硅烷气全景调研与发展战略研究

硅烷气全景调研与发展战略研究一、 工业气体中游分析（一）工业气体市场规模工业气体行业是我国重点发展的产业之一，在节能减排背景下，以冶金、化工为代表的传统制造业转型升级带来了对工业气体的大量需求。数据显示，我国工业气体市场规模由2016年的1062亿元增长至2021年的1795亿元，年均复合增长率达1107%。相关研究机构预测，2022年我国工业气体行业市场规模将达1928亿元。（二）工业气体行业细分产品市场占比根据应用领域的不同，工业气体可分为大宗气体和特种气体。大宗气体指纯度要求低于5N，产品产销量大的工业气体；特种气体指被应用于特定领域，对纯度、品种、性质有特殊要求的工业气体。2020年，中国大宗气体市场规模约占工业气体的80%，特种气体约占工业气体的20%。（三）大宗气体市场规模近年来，大宗气体在下游领域钢铁、石油化工等传统行业发挥重要作用，大宗气体市场需求稳步增长，市场规模增长显著。数据显示，中国大宗气体市场规模由2017年的1036亿元增长至2021年的1456亿元，复合年均增长率达888%。相关研究机构预测，2022年我国大宗气体市场规模将达1555亿元。（四）特种气体市场规模特种气体是工业气体的一种，指被应用于特定领域，对纯度、品种、性质有特殊要求的工业气体，占工业气体的20%。随着制取技术的发展以及下游需求的不断增长，国内特种气体市场规模持续快速增长。数据显示，2021年特种气体市场规模达到342亿元，2017-2021年复合年均增长率达1824%。相关研究机构预测，2022年我国特种气体市场规模将达409亿元。（五）工业气体行业行业经营模式根据供应模式的不同，工业气体行业的经营模式可以分为自建装置供气和外包供气两种，而外包供气又分为零售市场和现场制气市场。大型下游企业，尤其是国有炼钢厂及化工企业以往大多依赖自建装置供气。然而，由于工业气体属于商品，为了提高效率及成本效益，越来越多下游公司开始将其工业气体需求转向外包供应。2017-2021年，中国外包供气市场占比从55%增长至65%，预计2022年占比可达到68%。（六）工业气体行业市场竞争格局从竞争格局来看，我国工业气体行业市场份额较为集中，主要被两大海外厂商林德集团和液化空气垄断，2021年其市场份额占比分别为22%和21%。从国内厂商来看，气体动力和杭氧股份竞争力较强，2021年市场占有率分别达到10%和6%。中国特种气体市场中，国外公司仍为主流，国产企业产品较为单一，提纯技术不够成熟，在市场竞争度较低。2021年国内行业CR5占比约77%，企业包括华特气体、南大光电、金宏气体、雅克科技、和远气体等，2021年市场份额占比分别为23%、21%、19%、11%和02%。二、 电子特气行业特征（一）电子特气行业区域性气体行业通常存在管道供气、瓶装供气以及管束车供气三种供气模式，一般电子特气产品主要采用瓶装供气或者管束车供气的模式。对于提供瓶装供气，供应范围受到运输成本的限制，一般来说，单价较低的工业气体对运输成本较为敏感，供应范围较小；单价较高的特种气体受运输成本影响较小，供应范围较大。（二）电子特气行业周期性电子特气通常具有产品附加值高、下游产品单位使用量稳定的特点，因此，整体市场容量主要取决于下游市场的广度与深度。电子级硅烷气目前主要运用于光伏和显示面板等行业，因此电子级硅烷气市场的需求受行业的变动影响较大。显示面板行业需求较为稳定，周期性较弱。光伏行业作为目前电子级硅烷气最主要的应用领域，其过去周期性较为明显，一方面是由于其容易受到国家政策和国际市场环境的影响，另一方面则是由于其自身产业链较长，各环节的产能扩张周期不同，部分环节的产能扩张会导致一段时间内出现产业链局部环节的供需不平衡，从而带来行业的周期性波动。下游行业的周期性波动会通过需求端传导至电子级硅烷气市场，从而对电子级硅烷气的需求量及价格产生较大影响。随着电子级硅烷气高用量应用场景的进一步扩展，下游市场广度的提升会使得单一下游行业的变动对电子级硅烷气行业的影响逐步减弱。三、 工业气体上游分析（一）空分设备市场规模深冷式大型空气分离设备简称空分设备，主要用于工业气体产品的制备与生产，是冶金、石油、化工等行业的基础装备。国内空分设备行业经历了多年发展，已处于成熟的发展阶段。2021年国内空分设备市场规模达到2725亿元，2017-2021年复合增长率达到32%，预计2022年中国空分设备市场规模将达到3622亿元。（二）空分设备市场竞争格局目前，中国空分设备行业市场竞争格局高度集中，市场CR5市占率达到82%。