体公司向半导体企业供应;电子特气品类多但单一用量小,因此采用零售供气方式供应。电子大宗气体和电子特种气体的主要区别如下表所示: 具体来看,电子大宗气体主要由氮气、氦气、氧气、氢气、氩气、二氧化碳等品类构成。其中,氮气作为环境气、保护气、清洁气和运载气,贯穿半导体的整个工艺流程,用气量最大,其余气体品种的用量相对较少。但下游行业客户对电子大宗气体的采购通常是将各类电子大宗气体作为整体项目选择单一供应商长期服务。因此,各类电子大宗气体的市场并不是完全独立的,目前并没有针对各类电子大宗气体单独的市场数据。根据公司电子大宗气体总体规模和公司各类气体的销售情况测算,2021年,氮气占电子大宗气体市场规模的比例约为74.4%,其余气体品种占比约为25.6%。 氦气由于其的理化性质稳定,也被广泛应用于半导体制造、半导体显示、低温超导等领域,并在半导体先进制程中用量更大。但由于我国属于贫氦国家,我国的氦气进口依赖度高达95%以上,我国气体公司主要通过布局氦罐资源来锁定上游氦源。 我国氦气主要依赖进口,通过布局氦罐资源锁定上游氦源。 氦气最初仅供科研使用,随着经济发展,逐渐在下游各领域广泛应用。氦气因其化学稳定性、良好的渗透能力、液化后的极低温度, 被用于运载气、化学气相沉积制程用气、蚀刻机制程用气、泄露测试等。近年来随着电子行业的发展,氦气在电子半导体领域的应用持续增加。2020年,中国用于电子半导体领域的氦气占比超过79%。 氦气在空气中含量仅为约5.2ppmv,目前绝大多数氦气作为开采天然气生产过程中的副产品收集,在世界范围内资源相对有限且不可再生。 2021年,美国地区氦气产能约为7700万标准立方米,全球占比约为48.13%,卡塔尔产能约为5100万标准立方米,全球占比约为31.88%,美国与卡塔尔的合计产能占到全球接近80%,而中国仅占约0.63%,氦气资源几乎完全被美国、卡塔尔等少数国家拥有。 氦气的全球供应生态为:上游气源地的天然气工厂负责氦气开采、提取和纯化精炼等环节,获得原料液氦。原料液氦需要储存于特制的ISO液氦冷箱中,且在储运过程中需要极严苛的技术手段对每个环节实施监测和控制, 保证气体质量及安全,因此中游的储运和下游的销售被少数外资气体垄断。液氦储罐通过海运抵达中国港口,办理入关手续后进行分装,运输过程中气化的气氦增压装入高压管束车,液氦再分装入液氦杜瓦,再通过汽车运输至分销商或者直供用户,分销商进一步分装充入更小的液氦杜瓦或者氦气瓶后再运输至用户。 由此看出,制约氦气储运的核心环节在于液氦储罐的数量,国内气体公司也通过储备液氦储罐来锁定上游氦源。目前液氦储罐的设计和制造主要集中在美、日、德等国的少数企业手中。而由于技术保护、贸易壁垒等方面原因,我国迟迟未能突破批量自产液氦储罐。 2022年5月19日,中集集团旗下中集安瑞科宣布,其控股子公司张家港中集圣达因近日成功自主研发了国内首台40英尺液氦罐式集装箱,该产品按照ASME标准设计制造,通过了BV船级社的液氦低温型式试验和道路运输试验等各项严格测试,并获得了BV船级社产品证书,各项指标性能表现优异,已具备上市条件,填补了国内液氦储运产品的空白。 2023年5月18日,中集安科瑞与金宏气体签订战略合作框架协议,双方将围绕氦气运输一站式解决方案展开战略合作,共同开拓液氦产业链的市场合作机会。根据协议,金宏气体将向中集安瑞科批量采购一批液氦罐箱,用于液氦的存储、运输和分配。通过本次战略合作框架协议的签订,双方将建立深入交流和沟通机制,充分发挥各自优势,打造更完善一站式氦气进口产业链,助推国内氦气自主可控,打破外资垄断局面。 由于气源地高度集中、供应链高度垄断等特点,气源地产能、地缘政治、海运设施、天气因素、海关政策等因素的细微变动,均可能导致氦气供应稳定性的剧烈波动,价格波动受供给影响较大。2021年7月,美国土地管理局下属大型氦浓缩厂开始了为期4个月的检修,氦气供应市场开始出现了紧张情绪。 2022年2至3月,卡塔尔实施氦气工厂维护,减少产量,加之2022年2月开始的俄乌冲突导致俄罗斯阿穆尔气源地供气延迟,进一步加剧了供应紧张形势。2022年,国内氦气进口价格出现明显上涨。后续随着进口渠道的不断拓展,氦气产品进口量不断增加,卡塔尔、北美、俄罗斯等地氦气货源不断涌入国内市场,氦气价格开始逐步下行,回落至1400-1500元/瓶的价格区间。后市氦气价格或将呈现出稳中下行的情形。 中国属于贫氦国家,且国内气源勘察起步晚、程度低,只开展了一些综合性的调查研究,针对性的钻探工作较少。近年调查研究发现,中国氦气资源分布广泛、层位众多,分区分带富集特征明显,具有良好的资源潜力。目前,全球范围内已探明的具有工业开发利用价值且具有较大规模储量的富氦天然气藏均位于板内及边缘隆起带上,中国西部塔里木、四川、鄂尔多斯、柴达木等大型叠合盆地边缘隆起发育,已发现多个富氦天然气藏,具有广阔的勘探前景。但目前看,受限于缺少针对性的钻探工作,我国氦气提取成极高、经济价值有限,目前国内工业用氦进口依存度高达95%以上。 2020年,我国氦气进口主要来自林德、法液空、空气化工等六大外资企业。其中,2020年3月,广钢气体取得了林德气体和普莱克斯合并时国家反垄断要求剥离的氦气业务,其上游气源主要包括澳大利亚达尔文、卡塔尔、俄罗斯阿穆尔等,2020年,广钢气体在国内市场份额达到10.1%,是第五大氦气供应公司。 电子大宗市场规模持续提升,在集成电路制造领域应用广泛 TMT领域飞速发展,铸就电子大宗气体高成长赛道。在5G、人工智能、物联网等终端应用的带动下,集成电路制造技术从遵循摩尔定律到超越摩尔定律发展,先进技术节点取得的突破性进展,对上游诸如电子大宗气体等半导体材料的需求与日俱增。根据TECHCET数据,全球电子气体市场规模由2017年的51.77亿美元增长至2021年的62.51亿美元,预计2025年全球电子气体市场规模将超过80亿美元,CAGR达5.70%;其中,全球电子大宗气体市场规模由2017年的14.86亿美元增长到2021年的17.13亿美元,预计2025年全球电子大宗气体市场规模将超过20亿美元,CAGR达4.05%。 在国家政策的支持下,国内电子气体产业初具规模。随着产业发展所需配套技术、原料、工程越来越成熟,人才储备和知识产权布局收效明显,我国电子气体产品不断得到下游客户的广泛认可,这在根本上提高了实现材料本地化发展的源动力。此外,结合本地化物流、仓储、服务等优势,推动了我国半导体产业自主、快速发展。随着全球半导体产业链向国内转移,我国电子气体市场规模增速为全球电子气体增速2倍。根据SEMI数据,我国电子气体市场规模由2017 年的168.3亿元增长至2021年的281.8亿元,预计2025年将增长至438.6亿元,CARE达12.72%。其中,电子大宗气体市场规模由2017年的59亿元增长到2021年的86亿元,预计2025年中国电子大宗气体市场规模将超过122亿元,CAGR达9.51%。 电子大宗气体下游应用领域包括集成电路制造、半导体显示、 光纤通信等行业。电子大宗气体和电子特种气体在电子半导体领域的用量可通过在成本的占比计算。在集成电路制造、半导体显示等生产环节更多、生产要求更严苛、制程更先进的细分领域,电子大宗气体占全部气体成本的比例更高。具体情况如下: 电子大宗气体供应外资巨头占主导地位,国内大型气体公司崭露头角 随着全球经济发展,下游行业需求驱动,全球电子大宗气体市场规模的不断扩大,逐渐形成了如林德气体、液化空气、空气化工等全球性的外资气体公司。