芯耀
1068
12月24—25日，由張江高科、全球領先的半導體產業(yè)智庫芯謀研究聯(lián)合舉辦的“第八屆張江高科·芯謀研究集成電路產業(yè)領袖峰會”在上海浦東召開。在次日的“設備材料分論壇”中，金宏氣體副總經理康立忠現(xiàn)場發(fā)表了精彩的演講。電子氣體作為集成電路制造血液，是國產替代重要環(huán)節(jié)?？盗⒅覐碾娮哟笞跉怏w這一細分市場出發(fā)，分析了國內半導體大宗氣體供應現(xiàn)狀以及國產氣體公司該如何把握機會。
1、電子大宗氣體在半導體制造中的應用
電子大宗氣體包括氮氣、氧氣、氬氣、氫氣、氦氣、二氧化碳、壓縮干燥空氣等。其應用廣泛，涉及多個制造環(huán)節(jié)，如用作晶體生長氣、蝕刻氣、淀集氣、平衡氣以及外延氣。
電子大宗氣體用途多，用量大，直接決定了最終芯片的良率和生產線的可靠性。電子大宗氣體在品質控制、穩(wěn)定性、可靠性、長期連續(xù)不中斷供應等方面具有極其嚴苛的要求，屬于技術資金密集型行業(yè)。與化工、鋼鐵等其他行業(yè)相比，半導體行業(yè)對大宗氣體的要求有所區(qū)別。
半導體制造所用的電子大宗氣體具有幾大特點：
第一，相較于電子化學品和電子材料，半導體制造所需的大宗氣體用量巨大，且要求長期連續(xù)供應。一批晶圓的生產長達數月，期間大宗氣體生產裝置出現(xiàn)任何問題大宗氣體的供應也不能中斷。以氮氣舉例，氮氣在半導體行業(yè)應用非常廣泛，之前12英寸晶圓廠用量一般在一萬標準立方每小時左右?，F(xiàn)在隨著晶圓廠規(guī)模擴大或者產量提升，氮氣的用量增長到三萬到六萬標準立方每小時，用量翻了五六倍。
第二，除作為輸送氣體外，很多氣體要參與化學反應。
第三，因為其大量的進入反應釜或者機臺腔體，因此對氣體純度與指標的要求比正常電子特氣和化學品更高，目前雜質含量要求控制十億分之一級別（ppb級）。如果純度指標不夠，晶圓表面沉積其他分子或者雜質較多，對良率和可靠性影響較大。
2、國內半導體大宗氣體供應現(xiàn)狀與產業(yè)難點目前，電子大宗氣體市場主要被歐、美、日等巨頭公司占據，是中國半導體長期可持續(xù)增長的“卡脖子”問題
以林德、液空、AP為首的外資氣體公司占據90%以上的國內電子大宗氣體市場。近兩三年來，金宏等的幾家國內廠商，集中精力解決電子大宗氣體技術難題，已經實現(xiàn)了市場突破。但是中國主流的12英寸晶圓制造廠，基本仍以外資氣體廠供應為主，新的Fab廠招投標仍以外資企業(yè)為主。為什么會產生這種現(xiàn)象？電子大宗氣體是比較特殊的產品，與電、水類似，電子大宗氣體屬于伴隨晶圓制造廠建設的公用工程，需要在晶圓制造廠附近建設氣體供應廠，運營周期多為10年、15年、20年，試錯成本比較高。一旦大宗氣站投產，就要常年伴隨晶圓廠的生產而存續(xù)，要伴隨著半導體廠發(fā)展一直延續(xù)發(fā)展下去。
另，其投資較大，投資收回周期長達數年。即便國內大宗氣體供應技術已經成熟，供應商和客戶仍會非常慎重。綜合現(xiàn)有項目的擴產與新項目的投資預期，金宏氣體預測2021年-2025年，國內電子大宗氣體市場規(guī)模的復合增長率將達16.5%。預計2025年，市場規(guī)模將超過200億元，國內電子大宗氣體行業(yè)將迎來難得的機遇。
電子大宗氣站建設面臨著政策扶持、資金門檻、建設和運行門檻、資源儲備等多方面的難點與挑戰(zhàn)。
政策上，外資主導地位及復雜多變的國際地緣政治是制約國內電子大宗氣體公司的崛起的重要因素；國內氣體公司需要在政策、合規(guī)、行業(yè)、基金等各領域獲得更多的扶持。