其中，杭氧股份在技术上引领着我国空分设备行业的发展，已完全具备在特大型空分设备领域与国际强手竞争的实力，在产品市场占有率上保持同行业第一。林德工程和液化空气位居前三，占有率分别为1704%和758%。（三）压力容器市场规模压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。中国压力容器制造行业经过多年发展后，已有较多企业在产品层次、产业分工和经营规模上有了较大的提高。数据显示，我国压力容器行业市场规模由2016年的1444亿元增长至2020年的1931亿元，年均复合增长率为79%。相关研究机构预测，2022年中国压力容器行业市场规模将达2201亿元。四、 电子级硅烷行业发展概况德国化学家HBuff于1857年发现了硅烷这一物质，但由于缺少实际的应用场景，在随后的100年左右的时间里，硅烷只是少数研究者在实验室里研究的对象，未有任何的商业化用途。到了20世纪50年代，随着半导体产业及光伏产业等新兴产业的蓬勃发展，硅烷的商用场景才被逐步打开。在行业发展初期，以德国、美国和日本为代表的国家垄断着当时全球电子级硅烷气生产的核心技术。由于海外气体行业龙头企业布局电子级硅烷气行业时间较早，较国内厂商更早地掌握了成熟的生产工艺，加之早期国内对于电子级硅烷气的总体需求也相对较少，因此在2008年前中国国内市场的电子级硅烷气供应完全依赖国外厂商。在硅烷制备工艺方面，市场上主要有硅化镁法、氢化铝钠法和三氯氢硅歧化法。其中硅化镁法又称小松法，是世界上最早实现工业化的硅烷制备技术，其通过硅化镁粉与氯化铵在液氨环境中发生化学反应制备硅烷，但由于自身工艺特点，硅化镁法对三废处理的要求高且难以实现千吨级的大规模生产，目前该工艺仅有国外少量企业在使用。氢化铝钠法又称氟硅法，通过氢化铝钠与四氟化硅气体反应合成硅烷气体，为中宁硅业所采用的生产工艺。氯硅烷歧化法又称三氯氢硅歧化法，主要采用四氯化硅进行氢化反应生成三氯氢硅，然后三氯氢硅经过歧化反应生成二氯二氢硅，二氯二氢硅再次进行歧化反应生成硅烷，该工艺为行业内最普遍的生产工艺。2008年，中宁硅业成为国内首家以氟硅法实现电子级硅烷气规模化生产的企业，标志着中国本土企业已经具备了量产电子级硅烷气的能力。2008年后，国内光伏及显示面板行业快速发展，得益于市场需求的推动，以及国内电子级硅烷生产工艺的不断完善，国内部分企业逐步实现了电子级硅烷气的规模化生产。随着硅烷应用领域的持续拓展，硅烷已逐步拓展到新能源电池等新兴领域。目前电子级硅烷气应用场景均以镀膜工艺为主，单位用量相对较小，而在新材料领域，电子级硅烷则被直接作为高纯度的硅源进行使用，单位用量将远大于传统领域的使用量，市场需求将快速增长。五、 工业气体行业产业链工业气体产业链的上游主要是原材料、生产设备及能源供应，原材料包括空气、工业废气、基础化学原料等，所需设备主要分为气体生产设备、气体储存设备和气体运输设备，能源包括电力、水资源等；中游产品按照气体制备方法的不同，可以分为大宗气体和特种气体两大类，大宗气体包括氧气、氮气、氩气、乙炔、氢气等，特种气体包括氢化物、氟化物等；产业链下游应用于钢铁冶炼、石油化工、机械工业、电子产品、新能源等领域。从企业来看，中国工业气体产业链由上至下可分为上游原材料和设备制造商、中游工业气体供应商和下游应用行业。上游空气分离设备是最重要的装备，主要企业包括杭氧股份、林德工程、液化空气、开元空分等；中游国内工业气体供应商包括气体动力、杭氧股份、华特气体、南大光电、金宏气体、雅克科技等。六、 中国工业气体行业发展前景及趋势预测2014-2020年我国工业气体行业市场规模复合增速约为105%，同时根据业界经验数据，全球气体行业增速是全球GDP增速的2-25倍。疫情前正常情况下2019年我国GDP增速为61%，依此增长规律，2026年我国工业气体市场规模有望在2026年达到3221亿元。2019年中国工业气体外包率远低于发达国家，约为55%，相比发达国家80%的外包率仍有较大差距，前瞻测算得2020年第三方现场制气在整体现场制气中的占比将达到57%。未来这种专业社会化外包占比提高的趋势将给专业气体生产企业带来巨大增长机遇和广阔的市场空间。现阶段，虽然冶金、化工等传统大宗用气市场在工业气体市场的需求端仍然占据了相当比例的份额，但是其市场规模较为稳定，用气品类也较为单一，以氧气、氮气等大宗工业气体为主。近年来，受益于我国新能源、半导体、电子信息、生物医药、新材料等新兴产业的快速发展，新兴分散零售用气市场正不断发展壮大，用气数量和用气种类在工业气体应用中的占比也越来越高。