外资气体公司拥有百年技术及市场积累,同时通过并购整合,已成为全球主要工业气体供应商。国内市场方面,外资气体公司在中国工业气体市场进入较早,凭借全球的业务布局及先进的技术,在一定时期内主导了中国电子大宗气体的市场供应。 随着国内气体公司在设备、技术、服务、团队上的不断发展与积累完善,国内气体公司逐渐在电子大宗气体领域获得下游客户的认可。2018年广钢气体拿到了第一单电子大宗气体现场制气项目,后我国在电子大宗气体领域逐渐打破外资垄断的局面,在国内电子半导体领域新建配套电子大宗气站的项目中形成以林德气体、液化空气、空气化工三大外资气体公司与广钢气体“3+1”的竞争局面。根据广钢气体招股说明书,自2018年公司中标第一单电子大宗气体现场制气项目起至 2022年9月,在国内电子半导体领域新建配套电子大宗气站的项目中,公司中标产能占比达到25.4%,排名第一;其中,在2022年1-9月新建配套电子大宗气站的项目中,公司中标产能占比高达 48.2%。 存量市场方面,根据SEMI统计,2022年我国电子大宗气体市场规模约为95亿元,根据广钢气体2022年年报披露数据,电子大宗气体板块营业收入达到9.67亿元,市占率超10%。此外,金宏气体也与2021年11月拿下北方集成创新中心12亿电子大宗气体订单,并于2023年4月拿下无锡华润上华8.5亿电子大宗气体订单,开启了成熟晶圆代工厂的电子大宗气体业务。目前金宏气体已签电子大宗气体订单总额也已超过40亿元人民币。未来随着国内企业逐渐在技术、团队、服务上不断完善,未来国内电子大宗市场中国产化率将进一步提升。 2 电子大宗气体以现场制气方式生产供应,向客户收取固定气价与变动气价 电子大宗气体多采用现场制气方式供应,持续盈利性强 由于半导体客户对电子大宗气体供应稳定性及使用需求量要求较大,多采用现场制气的方式供应,项目持续盈利能力强。不同气体种类及气体用量决定了其的供应方式,对于用气规模小的客户可采用零售方式供应,气体公司一般需要自建物流体系并获取危化品运输相关资质,通过车队将气瓶或储罐运输至客户端。晶圆厂及显示面板等半导体及泛半导体领域客户对气体需求稳定且用气量较大,瓶装供气方式无法满足客户需求,一般采用现场制气模式。 零售供气-瓶装气: 对于用气需求量小的客户,气体供应商将从上游采购或自产的气体利用自身分装设备经过充装等工艺分装在气瓶、杜瓦瓶或不同容积的气瓶中。受到运输成本的制约,瓶装气的销售半径一般不超过50公里,因此瓶装气市场呈现出小而散的区域性特征。绝大多数分散在各地的气体充装站主要是以将业态气体气化并充装为主,自身不生产气体,大多从上游如杭氧、盈德等大型气体&设备厂家购买。 零售供气-储槽气: 对于用气量中等的客户,可采用储槽气的方式供应。使用专用的低温业态储罐包装容器将气体分装,供客户按需气化使用。在物流运输方面,一般采用槽车进行运输补充,因此可以摊薄运输成本,销售半径扩展到200公里左右,但也具有一定的区域性特征。液态气体模式初期投入相对较大,进入门槛高,市场集中度高于瓶装气体。 现场制气: 现场制气模式由气体供应商投建制气设备,并负责全期用气服务管理,前期投入最大,市场集中度最高。现场制气项目公司和客户会依据用气需求、设备建设投入、当地气价、回收期等因素签订一个10-20年照付不议协议,收入分为固定收费以及变动气费。由于现场制气模式合同期较长且项目期间的气费照付不议,因此合同期间能够保证供应稳定的现金流入,增强了业务的抗周期属性。 由钢瓶气到现场制气,公司对于单体项目的供应量逐步增加,而对于项目的管理密度则逐渐降低。 未来电子大宗气体或将转化为气体岛模式供应,兼具规模与成本双重优势 目前,电子大宗气体供应仍以一对一的现场制气模式为主, 未来将逐渐从一对一供应演化为一对多供应的气体岛模式,为整个产业园区内多企业同时提供电子大宗气体管道供应服务。气体岛可以为产业园区提供大量且高稳定性的电子大宗气体,通过规模化生产有效降低产业园区内重复投资和生产成本,并通过园区内闭环运行,降低运输风险和成本,为产业园区气体需求提供保障,具备规模和成本双重优势。 现场制气业务收取固定收费和变动气费,项目制特征明显 通常对于集成电路制造、半导体显示等客户的新建产线,需要长期、稳定、持续、大量的气体供应,一般采用现场制气模式。现场制气模式下,与客户签订的合同期限通常在15年以上,收费方式一般包括固定收费和变动气费,其中,固定收费为每月固定收取的基本费用,是供气系统的整体收费;变动气费根据客户使用量与各类气体单价确定。各项目的定价系根据项目投资规模、水电费的承担方式、商务谈判等情况综合确定,各项目间不具有可比性。因此,现场供气模式具有明显的项目制特征。 3 气体供应关键在于气体纯度与稳定性,供气企业且需具备现场制气运营能力 供气企业需同时具备现场制气运营能力与大体量气体纯化技术,进入壁垒极高 随着下游集成电路客户晶圆尺寸不断提高,制程技术从14 nm提升至7 nm,气体纯度及杂质含量百万分之一的细微波动都会对整条生产线产品的良率造成不利影响,若供气阶段中出现气体纯度波动、短供、断供,甚至会影响到价值百亿的产线安全,试错代价极大,因此客户对于气体供应企业在供气稳定性、可靠性、一致性以及气体纯度都有着非常严格的要求。此外气体供应上,客户对于气体规模也有较高的需求,一般以超高纯氮气为标准的需求量至少在10000 Nm3/h以上。 综上,发展电子大宗气体业务需要企业在大体量现场制气运营领域有长时间的技术、团队、服务的积累,同时需要具备极高的气体纯化技术与全时气体供应能力,保证气体纯度的一致性与供应的稳定性。因此只有同时具备现场制气业务运营经验与大体量气体纯化技术的企业才更能够顺利通过下游半导体领域客户的验证,并与客户建立超强客户黏性。而对于能够同时供应电子特气的企业,深度发展电子大宗气体业务也能够一定程度上帮助公司导入电子特气产品,实现全方位的电子气体供应。 超高纯电子大宗气体生产路径 氮气作为环境气、保护气、清洁气和运载气, 贯穿半导体的整个工艺流程,用气量最大,约占到全部电子大宗气体用量的90%以上。在电子大宗气体现场制气项目中, 一般通过现场安装的空分设备制备分离氧气、氮气、氩气、二氧化碳等气体,后续经多次纯化后通过管道输送至客户产线。 具体来看,空气经过压缩过滤装置后、经历预冷、前置净化、换热、气体精馏等系统得到分离的氮气,再经过后置纯化通过管道输送至客户产线。空气分离得到的以及通过液体槽车或管束车(氢气和二氧化碳为主,其中氢气可采用尾气提纯方式制备或煤裂解制氢;二氧化碳一般采用尾气提纯方式制备)运送到现场的氧气、氩气、二氧化碳、氙氪混合气、氢气等经过后置纯化后,通过供气管道向客户工厂输送。 产线配备全时在线气体供应装置,通过独特的多回路预设快开设计,实现0-100%自动柔性无缝补给,保证超高纯气体全时在线供应,达到高可靠性的运行目标,避免因气体断供、短供或波动对客户生产造成的损失。 电子大宗气体工艺流程如下图所示: 目前,电子半导体产业对于电子大宗气体的核心需求之一即为超高纯度,要求杂质含量控制到ppb级。各气体企业通过超高纯复合纯化技术以满足客户要求的品质。根据广钢气体招股说明书,其超高纯复合纯化技术主要包括前置净化技术、多级精馏技术、后置纯化技术,具体如下表所示。 针对客户的不同用量需求,各家企业在制备氮气时也开发了不同的净化系统。