气体分析行业的现状及前景（干货分享特种气体分类）
气体分析行业的现状及前景（干货分享特种气体分类）（2）现场制气：需要供应商在客户现场建立气体生产装置，直接向单一客户供应或者通过管道向工业园区内的数个客户供应工业气体。（1）零售供气：一般是以灌装或瓶装⽅式销往零售市场（不特定的客户），它的特点是运输半径小，运输费用高昂。根据techcet，2020年全球电子气体市场规模约为58.5亿美元，其中电子特气的市场规模为41.9亿美元，占比71.6%，随着未来疫情的缓解、能源革命与计算革命带动的半导体行业景气持续，预计2025年全球电子气体市场规模将超过80亿美元，年复合增速预计达到6.5%。2020年我国电子特气市场规模达到173.6亿元，同比增速达 23.8%，其中集成电路及器件领域占比44.2%；面板领域占比34.7%；太阳能及LED等领域占比 21.1%。随着全球半导体产业链向国内转移，国内电子气体市场增速明显，远高于全球增速。近年来国内 半导体市场发展迅速，相关下游领域的快速发展将带
根据制备方式和应用领域的不同，工业气体可分为大宗气体和特种气体两类，特种气体占到大约1/4的市场，特种气体又可以分为标准气体、电子特种气体和高纯气体。
在特种气体的各个应用领域中，电子半导体领域对特种气体的纯度和质量稳定性要求最高，与传统工业气体的区别在于纯度更高（如高纯气体）或者具有特殊用途（如参与化学反应），同时电子半导体行业气体的产值占比也最大，占到整个特种气体市场的41%。
换一个角度，在半导体制造上游原材料的结构中，电子气体也是仅次于大硅片的第二大市场需求材料，约占到所有半导体材料的14%，不同光刻胶、CMP抛光材料等只在半导体制造的某一个或两个环节使用的原材料，电⼦特⽓⼏乎覆盖半导体制造的所有⼯艺环节，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 40-50 种左右。
由于电子气体用途多，用量大。所以电子气体也直接决定了最终芯片的良率和可靠性，比如离子注入气体的氢化物气体浓度没有达到要求，那么在离子注入时，硅片的 PN 结浓度就会和理想值相差较远，造成电性偏移。如果光刻气的配比出现偏差，将直接造成光刻机光源的波长发生变化，最终导致光刻线宽出现偏移。如果 CVD 气体含有部分杂质，在薄膜沉积后，在绝缘层上会出现导电离子，造成短路现象等等，所以电子气体也被誉为集成电路制造中的“血液”。
根据techcet，2020年全球电子气体市场规模约为58.5亿美元，其中电子特气的市场规模为41.9亿美元，占比71.6%，随着未来疫情的缓解、能源革命与计算革命带动的半导体行业景气持续，预计2025年全球电子气体市场规模将超过80亿美元，年复合增速预计达到6.5%。
2020年我国电子特气市场规模达到173.6亿元，同比增速达 23.8%，其中集成电路及器件领域占比44.2%；面板领域占比34.7%；太阳能及LED等领域占比 21.1%。随着全球半导体产业链向国内转移，国内电子气体市场增速明显，远高于全球增速。近年来国内 半导体市场发展迅速，相关下游领域的快速发展将带动未来特种气体的增量需求，预计到2022年中国大陆电子气体市场（电子特气 电子大宗气体）空间将会接近300亿元大关。
电子气体行业的经营模式及特点电子气体企业通常分为三种常见的业务模式，分别是零售供气、现场制气和TGCM（全面气体及化学品运维管理服务）。
（1）零售供气：一般是以灌装或瓶装⽅式销往零售市场（不特定的客户），它的特点是运输半径小，运输费用高昂。
（2）现场制气：需要供应商在客户现场建立气体生产装置，直接向单一客户供应或者通过管道向工业园区内的数个客户供应工业气体。
现场制气模式不受运输的制约，无明确的销售半径，它的特点是前期投入大，供应针对性强，所以为了弥补前期投入的风险，这类供应商一般都会与客户签订长期供应合同（10-15年期），达成稳定、排他的合作关系，具有一次性投入长期受益的特点。一般行业中的头部客户/大客户都是选择与有能力提供现场制气或者TGCM模式服务的供应商进行长期稳定的合作。
（3）TGCM是Total Gas and Chemical Management（全面气体及化学品运维管理服务）：指气体供应商为大客户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。