資金方面，電子大宗氣站是一個非常重投資（單個項目投資通常在1～3億之間，個別項目投資更高），回報周期相當長的領域（需要通過10年，15年甚至20年的長期運行，收回投資）。沒有充足資本支持，無法支撐電子大宗氣站投資和建設。
在建設和運行方面，設計人員，建設人員，運行人員需要多年相關半導體大宗氣從業(yè)經驗；需要經驗豐富的項目管理團隊，完善的項目管理流程，從質量、安全、進度等各方面保證項目建設；需要完善的運行管理流程，應急響應程序，操作流程等管理體系文件。
在資源儲備方面，需要具備一定的氣體和液體儲備，保證基礎的供應能力以及裝置停機檢修時的后備供應能力；需要完善的物流配送和監(jiān)控體系，充足的車輛和運輸司機，保障安全穩(wěn)定的供應。
此外，電子大宗氣體被行業(yè)規(guī)劃分到危險化學品，受到嚴格監(jiān)管，尤其在晶圓廠所在的工業(yè)園區(qū)。因此在伴隨晶圓廠建設上，需要政策給予支持。
3、電子大宗氣體國產替代的可行性
今年上半年，外資幾家氣體公司宣布對俄羅斯氣體行業(yè)現(xiàn)有資產進行剝離，中斷在建項目，暫停新項目建設。也是在今年上半年，某外資氣體公司對國內多個重要半導體項目，采取了氦氣斷供或者短供措施。鑒于目前外資氣體公司在中國電子氣體行業(yè)的壟斷地位，以及國際政治環(huán)境的不確定風險，大力發(fā)展本土電子大宗氣體供應商是必由之路。
從國家戰(zhàn)略與行業(yè)儲備來看，在電子大宗氣體領域，國產替代具備相對的可行性。
從國家戰(zhàn)略來看，集成電路作為信息產業(yè)的基礎和核心，是國民經濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性產業(yè)。市場需求方面，目前國內工廠的自供率不足10%，未來10年左右，通過中國本土的半導體工廠投資，自供率有望提高到70%~80%。過去五年國內新建了數十個半導體和面板工廠，今后國內半導體制造投資將持續(xù)增長，給國產化帶來了窗口機會。
從行業(yè)儲備來看，國內氣體供應企業(yè)經過20多年的積累和沉淀，在資源儲備、技術時間、人才培養(yǎng)與運營管理上具備充足的經驗。
電子大宗氣站建設相關核心零配件大致分為以下幾類：空分系統(tǒng)、后備系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、連續(xù)在線監(jiān)控系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、調壓閥組和計量系統(tǒng)。目前，除了連續(xù)在線監(jiān)控系統(tǒng)的表頭部分，國內品牌做得不是很好，其他領域國內瓶頸不大。
電子大宗氣站的建設，基本分為系統(tǒng)設計、現(xiàn)場施工、裝備本身與后期運維幾個階段。要感謝30多年來外資公司為國內培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的經驗豐富的產業(yè)人員，使國內在這一領域具備充足的人才。金宏氣體經過二十余年發(fā)展，已形成電子氣體、大宗氣體和燃氣三大板塊，客戶涵蓋了電子半導體、面板、新能源、化工、機械制造、食品、醫(yī)療、環(huán)保等眾多行業(yè)。2020年金宏氣體成功登陸科創(chuàng)板。目前總資產45億元左右，現(xiàn)有60多家分子公司，2000多名員工，百余類相關產品，客戶10000多家。
目前，金宏氣體已成功承接了廣州芯粵能的碳化硅第三代化合物半導體工廠和北京的北方集成電路創(chuàng)新中心的電子大宗氣項目，12月都已經已經進入臨時供氣階段，明年會陸續(xù)進入正式供氣階段。
最后康立忠呼吁，晶圓制造大廠能多給國產氣體試用機會，共同為國產化努力。