对于小规模或爬坡阶段的供气需求,广钢气体自主研发了“Fast-N”系列制氮装置,通过后置纯化系统,实现最终产品杂质含量控制在1ppbv以内的目标,并通过撬装模块化设计,具备占地面积小、能耗低、交付时间短等特点。外资气体公司也开发了相应的标准系列制氮装置。 对于大规模用气需求客户,林德集团开发了“Spectra”系列、法国液空开发了“TN/TNY/TNLAR”系列、空气化工开发了“TCN”系列中大型超高纯制氮装置,最低供气量为7000Nm3/h,广钢气体自主研发了“Super-N”系列制氮装置,在供气规模在5000Nm3/h及以上时,能够不通过后置纯化系统即可直接产出杂质含量控制在1ppbv以内的氮气,满足客户多样化的用气需求。 氦气生产路径 氦气在空气中含量仅为约5.2ppmv,目前绝大多数氦气作为开采天然气生产过程中的副产品收集,在世界范围内资源相对有限且不可再生,目前全球氦源主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯等国家,我国氦气主要依赖进口。天然气分离法的技术路线从大类上分为深冷法和非低温法2类。深冷法为粗氦提取应用最广泛且经济有效的提氦方法,约90%的氦气通过深冷法制取。近年常温法提氦(多级变压吸附、多级膜、膜法+ 多级变压吸附)研发也已获得成功,并逐步投入使用。但由于氦气的大规模运输和特殊用途对气体纯度的需求,必须对粗氦进行精制和液化,但变压吸附法功耗高,工艺复杂,不适合大规模提氦。深冷法也是氦气液化和运输的最佳方案。 经由进口的原料液氦还需要经过4K温区液氦冷箱冷却、4K温区超低温储运、换热气化、超高压压缩增压以及循环回收纯化等工艺,最后制成液体和气体形态的氦气产品交付至客户。具体的工艺流程如下图所示: 4 主要电子大宗气体供应企业梳理 德国林德 林德集团(Linde),简称林德,是全球领先的气体和工程集团,于1879年成立,1992年在纽交所上市,2018年与普莱克斯合并,是工业气体、工艺与特种气体的全球领先供应商,所生产的工业气体应用于各种领域,从医院用氧到用于电子行业的高纯及特种气体,再到用于清洁能源的氢气等。 林德气体业务遍布全球,分、子公司遍及全球100多个国家,是全球领先的气体和工程集团,亚太市场也是其增长最快的市场。作为率先进入中国的国际气体公司,也是最早进入中国的、布局最多的气体行业外资巨头。2022年中国销售收入达到26.43亿美元。林德气体已成为中国最大的气体供应和工程企业之一,服务于化工、石化、冶金、制造、电子、食品和医疗等领域。2022年亚太地区终端市场中化工能源占比最大,约为25%。电子领域占比也较多,为21%。 林德气体于20世纪80年代涉足电子特种气体领域,并自2000年以后陆续对 MNS NIPPO Sanso、Spectra Gases、The BOC Group、Air Liquide Korea、Praxair完成并购,在扩大业务体量和客户资源的同时,气体技术也得到了进一步完善。2022年,林德集团的研发支出为1.43亿美元,以创新的工艺技术来保持核心竞争力。2022年林德集团在亚太的气体销售收入达到66.72亿美元。其中电子领域占比21%。根据中国电子大宗气体的规模与电子气体规模,得到电子大宗气体占电子气体的总体比例为54.60%,结合当期的美元汇率,得到2022年林德集团在亚太地区电子大宗气体收入约为54.85亿元。 法国液空 法国液化空气成立于1902年,是世界上最大的工业气体和医疗气体以及相关服务的供应商之一,在七十多个国家开展业务。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。2022年主营业务收入中欧洲市场占比最大,为40%。亚太地区占比约为20%。2022年法国液空在亚太地区的终端应用比例中,电子领域占比较大,为34%。 液化空气在中国主要从事工业及医用气体的运营、设计和制造空分装置以及建造制氢工厂等业务。对于不断发展的半导体和平板显示器领域,液化空气目前在中国设有近90家工厂,遍布40多个城市,产品可以覆盖半导体生产的各个主要过程。 1985年法国液空电子半导体市场发展的机遇,开始研发生产极高纯度电子气体,包括了用于钝化芯片加工过程的运载气体和直接用于半导体制造的特种气体。从2007年开始,法国液空变更了运行体系,在公司创设了四大商业职能部门并沿用至今:大工业企业生产部门、产业客户零售部门、医疗健康部门和电子气体部门。大工业部门是高资本密集度产业,法国液空与化工、冶金和能源工业企业建立长期合作关系,协同其工业生产,利用管道运输或储存基地的形式提供气体。而产业客户为零售需求者,受众较广产品种类繁多,定制化程度高。医疗特种气体是受到严格监管的部门,主要面向广大患者,销售区域比较密集。 美国空气化工 美国空气化工成立于1940年,是全球第三大气体供应商,于1987年进入中国市场,为医药、电子、石油、化工等各行业大量的本地和跨国企业客户提供产品和服务,是全球最大的氢气、氮气供应商。同时也是一家全球领先的液化天然气工艺技术和设备供应商。2022年美国空气化工在中国地区的气体收入为20.32亿美元,假设其电子领域终端市场占比为9%,中国电子大宗气体占电子气体比例为54.6%。根据汇率换算,得到2022年美国空气化工电子大宗气体业务收入为7.16亿美元。 美国空气化工公司是电子特种气体行业的先驱。1990年代APD公司就将最早用于激光武器的三氟化氮用于半导体工业中性能优异的腔室清洗材料,并在这一领域成为全球领先的生产商。公司生产的氮,氢和氩等工业气体,氖,氪和氙等稀有气体在电子和半导体行业都广泛应用。 在半导体领域,美国空气化工一直致力于成为全球半导体制造商领头者。公司向客户提供一系列超高纯度载气,设备及服务,可帮助实现高标准、稳定可靠的半导体制造工艺。多种供应模式,包括现场生产,大宗供应和Microbulk供应。还包括高纯度载气,包括氮气,氧气,氢气,氦气和氩气,超高纯度工艺气体,稀有气体及混合气体。公司设计,制造和安装所有相关设备,按时满足需求的出色记录,并且是全球安全记录最佳的化工企业之一。 日本酸素 日本酸素控股创立于1910年,2001年在东京证券交易所上市。是日本最大工业气体制造商,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。原本日本大阳日酸,于2020年10月改制为控股公司体制,更名为日本酸素控股株式会社。2022财年,日本酸素实现营业收入9571亿日元。 日本酸素从20世纪70年代就开始针对半导体市场的需求,不断实现高纯度气体的国产化,2022年电子行业收入占主营业务收入18%。公司一直为全球半导体、液晶、化合物半导体贡献力量,在精制高纯度气体技术方面、气体的清洁填充技术方面、安全环保技术等方面在全球处于领先地位。 广钢气体 广钢气体成立于2004年,是一家国内领先的电子大宗气体综合服务商,是国务院“科改示范企业”及广州市国资委重点混合所有制改革项目企业。公司的主营业务是研发、生产和销售以电子大宗气体为核心的工业气体。具有全方位、自主可控的气体供应体系,专业和能力涵盖从气体制备装置的设计到投产运行、气体储运、数字化运行、气体应用解决方案等全部环节,为客户提供现场制气、零售供气等综合服务。 公司拥有齐全的产品线,包括氮气、氦气、氧气、氢气、氩气、二氧化碳等气体品种,广泛应用于集成电路制造、半导体显示、光纤通信等电子半导体领域以及能源化工、有色金属、机械制造等通用工业领域,具有明确且可观的市场前景。