打破技术“卡脖子”｜电子特气国产化替代加速
导言：
电子特气是集成电路、光电子、微电子，特别是超大规模集成电路、半导体发光器件和半导体材料制造过程中不可缺少的关键基础性材料，是仅次于硅片的第二大晶圆制造材料，被列入工信部《重点新材料首批次应用示范指导目录》。
长期以来，电子特气市场始终被海外厂商占据市场主导，头部四家公司全球市占率超过90%。而在国内，关于集成电路生产用的电子特气，我国仅能生产约20%的品种，其余均依赖进口。如何打破电子特气领域的卡脖子问题并逐步实现国产化替代，也成为决定我国芯片自主可控的一项重要因素。
在电子半导体领域里，电子气体广泛应用于离子注入、刻蚀、气相沉积、掺杂等制程工艺中，被称为集成电路、液晶面板、LED及光伏等材料的“粮食”和“血液”，并直接决定着电子半导体器件的性能优劣。比如在芯片制造领域，电子特气的需求量仅次于大硅片，其在晶圆制造过程中占材料成本的14%左右，几乎渗透到集成电路生产的每个环节，对集成电路的性能、集成度和成品率都有较大影响。举例来说，在光刻环节，以氦氖氪氙为主的混合气体是不可或缺的材料，并决定着芯片制程精度，影响流片良品率。具体来看，光刻机激光腔体注入混合气体后才能发射出特定波长和能量的激光，进而去除芯片表层的光刻胶，在芯片表面形成纳米级的电路图。如果气体纯度不够或配比不精准，哪怕0.1克甚至更低的质量变化，都会失之毫厘，谬以千里。从发展现状来看，全球电子特气行业集中度高，寡头垄断明显。其中，海外厂商占据市场主导，头部四家公司全球市占率超过90%。在残酷的高科技争夺战中，芯片及各制造环节的“卡脖子”问题始终是民族工业之痛。而我国电子特气行业被海外厂商长期“卡脖子”的主要原因如下：● 认证壁垒：集成电路领域的客户在选择电子特气供应商时，要对厂商和产品进行2轮审核，所以电子特气获得认证至少需要2年时间。一旦获得客户认可，不会轻易更换供应商。可以说，认证是连接客户和设备商的纽带，只有通过资质认证，才有可能打入头部企业的供应链，打开高端供应渠道。
● 市场壁垒：不少芯片巨头已和电子特气供应商建立了长期的合作关系，形成了稳固的上下游产业链。在此背景下，国内电子特气企业缺少上机检测的机会，很难实现从0到1的突破。
● 技术壁垒：在芯片加工过程中，微小的气体纯净度差异将导致整个产品性能的降低或报废。据介绍，电子气体纯度往往要求5N以上级别（5N表示纯度为99.999%），同时还要将气体中的金属元素杂质含量净化到10的负9次方级别至10的负12次方级别。气体纯度每提高一个层次，都对纯化技术提出了更高的要求，技术难度也将显著上升。
据中国工业气体工业协会统计数据显示，集成电路生产用的电子特气，我国仅能生产约20%的品种，其余均依赖进口。在国家鼓励关键战略材料供应链自主可控和市场需求的双重推动下，部分电子特气已经逐渐实现国产化，国内企业进入者增多。山东华宇同方主要从事电子级高纯特气和锂电添加剂的研发、生产与销售，是联想控股成员企业联泓新科在半导体材料和新能源材料领域的重要布局。山东华宇同方的全资子公司——北京华宇同方化工科技开发有限公司深耕电子特气领域二十余年，掌握多项电子级特种气体提纯关键技术，实现了拥有完全自主知识产权的电子级氯化氢和氯气产品的国产化突破，打破了国外公司的垄断，主要客户包括台积电、新傲科技等行业知名半导体企业。
因电子特气产品的重要性，其已成为各国攻克的目标。据介绍，韩国近期宣布实现了高纯度氯化氢的国产化，本土企业在电子特气上的突破使其有望逐步摆脱产业链对日本等国家的依赖。而自2009年以来，我国电子特气行业也获得了国家政策的大力扶持，助力行业打破国外厂商垄断。工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021版）》提出，将发展包括特种气体在内的198种先进基础材料。
工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019版）》提出，将用于集成电路和新型显示的电子气体的特种气体——高纯氯气、三氯氢硅、氯化氢、氧化亚氮等列为重点新材料。
工信部等四部委首次提出“加快高纯特种电子气体研发及产业化，解决极大规模集成电路材料制约”。
一系列利好政策的引导下，我国本土企业正积极突破技术瓶颈，努力搭建电子特气的“造血体系”。由于本土电子特气厂商扩产速度快、人工及原材料成本低，一旦相关技术实现突破，产品竞争力将远胜于海外企业。长远来看，我国高端电子特气国产替代势在必行、增长空间广阔。据中国半导体行业协会数据显示，我国电子特气市场规模在过去十年翻了一番，2020年达到了150亿元。预计2024年我国电子特气市场规模将提升到230亿元，4年CAGR为11.28%，届时我国将占据全球6成的市场。
