金宏氣體康立忠：半導(dǎo)體大宗氣體國(guó)產(chǎn)替代的可行性

12月24—25日，由張江高科、全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)智庫(kù)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(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖峰會(huì)”在上海浦東召開(kāi)。在次日的“設(shè)備材料分論壇”中，金宏氣體副總經(jīng)理康立忠現(xiàn)場(chǎng)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(guó)產(chǎn)替代重要環(huán)節(jié)。康立忠從電子大宗氣體這一細(xì)分市場(chǎng)出發(fā)，分析了國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體大宗氣體供應(yīng)現(xiàn)狀以及國(guó)產(chǎn)氣體公司該如何把握機(jī)會(huì)。

1、電子大宗氣體在半導(dǎo)體制造中的應(yīng)用

電子大宗氣體包括氮?dú)狻⒀鯕?、氬氣、氫氣、氦氣、二氧化碳、壓縮干燥空氣等。其應(yīng)用廣泛，涉及多個(gè)制造環(huán)節(jié)，如用作晶體生長(zhǎng)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(chǎn)線的可靠性。電子大宗氣體在品質(zhì)控制、穩(wěn)定性、可靠性、長(zhǎng)期連續(xù)不中斷供應(yīng)等方面具有極其嚴(yán)苛的要求，屬于技術(shù)資金密集型行業(yè)。與化工、鋼鐵等其他行業(yè)相比，半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)大宗氣體的要求有所區(qū)別。

半導(dǎo)體制造所用的電子大宗氣體具有幾大特點(diǎn)：

第一，相較于電子化學(xué)品和電子材料，半導(dǎo)體制造所需的大宗氣體用量巨大，且要求長(zhǎng)期連續(xù)供應(yīng)。一批晶圓的生產(chǎn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月，期間大宗氣體生產(chǎn)裝置出現(xiàn)任何問(wèn)題大宗氣體的供應(yīng)也不能中斷。以氮?dú)馀e例，氮?dú)庠诎雽?dǎo)體行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，之前12英寸晶圓廠用量一般在一萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方每小時(shí)左右?，F(xiàn)在隨著晶圓廠規(guī)模擴(kuò)大或者產(chǎn)量提升，氮?dú)獾挠昧吭鲩L(zhǎng)到三萬(wàn)到六萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方每小時(shí)，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(xué)反應(yīng)。

第三，因?yàn)槠浯罅康倪M(jìn)入反應(yīng)釜或者機(jī)臺(tái)腔體，因此對(duì)氣體純度與指標(biāo)的要求比正常電子特氣和化學(xué)品更高，目前雜質(zhì)含量要求控制十億分之一級(jí)別（ppb級(jí)）。如果純度指標(biāo)不夠，晶圓表面沉積其他分子或者雜質(zhì)較多，對(duì)良率和可靠性影響較大。

2、國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體大宗氣體供應(yīng)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)難點(diǎn)目前，電子大宗氣體市場(chǎng)主要被歐、美、日等巨頭公司占據(jù)，是中國(guó)半導(dǎo)體長(zhǎng)期可持續(xù)增長(zhǎng)的“卡脖子”問(wèn)題

以林德、液空、AP為首的外資氣體公司占據(jù)90%以上的國(guó)內(nèi)電子大宗氣體市場(chǎng)。近兩三年來(lái)，金宏等的幾家國(guó)內(nèi)廠商，集中精力解決電子大宗氣體技術(shù)難題，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)突破。但是中國(guó)主流的12英寸晶圓制造廠，基本仍以外資氣體廠供應(yīng)為主，新的Fab廠招投標(biāo)仍以外資企業(yè)為主。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象？電子大宗氣體是比較特殊的產(chǎn)品，與電、水類似，電子大宗氣體屬于伴隨晶圓制造廠建設(shè)的公用工程，需要在晶圓制造廠附近建設(shè)氣體供應(yīng)廠，運(yùn)營(yíng)周期多為10年、15年、20年，試錯(cuò)成本比較高。一旦大宗氣站投產(chǎn)，就要常年伴隨晶圓廠的生產(chǎn)而存續(xù)，要伴隨著半導(dǎo)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(zhǎng)達(dá)數(shù)年。即便國(guó)內(nèi)大宗氣體供應(yīng)技術(shù)已經(jīng)成熟，供應(yīng)商和客戶仍會(huì)非常慎重。綜合現(xiàn)有項(xiàng)目的擴(kuò)產(chǎn)與新項(xiàng)目的投資預(yù)期，金宏氣體預(yù)測(cè)2021年-2025年，國(guó)內(nèi)電子大宗氣體市場(chǎng)規(guī)模的復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)16.5%。預(yù)計(jì)2025年，市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)200億元，國(guó)內(nèi)電子大宗氣體行業(yè)將迎來(lái)難得的機(jī)遇。

電子大宗氣站建設(shè)面臨著政策扶持、資金門檻、建設(shè)和運(yùn)行門檻、資源儲(chǔ)備等多方面的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)。