公司主营业务包括电子大宗气体和通用工业气体,其中2022年电子大宗气体占总体业务的68.49%。主营业务收入中,半导体显示、电子设备及材料终端市场占比较大,分别为37%和19%。公司自2018年拿下第一单电子大宗气体订单后,在下游客户新建配套电子大宗气站的项目中中标率弯道超车,成为国内第一。 2023年7月4日,证监会已经同意广钢气体首次公开发行股票并在科创板上市的注册申请。 金宏气体 金宏气体成立于1999年,是一家专业从事气体研发、生产、销售和服务的环保集约型综合气体供应商。公司目前已初步建立品类完备、布局合理、配送可靠的气体供应和服务网络,能够为客户提供特种气体、大宗气体和天然气三大类100多个气体品种。公司主要产品应用于集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏、医疗健康、节能环保、新材料、新能源、高端装备制造等众多领域,是发展先进制造业的重要原材料,其中的超纯氨、高纯氢、高纯氧化亚氮、硅烷混合气、八氟环丁烷等电子特种气体以及电子级的氧、氮是电子半导体领域不可或缺的关键原材料。2023年一季度,金宏气体中特种气体和大宗气体各占比48.8%、41.32%。下游客户比例中半导体行业占比最大,为21.66%;其次是高端装备制造,占比13.50%。 金宏气体以大宗气体医用氧起家,后续战略布局切入电子特气业务,致力于电子特气国产化,逐步实现超纯氨、高纯氧化亚氮、电子级正硅酸乙酯、高纯二氧化碳等一系列产品的进口替代。2010年公司在电子特气领域取得了突破性进展后,利用半导体客户对多品种气体产品及专业气体运维的需求,以多品种特种气体为敲门砖,积极拓展电子大宗气体,逐渐成为客户的多品种气体供应商及气体设备运维服务提供商。 电子大宗气体业务逐步弱化周期性,现场制气模式带来稳定现金流,未来现场制气模式有较大提升空间。公司于2021年11月拿到北方集成创新中心12亿元,为期15年的订单,供应氮气、氢气、氧气等电子大宗气体,公司的首个电子大宗气体业务证明了公司通过电子特气业务进入电子大宗气业务战略获得成功,开启了电子大宗气体这一宽广的新业务领域。此后,公司接连签订了广东芯粤能、广东光大集团、厦门天马、无锡华润上华的电子大宗气体订单,当前订单总金额超40亿元。 5 风险提示 客户履约能力恶化的风险 电子大宗气体主要以现场制气方式供应,现场制气模式下,行业内公司与客户签订长期供气协议,并在客户现场或邻近场地建设制气装置,若客户履约能力恶化,公司相关资产的经济效益将低于预期,出现减值迹象。 氦气采购价格上涨、采购量减少等风险 未来若全球或部分国家、地区的贸易政策、地缘政治、监管政策等发生重大不利变化,可能导致气源地发生不可抗力因素,行业内公司氦气进口无法持续或进口量不达预期、氦气采购价格上涨、氦气合同权益摊销费用增加或出现减值等,将对公司经营规模和业绩产生不利影响。 营运资金不足和流动性风险 电子大宗气体业务属于重资产行业,随着业务规模和新建项目的持续大额投入,若公司不能有效管理资金,发生客户回款情况严重恶化、或融资渠道有限而不能及时进行融资等,将可能导致公司营运资金不足、项目无法如期建设、无法偿还到期债务的流动性风险。 新增产能利用率较低的风险 随着行业内公司业务规模的扩大,新建供气装置、购入液氦冷箱、提升自有运力,公司固定资产及在建工程规模将逐年增加。若项目投产后,现场制气客户用气量不及预期或自建工厂市场开拓不足,可能导致产能利用率较低,将会对公司业绩造成不利影响。 证券投资评级与免责声明 国信证券投资评级 分析师承诺 作者保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于本人的职业理解,通过合理判断并得出结论,力求客观、公正,结论不受任何第三方的授意、影响,特此声明。 风险提示 本报告版权归国信证券股份有限公司(以下简称“我公司”)所有,仅供我公司客户使用。未经书面许可任何机构和个人不得以任何形式使用、复制或传播。任何有关本报告的摘要或节选都不代表本报告正式完整的观点,一切须以我公司向客户发布的本报告完整版本为准。本报告基于已公开的资料或信息撰写,但我公司不保证该资料及信息的完整性、准确性。本报告所载的信息、资料、建议及推测仅反映我公司于本报告公开发布当日的判断,在不同时期,我公司可能撰写并发布与本报告所载资料、建议及推测不一致的报告。我公司或关联机构可能会持有本报告中所提到的公司所发行的证券头寸并进行交易,还可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务服务。我公司不保证本报告所含信息及资料处于最新状态;我公司将随时补充、更新和修订有关信息及资料,但不保证及时公开发布。 本报告仅供参考之用,不构成出售或购买证券或其他投资标的要约或邀请。在任何情况下,本报告中的信息和意见均不构成对任何个人的投资建议。任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。投资者应结合自己的投资目标和财务状况自行判断是否采用本报告所载内容和信息并自行承担风险,我公司及雇员对投资者使用本报告及其内容而造成的一切后果不承担任何法律责任。 证券投资咨询业务的说明 本公司具备中国证监会核准的证券投资咨询业务资格。证券投资咨询业务是指取得监管部门颁发的相关资格的机构及其咨询人员为证券投资者或客户提供证券投资的相关信息、分析、预测或建议,并直接或间接收取服务费用的活动。 证券研究报告是证券投资咨询业务的一种基本形式,指证券公司、证券投资咨询机构对证券及证券相关产品的价值、市场走势或者相关影响因素进行分析,形成证券估值、投资评级等投资分析意见,制作证券研究报告,并向客户发布的行为。
国信证券化工团队 杨林 CPA 执业证号S0980520120002 张歆钰 执业证号S0980123050087 刘子栋 执业证号S0980521020002 余双雨 执业证号S0980123040104 薛聪 执业证号S0980520120001 张玮航 执业证号S0980522010001 王新航 执业证号S0980123070037 【金宏气体|深度报告:加速布局电子特气,打造国内领先的综合气体供应商】-国信证券 【电子特气行业分析框架 |行业专题】-国信证券 报告摘要 国信化工观点: 市场规模稳步提升,现场制气业务模式带来稳定现金流入。2022年国内电子大宗气体市场规模为95亿元,预计2025年达到122亿元,年均复合增速达8.7%。电子大宗气体供应模式以现场制气为主,气体供应企业与客户签订15年以上照付不议协议,带来稳定现金流入,持续盈利性强,弱化了业务的周期属性。 外资气体巨头占据国内电子大宗气体供应主导地位,国内企业逐渐崭露头角。国内电子大宗气体主要由林德集团、液化空气、空气化工供应。2018年广钢气体拿下了首单电子大宗气体业务,此后在下游客户新建配套电子大宗气站的项目中中标率弯道超车,成为国内第一。国内金宏气体等公司也在近几年逐渐拿下多笔电子大宗气体订单,国内气体企业逐渐在电子大宗气体业务崭露头角。 我国氦气主要依赖进口,气体企业通过布局氦罐资源锁定上游氦源。由于氦气稳定的理化性质,被广泛运用于电子、航空、军工等领域。全球范围内氦源主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚等国家,我国氦气95%以上依赖进口。