随着客户对气体品种需求的增多及专业化服务需求的提升， 电子气体行业供应模式也逐渐从简单的现场制气向TGCM一站式服务模式转变。气体公司想要做大做强一般也都会转为TGCM分包模式，比如世界的大型气体公司如液化空气、林德集团、空气化工、大阳日酸等。
这三种模式相比的话，采用现场制气和TGCM主要的优势是业务稳定，受行业周期波动的影响较小，并且与客户都是签10年以上的长期协议，这个过程中自己不出大的差错客户很难被撬走，具有很强的粘性。而零售业务这个市场主要是在经济景气上行阶段，受益于中⼩客户的需求提升，零售⽓体市场量价⻬升，这个时候零售市场的弹性就要比另外两者更高。
当然对于行业龙头企业来说，一般都是同时覆盖了零售和现场制气两块市场（以现场制气和TGCM为主，牢牢绑定行业中核心大客户）。
如果我们从商业模式的演变角度出发来总结这个行业未来发展大趋势，除了行业自身的增长以及下游半导体行业产能大扩容以外，最重要的一个点就是看外包率的提升。
相比自建供气，第三方外包具有诸多优势，具体表现为资金利用效率提高、单位制氧量的能耗、设备折旧成本低、节约人力成本以及最重要的安全方面的考虑。截至2019 年底，国内工业气体相关的独立供应商收益占比约为 54.6%，而专业的人干专业的事，老外100多年已经形成了关于第三方外包的共识，国外的外包供气比例超过80%，我国工业气体外包渗透率处于较低水平，未来提升空间较大。
电子气体市场竞争格局与行业壁垒目前电子气体市场以海外龙头林德集团（含普莱克斯)、空气化工、液化空气和日本酸素为首的气体公司占有全球90%以上的市场份额，在国内电子气体市场中，整体的国产化率大概在10%-15%之间，几家本土的行业领先企业市占率都不高，华特气体市占率为 0.44%，金宏气体占0.43%，雅克科技占0.29%。
从产品料号上来看，IC用特气，中国仅能生产约 20%的品种，主要集中在IC 的清洗、蚀刻、光刻等工艺环节，对掺杂、沉积等工艺的特种气体仅有少部分品种取得突破。
自从中美贸易摩擦、日韩贸易争端（日本宣布对韩国实施三种半导体材料禁运）等事件以来，对于当前半导体制造供应链的自主可控已成为业界共识，半导体材料的国产替代也是必然趋势。电子气体作为集成电路制造的“血液”，是国产代替重要环节，也是必将国产化的产品。2021 年~2023年是中国大陆晶圆厂投产高峰期，再叠加疫情这一重要的催化剂，这两者共同为电子气体国产替代打开了最佳窗口期。
最后再谈谈行业壁垒。
电子特气对气源和供应系统有着苛刻的要求，属于典型的技术密集型行业。主要的壁垒包括技术壁垒、资质壁垒和客户认证壁垒三项。
（1）技术壁垒：气体纯化和气体精度是气体制造的两个主要技术壁垒。在普通工业领域中，对于特种气体的纯度要求在 99.99%以内。但是在电子级，特别是在半导体芯片制造领域，由于芯片制造技术已经发展到纳米级别，所以气体纯度也提出更高的要求，特种气体供应商能否提供更高纯度的气体是能否打入国际主流晶圆厂的关键条件。
举例来说，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，而在更为先进的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更⾼，需要达到9N的纯度。从6N到9N，技术难度指数级增加，目前国内企业已经突破了成熟制程的电子气体材料，但是现金制程（9N级纯度）与海外巨头差距依然很大，国内有所突破的企业并不多。
（2）资质壁垒：国家对电子特气企业管理严格，必须依照《安全生产法》和《危险化学品经营许可证管理办法》 等办法。生产食品级、医用级等气体的企业还需具备食品及药品等生产资质，形成了一定的资质壁垒。
（3）客户认证壁垒：对于光伏能源，光纤光缆，领域的认证周期约为 0.5 至 1 年的时间，显示面板通常为 1-2年，集成电路由于要求较高，认证周期能达到 2-3 年时间。
相关上市公司国内代表公司主要有华特⽓体、中船重⼯718所、⾦宏⽓体、雅克科技、南⼤光电、昊华科技、凯美特气、和远气体等7-8家公司，这些公司产品各有所强，业务结构和战略重心也各有侧重，没有单⼀公司能覆盖半导体全产业链的⽓体需求。
那具有什么样特征的企业未来最有望走出来，做大做强，成为真正的行业龙头呢？
我们可以参考国外几家龙头的经验：
（1）产品结构丰富，工业大宗气体与电子特气并举。