政策上，外資主導(dǎo)地位及復(fù)雜多變的國(guó)際地緣政治是制約國(guó)內(nèi)電子大宗氣體公司的崛起的重要因素；國(guó)內(nèi)氣體公司需要在政策、合規(guī)、行業(yè)、基金等各領(lǐng)域獲得更多的扶持。

資金方面，電子大宗氣站是一個(gè)非常重投資（單個(gè)項(xiàng)目投資通常在1～3億之間，個(gè)別項(xiàng)目投資更高），回報(bào)周期相當(dāng)長(zhǎng)的領(lǐng)域（需要通過(guò)10年，15年甚至20年的長(zhǎng)期運(yùn)行，收回投資）。沒(méi)有充足資本支持，無(wú)法支撐電子大宗氣站投資和建設(shè)。

在建設(shè)和運(yùn)行方面，設(shè)計(jì)人員，建設(shè)人員，運(yùn)行人員需要多年相關(guān)半導(dǎo)體大宗氣從業(yè)經(jīng)驗(yàn)；需要經(jīng)驗(yàn)豐富的項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)，完善的項(xiàng)目管理流程，從質(zhì)量、安全、進(jìn)度等各方面保證項(xiàng)目建設(shè)；需要完善的運(yùn)行管理流程，應(yīng)急響應(yīng)程序，操作流程等管理體系文件。

在資源儲(chǔ)備方面，需要具備一定的氣體和液體儲(chǔ)備，保證基礎(chǔ)的供應(yīng)能力以及裝置停機(jī)檢修時(shí)的后備供應(yīng)能力；需要完善的物流配送和監(jiān)控體系，充足的車輛和運(yùn)輸司機(jī)，保障安全穩(wěn)定的供應(yīng)。

此外，電子大宗氣體被行業(yè)規(guī)劃分到危險(xiǎn)化學(xué)品，受到嚴(yán)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(shè)上，需要政策給予支持。

3、電子大宗氣體國(guó)產(chǎn)替代的可行性

今年上半年，外資幾家氣體公司宣布對(duì)俄羅斯氣體行業(yè)現(xiàn)有資產(chǎn)進(jìn)行剝離，中斷在建項(xiàng)目，暫停新項(xiàng)目建設(shè)。也是在今年上半年，某外資氣體公司對(duì)國(guó)內(nèi)多個(gè)重要半導(dǎo)體項(xiàng)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(guó)電子氣體行業(yè)的壟斷地位，以及國(guó)際政治環(huán)境的不確定風(fēng)險(xiǎn)，大力發(fā)展本土電子大宗氣體供應(yīng)商是必由之路。

從國(guó)家戰(zhàn)略與行業(yè)儲(chǔ)備來(lái)看，在電子大宗氣體領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)替代具備相對(duì)的可行性。

從國(guó)家戰(zhàn)略來(lái)看，集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。市場(chǎng)需求方面，目前國(guó)內(nèi)工廠的自供率不足10%，未來(lái)10年左右，通過(guò)中國(guó)本土的半導(dǎo)體工廠投資，自供率有望提高到70%~80%。過(guò)去五年國(guó)內(nèi)新建了數(shù)十個(gè)半導(dǎo)體和面板工廠，今后國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造投資將持續(xù)增長(zhǎng)，給國(guó)產(chǎn)化帶來(lái)了窗口機(jī)會(huì)。

從行業(yè)儲(chǔ)備來(lái)看，國(guó)內(nèi)氣體供應(yīng)企業(yè)經(jīng)過(guò)20多年的積累和沉淀，在資源儲(chǔ)備、技術(shù)時(shí)間、人才培養(yǎng)與運(yùn)營(yíng)管理上具備充足的經(jīng)驗(yàn)。

電子大宗氣站建設(shè)相關(guān)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(guò)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(diào)壓閥組和計(jì)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(guó)內(nèi)品牌做得不是很好，其他領(lǐng)域國(guó)內(nèi)瓶頸不大。

電子大宗氣站的建設(shè)，基本分為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、裝備本身與后期運(yùn)維幾個(gè)階段。要感謝30多年來(lái)外資公司為國(guó)內(nèi)培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)業(yè)人員，使國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域具備充足的人才。金宏氣體經(jīng)過(guò)二十余年發(fā)展，已形成電子氣體、大宗氣體和燃?xì)馊蟀鍓K，客戶涵蓋了電子半導(dǎo)體、面板、新能源、化工、機(jī)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(chǎn)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(guān)產(chǎn)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(dǎo)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(xiàng)目，12月都已經(jīng)已經(jīng)進(jìn)入臨時(shí)供氣階段，明年會(huì)陸續(xù)進(jìn)入正式供氣階段。

最后康立忠呼吁，晶圓制造大廠能多給國(guó)產(chǎn)氣體試用機(jī)會(huì)，共同為國(guó)產(chǎn)化努力。