当前国内氦气的前五大供应企业是林德、液空、空气化工、日本岩谷、广钢气体。其他国内气体企业主要通过布局大容量液氦储罐锁定上游氦源,并逐步与中集旗下安科瑞合作,实现液氦储运的自主可控。 电子大宗气体供应核心技术壁垒在于气体纯度与供应的稳定性,供气企业需同时具备大型现场制气业务运营能力与大体量气体纯化技术,具备极高壁垒。下游客户产线对气体纯度、杂质敏感度极高,同时对气体供应量需求较大,因此需要供气企业同时具备大型现场制气业务运营能力与大体量气体纯化技术储备。我们在第四章梳理了外资气体巨头企业及国内广钢气体、金宏气体在电子气体领域的发展。长期看好电子大宗气体国产化替代与业务的持续盈利能力,建议关注国内综合气体供应企业【金宏气体】。 风险提示: 客户履约能力恶化的风险;氦气采购价格上涨、采购量减少等风险;营运资金不足和流动性风险;新增产能利用率较低的风险。 1 电子气体:半导体生产的“血液”,市场需求高速增长 半导体生产的血液,由电子大宗气体与电子特气共同组成 电子气体是运用于电子半导体生产过程中气体的统称。品种繁多,需要在纯度、杂质含量等技术指标上符合特定要求。主要应用于集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏等半导体及电子产品生产领域,按用途分主要包括电子大宗气体和电子特种气体。 电子大宗气体与电子特种气体的主要区别在于气体的品种、气体用量、应用环节、供应模式、合作期限、纯度要求等方面。其中,电子大宗的用量较大,一般要求全时供应,因此常以现场制气的方式由气体公司向半导体企业供应;电子特气品类多但单一用量小,因此采用零售供气方式供应。电子大宗气体和电子特种气体的主要区别如下表所示: 具体来看,电子大宗气体主要由氮气、氦气、氧气、氢气、氩气、二氧化碳等品类构成。其中,氮气作为环境气、保护气、清洁气和运载气,贯穿半导体的整个工艺流程,用气量最大,其余气体品种的用量相对较少。但下游行业客户对电子大宗气体的采购通常是将各类电子大宗气体作为整体项目选择单一供应商长期服务。因此,各类电子大宗气体的市场并不是完全独立的,目前并没有针对各类电子大宗气体单独的市场数据。根据公司电子大宗气体总体规模和公司各类气体的销售情况测算,2021年,氮气占电子大宗气体市场规模的比例约为74.4%,其余气体品种占比约为25.6%。 氦气由于其的理化性质稳定,也被广泛应用于半导体制造、半导体显示、低温超导等领域,并在半导体先进制程中用量更大。但由于我国属于贫氦国家,我国的氦气进口依赖度高达95%以上,我国气体公司主要通过布局氦罐资源来锁定上游氦源。 我国氦气主要依赖进口,通过布局氦罐资源锁定上游氦源。 氦气最初仅供科研使用,随着经济发展,逐渐在下游各领域广泛应用。氦气因其化学稳定性、良好的渗透能力、液化后的极低温度, 被用于运载气、化学气相沉积制程用气、蚀刻机制程用气、泄露测试等。近年来随着电子行业的发展,氦气在电子半导体领域的应用持续增加。2020年,中国用于电子半导体领域的氦气占比超过79%。 氦气在空气中含量仅为约5.2ppmv,目前绝大多数氦气作为开采天然气生产过程中的副产品收集,在世界范围内资源相对有限且不可再生。 2021年,美国地区氦气产能约为7700万标准立方米,全球占比约为48.13%,卡塔尔产能约为5100万标准立方米,全球占比约为31.88%,美国与卡塔尔的合计产能占到全球接近80%,而中国仅占约0.63%,氦气资源几乎完全被美国、卡塔尔等少数国家拥有。 氦气的全球供应生态为:上游气源地的天然气工厂负责氦气开采、提取和纯化精炼等环节,获得原料液氦。原料液氦需要储存于特制的ISO液氦冷箱中,且在储运过程中需要极严苛的技术手段对每个环节实施监测和控制, 保证气体质量及安全,因此中游的储运和下游的销售被少数外资气体垄断。液氦储罐通过海运抵达中国港口,办理入关手续后进行分装,运输过程中气化的气氦增压装入高压管束车,液氦再分装入液氦杜瓦,再通过汽车运输至分销商或者直供用户,分销商进一步分装充入更小的液氦杜瓦或者氦气瓶后再运输至用户。 由此看出,制约氦气储运的核心环节在于液氦储罐的数量,国内气体公司也通过储备液氦储罐来锁定上游氦源。目前液氦储罐的设计和制造主要集中在美、日、德等国的少数企业手中。而由于技术保护、贸易壁垒等方面原因,我国迟迟未能突破批量自产液氦储罐。 2022年5月19日,中集集团旗下中集安瑞科宣布,其控股子公司张家港中集圣达因近日成功自主研发了国内首台40英尺液氦罐式集装箱,该产品按照ASME标准设计制造,通过了BV船级社的液氦低温型式试验和道路运输试验等各项严格测试,并获得了BV船级社产品证书,各项指标性能表现优异,已具备上市条件,填补了国内液氦储运产品的空白。 2023年5月18日,中集安科瑞与金宏气体签订战略合作框架协议,双方将围绕氦气运输一站式解决方案展开战略合作,共同开拓液氦产业链的市场合作机会。根据协议,金宏气体将向中集安瑞科批量采购一批液氦罐箱,用于液氦的存储、运输和分配。通过本次战略合作框架协议的签订,双方将建立深入交流和沟通机制,充分发挥各自优势,打造更完善一站式氦气进口产业链,助推国内氦气自主可控,打破外资垄断局面。 由于气源地高度集中、供应链高度垄断等特点,气源地产能、地缘政治、海运设施、天气因素、海关政策等因素的细微变动,均可能导致氦气供应稳定性的剧烈波动,价格波动受供给影响较大。2021年7月,美国土地管理局下属大型氦浓缩厂开始了为期4个月的检修,氦气供应市场开始出现了紧张情绪。 2022年2至3月,卡塔尔实施氦气工厂维护,减少产量,加之2022年2月开始的俄乌冲突导致俄罗斯阿穆尔气源地供气延迟,进一步加剧了供应紧张形势。2022年,国内氦气进口价格出现明显上涨。后续随着进口渠道的不断拓展,氦气产品进口量不断增加,卡塔尔、北美、俄罗斯等地氦气货源不断涌入国内市场,氦气价格开始逐步下行,回落至1400-1500元/瓶的价格区间。后市氦气价格或将呈现出稳中下行的情形。 中国属于贫氦国家,且国内气源勘察起步晚、程度低,只开展了一些综合性的调查研究,针对性的钻探工作较少。近年调查研究发现,中国氦气资源分布广泛、层位众多,分区分带富集特征明显,具有良好的资源潜力。目前,全球范围内已探明的具有工业开发利用价值且具有较大规模储量的富氦天然气藏均位于板内及边缘隆起带上,中国西部塔里木、四川、鄂尔多斯、柴达木等大型叠合盆地边缘隆起发育,已发现多个富氦天然气藏,具有广阔的勘探前景。但目前看,受限于缺少针对性的钻探工作,我国氦气提取成极高、经济价值有限,目前国内工业用氦进口依存度高达95%以上。 2020年,我国氦气进口主要来自林德、法液空、空气化工等六大外资企业。其中,2020年3月,广钢气体取得了林德气体和普莱克斯合并时国家反垄断要求剥离的氦气业务,其上游气源主要包括澳大利亚达尔文、卡塔尔、俄罗斯阿穆尔等,2020年,广钢气体在国内市场份额达到10.1%,是第五大氦气供应公司。 电子大宗市场规模持续提升,在集成电路制造领域应用广泛 TMT领域飞速发展,铸就电子大宗气体高成长赛道。在5G、人工智能、物联网等终端应用的带动下,集成电路制造技术从遵循摩尔定律到超越摩尔定律发展,先进技术节点取得的突破性进展,对上游诸如电子大宗气体等半导体材料的需求与日俱增。