相比较而言，工业气体和电子特气两个市场，电子特气的进入壁垒更好，利润率可观，格局、供应链的稳定性也比较好。但气体这个市场主要还是大宗气体占大头。
海外龙头空气化工、林德、液化空气基本上都能提供大宗气体、稀有气体、混合气体、超高纯气体、特种气体等多元化的产品和产品组合，涵盖下游炼油、化工、金属、制造、 食品饮料、医疗、电子、汽车等数十个气体应用领域，市值可以达到几百亿-千亿美金市值不等，而只做电子特气天花板就要相对低很多，其中的龙头公司英特格市值才150亿美金左右而已。
（2）设备制造 气体服务一体化
以空气化工、林德集团、液化空气为代表的全球工业气体龙头同时也是全球领先的气体设备制造企业，从设备制造商转型为工业气体供应商或者从工业气体供应扩展到气体设备制造，均形成了设备、气体生产和供应的一体化服务体系。
（3）通过收购快速开拓国际市场，建立全球化销售网络
由于气体具有运输半径，工业气体市场的竞争主要体现为区域性竞争，而收购是短期内迅速扩大规模的最佳途径，再加上稳定运转的空分基地具有“现金牛”的属性，有长期协议背书，项目在合同期内能较为稳定地产生保底收益率，因此大公司更倾向于通过收购规模其他气体公司开拓新市场，发达国家工业气体市场的成熟伴随着公司间的收购兼并。
比如以空气化工为代表的全球工业气体龙头在成立之后，通过不断收购其他地区的气体公司，迅速开拓了国际市场，占领全球市场份额，逐步建立起全球化销售网络。
再比如，2000-2018 年间，林德通过对 AGA 和 BOC 的收购以及与普莱克斯的合并成为最大的工业气体公司，与收购了 Airgas 的法国液空公司分庭抗礼。美国空气产品、德国梅塞尔和日本大阳日酸形成第二梯队。
根据以上经验和特征，A股的一众气体公司中我最看好的是华特气体、金宏气体、杭氧股份这三家公司。
（1）金宏气体
公司已成长为国内最大的、大宗和特种气体并进的民营气体生产企业，2017-2020年销售收入连续四年在协会的民营气体行业企业中排名第一。公司的特点是大宗和特气的营收占比较为均衡，华特气体主要以特种气体为主，杭氧股份的工业气体和空分设备营收占比相差不大，凯美特气业务主要以大宗气体为主。
自 2010 年公司高端特气领域（7N 电子级超纯氨正式生产运营）取得突破后，经过持续研发和积累，目前公司研发生产的超纯氨、高纯氢、高纯氧化亚氮、高纯二氧化碳、硅烷混合气、八氟环丁烷、高纯氩、高纯氮等各类电子级超高纯气体，品质和技术已达到替代进口的水平，能满足国内半导体产业的使用需求。
客户方面：
①半导体领域：SK 海力士、积塔半导体、长江存储、中芯国际、华润微、华力微、矽品科技、华天科技、士兰微，台积电正在测试认证
②液晶面板：京东方、三星电子、天马、TCL、熊猫
③LED：三安光电、聚灿光电、乾照光电、华灿光电
④光伏：通威、天合、隆基
2021年11月，公司公告与北方集创签订12亿元电子大宗气体供货合同。此次成功签约标志着公司成为国内电⼦⼤宗⽓体的少数供应商。
2022年2月，公司发布公告，近期获取的第二份规模较大的现场制气合同。该合同对手方为广东芯粤能半导体，主要供应电子大宗气体，包括一般氮气、高纯氮气、普通氧气、高纯氧、氩气、氢气、氦气、二氧化碳等，合同金额约为10亿元。
自 2017H2 起，公司陆续与亨通光导、乾照光电、聚灿光电签订了长期的项目管理合同，由公司运维管理客户的现场制气设备，并于 2019 年与三星电子签订合约。公司服务模式为运维管理客户的现场制气设备并收取运维服务费，未来公司将有望在此基础上向 TGCM 模式迈进，优势是可以与大客户签订长达15年以上的长期协议，获得稳定的现金流。
毛利率层面，2012 年-2020 年，金宏气体毛利率波动区间为36%-49%；华特气体低于金宏气体，其毛利率波动区间为 25%-36%，凯美特气最高，但波动最大；杭氧股份的毛利率最低，可以看出金宏产品结构更好或成本更优。
（2）华特气体
华特的业务包括特种气体、普通工业气体以及气体设备与工程，2020 年收入占比分别为 55%、21%、23%。
作为特⽓领域的先⾏者，华特⽓体实现了近 20 个产品的进口替代，陆续打破了⾼纯六氟⼄烷、Ar/F/Ne混合 ⽓、Ar/Ne混合⽓等特⽓产品的进⼝制约，并实现了20个产品的国产替代。 从制程上看，公司产品已进⼊5nm先进制程⼯艺，并对14nm、7nm产线批量供应，技术领先。