该市场的特点是用户对单一气体的需求量相对较小，但对气体品种的需求较多。基于该市场的需求特点，新兴分散零售市场的供气方式主要以瓶装气体或液态气体零售为主。七、 中国工业气体行业发展历程：正处于高速发展阶段我国工业气体行业从1949年开始发展，最开始只有氧气、氦气和氢气几个简单品种;20世纪80年代，发达国家进入中国布局，行业进入起步阶段;21世纪后我国工业气体行业发展更进一步，同时上游空分设备也取得技术突破，大大的激发了从业者的发展热情，目前我国工业气体行业正处于高速发展期。八、 电子特气行业发展情况（一）电子特气行业市场规模持续扩大电子特气是特种气体的一个重要分支，是集成电路、平面显示器件、太阳能电池等行业不可或缺的原材料。根据TECHCET统计，2020年全球电子特气市场规模为4185亿美元，预计到2025年，全球电子特气的市场规模将达到6023亿美元，2020年至2025年间，年复合增长率预计达到755%。未来，在碳中和及碳达峰对光伏行业发展的推动作用影响下，以及下游需求增长带来的半导体行业的投资加速，我国电子特种气体需求将持续保持高速增长。预计2025中国电子特种气体市场规模将提升到31660亿元，2021年到2025年复合增长率达到1277%。我国电子特种气体市场规模的增长率明显高于全球电子特种气体增长率，未来有较大发展空间。（二）电子特气行业国产化率持续提升，部分产品打破国际垄断并规模化生产由于国内电子特气行业起步较晚，难以满足国内快速发展的泛电子行业的综合用气需求，尤其在太阳能光伏、显示面板和集成电路等中高端制造业领域内，相关电子特气产品仍主要通过向国外大型气体企业采购来满足。根据前瞻产业研究院提供的数据，2020年国际四大气体巨头美国空气化工、德国林德、日本大阳日酸和法国液化空气占据了超过85%的国内电子特气市场份额，电子特气整体的国产化率较低。随着国内光伏、显示面板及集成电路等新兴产业的快速发展，国内市场对电子特气的需求快速增加。同时，国内电子特气生产厂商在技术及工艺上也不断突破，国内电子特气生产厂商凭借价格、供货稳定性等优势逐步替代国外气体厂商，电子特气行业国产化程度不断提升成为行业发展的必然趋势。目前三氟化氮、硅烷、超纯氨、锗烷、稀有气体等电子气体产品已打破国外技术垄断，并实现了规模化生产和销售。九、 电子特气行业发展趋势（一）电子特气行业国家政策大力支持电子特气行业属于国家产业政策重点支持发展的高新技术产业之一。自2009年以来，国家发改委、科技部、工信部和财政部等多部门相继印发了支持、规范电子特气行业的发展政策，内容涉及电子特气发展技术路线、电子特气制备项目安全运行规范等内容。2009年，国家科技部发布国家火矩计划优先发展技术领域，将专用气体等内容列入其中。2016年，科技部、财政部、国家税务局联合发布高新技术企业认定管理办法，将超净高纯试剂及特种（电子）气体等列为国家重点支持的高新技术领域。十三五国家战略性新兴产业发展规划新材料产业指南重点新材料首批应用示范指导目录（2017版）等指导性文件，均明确提及并部署了气体产业的发展，旨在推动包括特种气体在内的关键材料国产化，并且对于特种气体确立了其新材料产业属性，有力推动了气体产业的发展。半导体平面显示、太阳能电池等电子特气行业的下游应用领域也属于国家重点鼓励发展的新兴产业，国家对下游产业的支持也将推动电子气体行业的发展。随着下游产业的扩张，国内电子气体相关厂商迎来了良好的发展机遇，电子气体的国产化是必然趋势。（二）电子特气行业下游需求持续扩张光伏行业获益于国家双碳政策，在十四五规划期间发展空间巨大，行业整体规模预计实现翻倍。此外，随着全球面板产能向亚太地区进一步集中，国内厂商在显示面板行业的市场占有率逐步上升，显示面板的出货量也将稳步增加。除了现有的下游市场需求持续扩大，近年来，需要使用电子级硅烷气的高科技应用还在不断涌现，如新能源电池等新兴领域。电子级硅烷气可通过化学气相沉积法用于制作新能源电池的硅基负极材料，随着传统石墨类负极生产企业、电池生产企业积极布局硅基负极材料的研发与生产，电子级硅烷气在硅基负极材料市场的需求量将迎来快速增长。（三）电子特气行业的深入随着国内下游新兴产业的技术更迭和快速发展，国内特种气体的市场容量持续扩大，电子级硅烷气作为危险化学品，在产品包装、运输规范上有着严格的规定，相较于国外企业，国内电子级硅烷气企业的物流成本更低，供货更及时、灵活，产品价格也具有明显优势，因此，国产化是未来行业发展的必然趋势。