根据TECHCET数据,全球电子气体市场规模由2017年的51.77亿美元增长至2021年的62.51亿美元,预计2025年全球电子气体市场规模将超过80亿美元,CAGR达5.70%;其中,全球电子大宗气体市场规模由2017年的14.86亿美元增长到2021年的17.13亿美元,预计2025年全球电子大宗气体市场规模将超过20亿美元,CAGR达4.05%。 在国家政策的支持下,国内电子气体产业初具规模。随着产业发展所需配套技术、原料、工程越来越成熟,人才储备和知识产权布局收效明显,我国电子气体产品不断得到下游客户的广泛认可,这在根本上提高了实现材料本地化发展的源动力。此外,结合本地化物流、仓储、服务等优势,推动了我国半导体产业自主、快速发展。随着全球半导体产业链向国内转移,我国电子气体市场规模增速为全球电子气体增速2倍。根据SEMI数据,我国电子气体市场规模由2017 年的168.3亿元增长至2021年的281.8亿元,预计2025年将增长至438.6亿元,CARE达12.72%。其中,电子大宗气体市场规模由2017年的59亿元增长到2021年的86亿元,预计2025年中国电子大宗气体市场规模将超过122亿元,CAGR达9.51%。 电子大宗气体下游应用领域包括集成电路制造、半导体显示、 光纤通信等行业。电子大宗气体和电子特种气体在电子半导体领域的用量可通过在成本的占比计算。在集成电路制造、半导体显示等生产环节更多、生产要求更严苛、制程更先进的细分领域,电子大宗气体占全部气体成本的比例更高。具体情况如下: 电子大宗气体供应外资巨头占主导地位,国内大型气体公司崭露头角 随着全球经济发展,下游行业需求驱动,全球电子大宗气体市场规模的不断扩大,逐渐形成了如林德气体、液化空气、空气化工等全球性的外资气体公司。外资气体公司拥有百年技术及市场积累,同时通过并购整合,已成为全球主要工业气体供应商。国内市场方面,外资气体公司在中国工业气体市场进入较早,凭借全球的业务布局及先进的技术,在一定时期内主导了中国电子大宗气体的市场供应。 随着国内气体公司在设备、技术、服务、团队上的不断发展与积累完善,国内气体公司逐渐在电子大宗气体领域获得下游客户的认可。2018年广钢气体拿到了第一单电子大宗气体现场制气项目,后我国在电子大宗气体领域逐渐打破外资垄断的局面,在国内电子半导体领域新建配套电子大宗气站的项目中形成以林德气体、液化空气、空气化工三大外资气体公司与广钢气体“3+1”的竞争局面。根据广钢气体招股说明书,自2018年公司中标第一单电子大宗气体现场制气项目起至 2022年9月,在国内电子半导体领域新建配套电子大宗气站的项目中,公司中标产能占比达到25.4%,排名第一;其中,在2022年1-9月新建配套电子大宗气站的项目中,公司中标产能占比高达 48.2%。 存量市场方面,根据SEMI统计,2022年我国电子大宗气体市场规模约为95亿元,根据广钢气体2022年年报披露数据,电子大宗气体板块营业收入达到9.67亿元,市占率超10%。此外,金宏气体也与2021年11月拿下北方集成创新中心12亿电子大宗气体订单,并于2023年4月拿下无锡华润上华8.5亿电子大宗气体订单,开启了成熟晶圆代工厂的电子大宗气体业务。目前金宏气体已签电子大宗气体订单总额也已超过40亿元人民币。未来随着国内企业逐渐在技术、团队、服务上不断完善,未来国内电子大宗市场中国产化率将进一步提升。 2 电子大宗气体以现场制气方式生产供应,向客户收取固定气价与变动气价 电子大宗气体多采用现场制气方式供应,持续盈利性强 由于半导体客户对电子大宗气体供应稳定性及使用需求量要求较大,多采用现场制气的方式供应,项目持续盈利能力强。不同气体种类及气体用量决定了其的供应方式,对于用气规模小的客户可采用零售方式供应,气体公司一般需要自建物流体系并获取危化品运输相关资质,通过车队将气瓶或储罐运输至客户端。晶圆厂及显示面板等半导体及泛半导体领域客户对气体需求稳定且用气量较大,瓶装供气方式无法满足客户需求,一般采用现场制气模式。 零售供气-瓶装气: 对于用气需求量小的客户,气体供应商将从上游采购或自产的气体利用自身分装设备经过充装等工艺分装在气瓶、杜瓦瓶或不同容积的气瓶中。受到运输成本的制约,瓶装气的销售半径一般不超过50公里,因此瓶装气市场呈现出小而散的区域性特征。绝大多数分散在各地的气体充装站主要是以将业态气体气化并充装为主,自身不生产气体,大多从上游如杭氧、盈德等大型气体&设备厂家购买。 零售供气-储槽气: 对于用气量中等的客户,可采用储槽气的方式供应。使用专用的低温业态储罐包装容器将气体分装,供客户按需气化使用。在物流运输方面,一般采用槽车进行运输补充,因此可以摊薄运输成本,销售半径扩展到200公里左右,但也具有一定的区域性特征。液态气体模式初期投入相对较大,进入门槛高,市场集中度高于瓶装气体。 现场制气: 现场制气模式由气体供应商投建制气设备,并负责全期用气服务管理,前期投入最大,市场集中度最高。现场制气项目公司和客户会依据用气需求、设备建设投入、当地气价、回收期等因素签订一个10-20年照付不议协议,收入分为固定收费以及变动气费。由于现场制气模式合同期较长且项目期间的气费照付不议,因此合同期间能够保证供应稳定的现金流入,增强了业务的抗周期属性。 由钢瓶气到现场制气,公司对于单体项目的供应量逐步增加,而对于项目的管理密度则逐渐降低。 未来电子大宗气体或将转化为气体岛模式供应,兼具规模与成本双重优势 目前,电子大宗气体供应仍以一对一的现场制气模式为主, 未来将逐渐从一对一供应演化为一对多供应的气体岛模式,为整个产业园区内多企业同时提供电子大宗气体管道供应服务。气体岛可以为产业园区提供大量且高稳定性的电子大宗气体,通过规模化生产有效降低产业园区内重复投资和生产成本,并通过园区内闭环运行,降低运输风险和成本,为产业园区气体需求提供保障,具备规模和成本双重优势。 现场制气业务收取固定收费和变动气费,项目制特征明显 通常对于集成电路制造、半导体显示等客户的新建产线,需要长期、稳定、持续、大量的气体供应,一般采用现场制气模式。现场制气模式下,与客户签订的合同期限通常在15年以上,收费方式一般包括固定收费和变动气费,其中,固定收费为每月固定收取的基本费用,是供气系统的整体收费;变动气费根据客户使用量与各类气体单价确定。各项目的定价系根据项目投资规模、水电费的承担方式、商务谈判等情况综合确定,各项目间不具有可比性。因此,现场供气模式具有明显的项目制特征。 3 气体供应关键在于气体纯度与稳定性,供气企业且需具备现场制气运营能力 供气企业需同时具备现场制气运营能力与大体量气体纯化技术,进入壁垒极高 随着下游集成电路客户晶圆尺寸不断提高,制程技术从14 nm提升至7 nm,气体纯度及杂质含量百万分之一的细微波动都会对整条生产线产品的良率造成不利影响,若供气阶段中出现气体纯度波动、短供、断供,甚至会影响到价值百亿的产线安全,试错代价极大,因此客户对于气体供应企业在供气稳定性、可靠性、一致性以及气体纯度都有着非常严格的要求。此外气体供应上,客户对于气体规模也有较高的需求,一般以超高纯氮气为标准的需求量至少在10000 Nm3/h以上。 综上,发展电子大宗气体业务需要企业在大体量现场制气运营领域有长时间的技术、团队、服务的积累,同时需要具备极高的气体纯化技术与全时气体供应能力,保证气体纯度的一致性与供应的稳定性。因此只有同时具备现场制气业务运营经验与大体量气体纯化技术的企业才更能够顺利通过下游半导体领域客户的验证,并与客户建立超强客户黏性。