华特更加聚焦在门槛更好的电子特气行业，且客户含金量很高，电子特气产品已经进入了中芯国际、长江存储、华润微电子、华虹宏力、台积电、因特尔、美光、德州仪器等众多优质客户的供应体系，三星、SK海力士、英飞凌正在认证测试当中，产品已基本覆盖内资 12 寸芯片厂商以及实现对国内8⼨以上fab⼚超80%客户覆盖
公司 Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne 和Kr/F/Ne 等 4 种光刻混合气于 2017 年通过全球最大光刻机供应商 ASML 产品认证，是ASML 上述 4 个产品全部通过认证的全球四家企业之一，亦是我国唯一一家得到认证的气体公司。
华特与金宏的最大区别在于华特主要是聚焦在电子特气领域，而金宏的业务更快均衡，大宗气体的占比还要高于电子特气，营销网络和收入分布角度，相比金宏主要集中在华东地区，华特的全国化分布更加均衡，公司在⼴东、江苏、江⻄、四川均有⽣产基地的布局，以及还通过海外气体公司出口至东亚、东南亚、西亚、北美、欧洲等 50 多个国家和地区，海外收入占比已经达到了23%，形成了“境内 境外”的全球销售网络
此外，还有一个与金宏所不同的地方体现于，金宏在战略上比较倾向于并购整合各地的气体公司，而华特战略上前强调依靠自身发展，并购不是其战略重点。
（3）杭氧股份
杭氧股份的基本盘业务是工业气体上游的空分设备，占到营收的45%，杭氧率先打破大炼化配套空分的国外垄断，为国内空分设备龙头，市占率常年居于40%以上，其中大型空分设备国内市占率超过50%
从 3 万等级和 6 万等级的空分设备的技术参数上来看，杭氧的产品大幅领先行业平均水平，甚至小幅领先国际水平。其中，杭氧的 3 万空分设备的能耗为同类产品的 80%，体积为同类产品的 66%，设计周期更只有同类产品的 50%。而杭氧 6 万等级空分也在气体纯度和提取率方面领先于国际水平。
公司的第二曲线业务气体业务，在 2007 年切入下游工业气体市场，在 2007-2011 年间该业务销售收入的复合年增长率达到 99%。目前已投资建立气体子公司 40 余家，总投资额超过 100 亿元，年制氧量超过 200 万 m3/h。截至 2020 年，气体销售的营收比例已经达到 54.1%，反超了空分设备这一基本盘业务
商业模式主要是与⼤客户签订⻓期供⽓合同（⼀般15-20年）、通过新建或收购空分⽓体项⽬并负责运营管理，剩余⽓体以灌装或瓶装⽅式销往零售市场。
其中管道气是现金牛，也是公司产能扩张和网点布局的体现，但其扩张需要依托较大的资本投入，而零售气是主要利润弹性，零售气依托于现场制气，价格随行就市，但产量主要和管道气产能呈正相关。
在电子特气方面，近年公司与青岛芯恩签署的 20000m³/h 纯氮空分装置项目，标志着杭氧在原先氧、氮、氩和部分混合气体的生产模式上，进一步拓宽至前景广大的电子特气领域。2022年一季度，杭氧股份签订第二个电子大宗供气合同，客户为斯达微电子
产能规划：长协管道气方面，21-23年新通气量达29、29、63万方，23年有望成为通气大年，通气量有望达到230万方（24、25年有望继续扩产)。
杭氧与其他一众气体公司最大的区别是它有空分设备的基本盘，且已经做到了国内绝对龙头，产品技术国际领先的水平，这是它独特的竞争优势。
设备其实比气体的壁垒要更高，国内做大宗气体 电子特气的上市公司就有好多家，但是做设备的却是杭氧一家独大。也就是说国内气体供应商杀⼊到上游设备领域，要制造⼀流的⼤型空分机组，还没有这样成功的例子。
纵观国际上的四家工业气体巨头，几乎都是设备 气体一体化的战略体系。
但是比起设备制造，气体运营服务的商业模式更好，一般与客户签的都是10-15年的长期协议，更加稳定，受周期的影响更小，同样是拿下一个大客户，通过销售设备获得的现金流的现值应在大多数情况下小于销售气体获得的现金流的现值
显然从设备商切入到气体供应环节要相比从气体商去切上游设备环节要容易很多，此外，杭氧具有空分设备销售的客户积累，而空分设备的客户是较有望转化为第三方集中供气客户的群体，杭氧前期主要做的业务是工业大宗气体（占比已经超过营收的一半），刚刚开始涉足壁垒更高的电子特气，如果电子特气这一块有所突破应该会带来不小的想象空间。
来源：小小波的碎碎念
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