而对于能够同时供应电子特气的企业,深度发展电子大宗气体业务也能够一定程度上帮助公司导入电子特气产品,实现全方位的电子气体供应。 超高纯电子大宗气体生产路径 氮气作为环境气、保护气、清洁气和运载气, 贯穿半导体的整个工艺流程,用气量最大,约占到全部电子大宗气体用量的90%以上。在电子大宗气体现场制气项目中, 一般通过现场安装的空分设备制备分离氧气、氮气、氩气、二氧化碳等气体,后续经多次纯化后通过管道输送至客户产线。 具体来看,空气经过压缩过滤装置后、经历预冷、前置净化、换热、气体精馏等系统得到分离的氮气,再经过后置纯化通过管道输送至客户产线。空气分离得到的以及通过液体槽车或管束车(氢气和二氧化碳为主,其中氢气可采用尾气提纯方式制备或煤裂解制氢;二氧化碳一般采用尾气提纯方式制备)运送到现场的氧气、氩气、二氧化碳、氙氪混合气、氢气等经过后置纯化后,通过供气管道向客户工厂输送。 产线配备全时在线气体供应装置,通过独特的多回路预设快开设计,实现0-100%自动柔性无缝补给,保证超高纯气体全时在线供应,达到高可靠性的运行目标,避免因气体断供、短供或波动对客户生产造成的损失。 电子大宗气体工艺流程如下图所示: 目前,电子半导体产业对于电子大宗气体的核心需求之一即为超高纯度,要求杂质含量控制到ppb级。各气体企业通过超高纯复合纯化技术以满足客户要求的品质。根据广钢气体招股说明书,其超高纯复合纯化技术主要包括前置净化技术、多级精馏技术、后置纯化技术,具体如下表所示。 针对客户的不同用量需求,各家企业在制备氮气时也开发了不同的净化系统。对于小规模或爬坡阶段的供气需求,广钢气体自主研发了“Fast-N”系列制氮装置,通过后置纯化系统,实现最终产品杂质含量控制在1ppbv以内的目标,并通过撬装模块化设计,具备占地面积小、能耗低、交付时间短等特点。外资气体公司也开发了相应的标准系列制氮装置。 对于大规模用气需求客户,林德集团开发了“Spectra”系列、法国液空开发了“TN/TNY/TNLAR”系列、空气化工开发了“TCN”系列中大型超高纯制氮装置,最低供气量为7000Nm3/h,广钢气体自主研发了“Super-N”系列制氮装置,在供气规模在5000Nm3/h及以上时,能够不通过后置纯化系统即可直接产出杂质含量控制在1ppbv以内的氮气,满足客户多样化的用气需求。 氦气生产路径 氦气在空气中含量仅为约5.2ppmv,目前绝大多数氦气作为开采天然气生产过程中的副产品收集,在世界范围内资源相对有限且不可再生,目前全球氦源主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯等国家,我国氦气主要依赖进口。天然气分离法的技术路线从大类上分为深冷法和非低温法2类。深冷法为粗氦提取应用最广泛且经济有效的提氦方法,约90%的氦气通过深冷法制取。近年常温法提氦(多级变压吸附、多级膜、膜法+ 多级变压吸附)研发也已获得成功,并逐步投入使用。但由于氦气的大规模运输和特殊用途对气体纯度的需求,必须对粗氦进行精制和液化,但变压吸附法功耗高,工艺复杂,不适合大规模提氦。深冷法也是氦气液化和运输的最佳方案。 经由进口的原料液氦还需要经过4K温区液氦冷箱冷却、4K温区超低温储运、换热气化、超高压压缩增压以及循环回收纯化等工艺,最后制成液体和气体形态的氦气产品交付至客户。具体的工艺流程如下图所示: 4 主要电子大宗气体供应企业梳理 德国林德 林德集团(Linde),简称林德,是全球领先的气体和工程集团,于1879年成立,1992年在纽交所上市,2018年与普莱克斯合并,是工业气体、工艺与特种气体的全球领先供应商,所生产的工业气体应用于各种领域,从医院用氧到用于电子行业的高纯及特种气体,再到用于清洁能源的氢气等。 林德气体业务遍布全球,分、子公司遍及全球100多个国家,是全球领先的气体和工程集团,亚太市场也是其增长最快的市场。作为率先进入中国的国际气体公司,也是最早进入中国的、布局最多的气体行业外资巨头。2022年中国销售收入达到26.43亿美元。林德气体已成为中国最大的气体供应和工程企业之一,服务于化工、石化、冶金、制造、电子、食品和医疗等领域。2022年亚太地区终端市场中化工能源占比最大,约为25%。电子领域占比也较多,为21%。 林德气体于20世纪80年代涉足电子特种气体领域,并自2000年以后陆续对 MNS NIPPO Sanso、Spectra Gases、The BOC Group、Air Liquide Korea、Praxair完成并购,在扩大业务体量和客户资源的同时,气体技术也得到了进一步完善。2022年,林德集团的研发支出为1.43亿美元,以创新的工艺技术来保持核心竞争力。2022年林德集团在亚太的气体销售收入达到66.72亿美元。其中电子领域占比21%。根据中国电子大宗气体的规模与电子气体规模,得到电子大宗气体占电子气体的总体比例为54.60%,结合当期的美元汇率,得到2022年林德集团在亚太地区电子大宗气体收入约为54.85亿元。 法国液空 法国液化空气成立于1902年,是世界上最大的工业气体和医疗气体以及相关服务的供应商之一,在七十多个国家开展业务。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。2022年主营业务收入中欧洲市场占比最大,为40%。亚太地区占比约为20%。2022年法国液空在亚太地区的终端应用比例中,电子领域占比较大,为34%。 液化空气在中国主要从事工业及医用气体的运营、设计和制造空分装置以及建造制氢工厂等业务。对于不断发展的半导体和平板显示器领域,液化空气目前在中国设有近90家工厂,遍布40多个城市,产品可以覆盖半导体生产的各个主要过程。 1985年法国液空电子半导体市场发展的机遇,开始研发生产极高纯度电子气体,包括了用于钝化芯片加工过程的运载气体和直接用于半导体制造的特种气体。从2007年开始,法国液空变更了运行体系,在公司创设了四大商业职能部门并沿用至今:大工业企业生产部门、产业客户零售部门、医疗健康部门和电子气体部门。大工业部门是高资本密集度产业,法国液空与化工、冶金和能源工业企业建立长期合作关系,协同其工业生产,利用管道运输或储存基地的形式提供气体。而产业客户为零售需求者,受众较广产品种类繁多,定制化程度高。医疗特种气体是受到严格监管的部门,主要面向广大患者,销售区域比较密集。 美国空气化工 美国空气化工成立于1940年,是全球第三大气体供应商,于1987年进入中国市场,为医药、电子、石油、化工等各行业大量的本地和跨国企业客户提供产品和服务,是全球最大的氢气、氮气供应商。同时也是一家全球领先的液化天然气工艺技术和设备供应商。2022年美国空气化工在中国地区的气体收入为20.32亿美元,假设其电子领域终端市场占比为9%,中国电子大宗气体占电子气体比例为54.6%。根据汇率换算,得到2022年美国空气化工电子大宗气体业务收入为7.16亿美元。 美国空气化工公司是电子特种气体行业的先驱。1990年代APD公司就将最早用于激光武器的三氟化氮用于半导体工业中性能优异的腔室清洗材料,并在这一领域成为全球领先的生产商。公司生产的氮,氢和氩等工业气体,氖,氪和氙等稀有气体在电子和半导体行业都广泛应用。 在半导体领域,美国空气化工一直致力于成为全球半导体制造商领头者。公司向客户提供一系列超高纯度载气,设备及服务,可帮助实现高标准、稳定可靠的半导体制造工艺。多种供应模式,包括现场生产,大宗供应和Microbulk供应。还包括高纯度载气,包括氮气,氧气,氢气,氦气和氩气,超高纯度工艺气体,稀有气体及混合气体。公司设计,制造和安装所有相关设备,按时满足需求的出色记录,并且是全球安全记录最佳的化工企业之一。 日本酸素 日本酸素控股创立于1910年,2001年在东京证券交易所上市。是日本最大工业气体制造商,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。原本日本大阳日酸,于2020年10月改制为控股公司体制,更名为日本酸素控股株式会社。2022财年,日本酸素实现营业收入9571亿日元。 日本酸素从20世纪70年代就开始针对半导体市场的需求,不断实现高纯度气体的国产化,2022年电子行业收入占主营业务收入18%。公司一直为全球半导体、液晶、化合物半导体贡献力量,在精制高纯度气体技术方面、气体的清洁填充技术方面、安全环保技术等方面在全球处于领先地位。 广钢气体 广钢气体成立于2004年,是一家国内领先的电子大宗气体综合服务商,是国务院“科改示范企业”及广州市国资委重点混合所有制改革项目企业。公司的主营业务是研发、生产和销售以电子大宗气体为核心的工业气体。具有全方位、自主可控的气体供应体系,专业和能力涵盖从气体制备装置的设计到投产运行、气体储运、数字化运行、气体应用解决方案等全部环节,为客户提供现场制气、零售供气等综合服务。 公司拥有齐全的产品线,包括氮气、氦气、氧气、氢气、氩气、二氧化碳等气体品种,广泛应用于集成电路制造、半导体显示、光纤通信等电子半导体领域以及能源化工、有色金属、机械制造等通用工业领域,具有明确且可观的市场前景。公司主营业务包括电子大宗气体和通用工业气体,其中2022年电子大宗气体占总体业务的68.49%。主营业务收入中,半导体显示、电子设备及材料终端市场占比较大,分别为37%和19%。公司自2018年拿下第一单电子大宗气体订单后,在下游客户新建配套电子大宗气站的项目中中标率弯道超车,成为国内第一。 2023年7月4日,证监会已经同意广钢气体首次公开发行股票并在科创板上市的注册申请。 金宏气体 金宏气体成立于1999年,是一家专业从事气体研发、生产、销售和服务的环保集约型综合气体供应商。公司目前已初步建立品类完备、布局合理、配送可靠的气体供应和服务网络,能够为客户提供特种气体、大宗气体和天然气三大类100多个气体品种。公司主要产品应用于集成电路、液晶面板、LED、光纤通信、光伏、医疗健康、节能环保、新材料、新能源、高端装备制造等众多领域,是发展先进制造业的重要原材料,其中的超纯氨、高纯氢、高纯氧化亚氮、硅烷混合气、八氟环丁烷等电子特种气体以及电子级的氧、氮是电子半导体领域不可或缺的关键原材料。2023年一季度,金宏气体中特种气体和大宗气体各占比48.8%、41.32%。下游客户比例中半导体行业占比最大,为21.66%;其次是高端装备制造,占比13.50%。 金宏气体以大宗气体医用氧起家,后续战略布局切入电子特气业务,致力于电子特气国产化,逐步实现超纯氨、高纯氧化亚氮、电子级正硅酸乙酯、高纯二氧化碳等一系列产品的进口替代。2010年公司在电子特气领域取得了突破性进展后,利用半导体客户对多品种气体产品及专业气体运维的需求,以多品种特种气体为敲门砖,积极拓展电子大宗气体,逐渐成为客户的多品种气体供应商及气体设备运维服务提供商。 电子大宗气体业务逐步弱化周期性,现场制气模式带来稳定现金流,未来现场制气模式有较大提升空间。公司于2021年11月拿到北方集成创新中心12亿元,为期15年的订单,供应氮气、氢气、氧气等电子大宗气体,公司的首个电子大宗气体业务证明了公司通过电子特气业务进入电子大宗气业务战略获得成功,开启了电子大宗气体这一宽广的新业务领域。此后,公司接连签订了广东芯粤能、广东光大集团、厦门天马、无锡华润上华的电子大宗气体订单,当前订单总金额超40亿元。 5 风险提示 客户履约能力恶化的风险 电子大宗气体主要以现场制气方式供应,现场制气模式下,行业内公司与客户签订长期供气协议,并在客户现场或邻近场地建设制气装置,若客户履约能力恶化,公司相关资产的经济效益将低于预期,出现减值迹象。 氦气采购价格上涨、采购量减少等风险 未来若全球或部分国家、地区的贸易政策、地缘政治、监管政策等发生重大不利变化,可能导致气源地发生不可抗力因素,行业内公司氦气进口无法持续或进口量不达预期、氦气采购价格上涨、氦气合同权益摊销费用增加或出现减值等,将对公司经营规模和业绩产生不利影响。 营运资金不足和流动性风险 电子大宗气体业务属于重资产行业,随着业务规模和新建项目的持续大额投入,若公司不能有效管理资金,发生客户回款情况严重恶化、或融资渠道有限而不能及时进行融资等,将可能导致公司营运资金不足、项目无法如期建设、无法偿还到期债务的流动性风险。 新增产能利用率较低的风险 随着行业内公司业务规模的扩大,新建供气装置、购入液氦冷箱、提升自有运力,公司固定资产及在建工程规模将逐年增加。若项目投产后,现场制气客户用气量不及预期或自建工厂市场开拓不足,可能导致产能利用率较低,将会对公司业绩造成不利影响。 证券投资评级与免责声明 国信证券投资评级 分析师承诺 作者保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于本人的职业理解,通过合理判断并得出结论,力求客观、公正,结论不受任何第三方的授意、影响,特此声明。 风险提示 本报告版权归国信证券股份有限公司(以下简称“我公司”)所有,仅供我公司客户使用。未经书面许可任何机构和个人不得以任何形式使用、复制或传播。任何有关本报告的摘要或节选都不代表本报告正式完整的观点,一切须以我公司向客户发布的本报告完整版本为准。本报告基于已公开的资料或信息撰写,但我公司不保证该资料及信息的完整性、准确性。本报告所载的信息、资料、建议及推测仅反映我公司于本报告公开发布当日的判断,在不同时期,我公司可能撰写并发布与本报告所载资料、建议及推测不一致的报告。我公司或关联机构可能会持有本报告中所提到的公司所发行的证券头寸并进行交易,还可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务服务。我公司不保证本报告所含信息及资料处于最新状态;我公司将随时补充、更新和修订有关信息及资料,但不保证及时公开发布。 本报告仅供参考之用,不构成出售或购买证券或其他投资标的要约或邀请。在任何情况下,本报告中的信息和意见均不构成对任何个人的投资建议。任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。投资者应结合自己的投资目标和财务状况自行判断是否采用本报告所载内容和信息并自行承担风险,我公司及雇员对投资者使用本报告及其内容而造成的一切后果不承担任何法律责任。 证券投资咨询业务的说明 本公司具备中国证监会核准的证券投资咨询业务资格。证券投资咨询业务是指取得监管部门颁发的相关资格的机构及其咨询人员为证券投资者或客户提供证券投资的相关信息、分析、预测或建议,并直接或间接收取服务费用的活动。 证券研究报告是证券投资咨询业务的一种基本形式,指证券公司、证券投资咨询机构对证券及证券相关产品的价值、市场走势或者相关影响因素进行分析,形成证券估值、投资评级等投资分析意见,制作证券研究报告,并向客户发布的行为。
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