電子特氣需求驅(qū)動力來自哪些方面？

半導(dǎo)體和面板周期拐點將至，ChatGPT 開啟新增勢。

 1.新一輪半導(dǎo)體周期待開啟，特氣國產(chǎn)替代有望再推進(jìn)

半導(dǎo)體周期拐點將至，新一輪上行周期待開啟。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)長周期（也稱為產(chǎn)品創(chuàng)新周期）即半導(dǎo)體產(chǎn)品從研發(fā)到規(guī)模化 應(yīng)用的跨期，代表了新技術(shù)的全面迭代，以全球半導(dǎo)體銷售額增速來看，每 8-10 年呈現(xiàn)一個 M 型波段，當(dāng)前處于 5G/6G 技術(shù)、AloT/AIGC 應(yīng)用時代，海外頭部企業(yè)已實現(xiàn) EUV 型光刻膠量產(chǎn)，國內(nèi)部分企業(yè)實現(xiàn)了 ArF 光刻膠的量產(chǎn)，芯片技術(shù) 向超越摩爾定律發(fā)展，全球 12 英寸晶圓、7nm 芯片滲透率逐步提升。 半導(dǎo)體中周期（設(shè)備投資周期或稱產(chǎn)能周期、朱格拉周期），以全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資本開支的增速來看，每 3-5 年呈現(xiàn)一個山 峰型波段，根據(jù)波段的劃分，預(yù)期 24 年將開啟新一輪產(chǎn)能周期。半導(dǎo)體短周期與庫存情況和供需結(jié)構(gòu)掛鉤，一般在 2-3 年， 分為主動補庫、被動補庫、主動去庫、被動去庫四個階段， 2021 年半導(dǎo)體行業(yè)供需錯配帶來缺芯漲價潮，廠家紛紛加大 芯片產(chǎn)能規(guī)模，導(dǎo)致 2022 年下半年芯片供過于求，23Q1 半導(dǎo)體庫存高位，現(xiàn)階段行業(yè)整體仍處于去庫中（23H2 主動去 庫為主），預(yù)期 2023 年下半年需求漸修復(fù)、庫存逐步去化（24H1 被動去庫至庫存出清），行業(yè)有望迎來供需結(jié)構(gòu)改善、價 格上行、業(yè)績增加的拐點，預(yù)期 2024 年有望開啟新一輪半導(dǎo)體庫存周期。

半導(dǎo)體材料市場規(guī)模呈現(xiàn)周期性波動增長的態(tài)勢，2018-2021 年全球和我國大陸半導(dǎo)體材料市場年復(fù)合增速分別在 6.8%和 11.9%，其中，集成電路領(lǐng)域占據(jù)了 80%以上的半導(dǎo)體材料市場，除 2022 年受疫情和 21 年廠家大幅擴產(chǎn)影響需求低迷、 芯片庫存高企，其余年份我國集成電路銷售額增速均超 15%，整體較全球增速更高。

我國芯片仍以進(jìn)口為主，國產(chǎn)替代空間大。根據(jù) IC Insights 數(shù)據(jù)，2021 年我國芯片市場需求總規(guī)模約為 1870 億美元，其 中在我國大陸生產(chǎn)的 IC 規(guī)模約為 312 億美元，占比約 16.7%，其余 83.3%的需求依賴于進(jìn)口。進(jìn)一步來看，在中國大陸 制造的價值 312 億美元的芯片中，臺積電、SK 海力士、三星、英特爾、聯(lián)電和其他在中國大陸擁有晶圓廠的海外企業(yè)生 產(chǎn)了價值 189 億美元的芯片，占比約 60.6%，總部位于中國大陸的國內(nèi)公司生產(chǎn)了價值約 123 億美元的芯片，占比約 39.4%，在中國大陸 1865 億美元的芯片消費市場當(dāng)中占比 6.6%，這意味著我國 IC 實際的自給率僅為 6.6%左右，IC 國產(chǎn) 替代之路任重而道遠(yuǎn)，國內(nèi)企業(yè)的國產(chǎn)替代空間廣闊。 全球晶圓產(chǎn)能正逐步向我國轉(zhuǎn)移，2015-2021 年，中國大陸生產(chǎn)的晶圓產(chǎn)能在全球的占比從 9.7%逐步升至 16%，據(jù) SEMI 預(yù)計，到 2024 年將進(jìn)一步提高到 20%左右。同時，我國新建晶圓廠的增加將帶動國內(nèi)晶圓產(chǎn)能上行，國產(chǎn)晶圓制造材料 需求空間有望進(jìn)一步打開。據(jù) SEMI 在 22 年初統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，彼時中國大陸共有 23 座 12 英寸晶圓廠正在投產(chǎn)，總計月產(chǎn)能 約為 104.2 萬片，與總規(guī)劃月產(chǎn)能 156.5 萬片相比，產(chǎn)能裝載率為 66.58%，仍有擴產(chǎn)空間；SEMI 預(yù)計中國大陸 2022 年2026 年還將新增 25 座 12 英寸晶圓廠，總規(guī)劃月產(chǎn)能將超過 160 萬片；預(yù)計到 2026 年底，中國大陸 12 英寸晶圓廠的總 月產(chǎn)能將超過 276.3 萬片，相比 22 年初提高 165.1%；在全球的比重也將自 2022 年的22%，提升至 2026 年的 25%。

電子特氣作為半導(dǎo)體加工中的重要原料，在晶圓制造材料細(xì)分市場中的規(guī)模占比約為 4%，主要作用在刻蝕、摻雜、外延沉 積等環(huán)節(jié)。集成電路制造涉及上千道工序，基底晶圓加工中需使用上百種電子特種氣體，未來隨著國內(nèi)高精度芯片處理器 技術(shù)迭代和市場發(fā)展，AI 應(yīng)用場景的不斷落地，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展將成為帶動電子特氣需求上行的主要驅(qū)動力，同時 隨著國內(nèi)頭部特氣生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)突破、純度提高、產(chǎn)品矩陣不斷完善，電子特氣的國產(chǎn)替代空間也有望進(jìn)一步打開。

電子特氣在芯片加工中的需求測算：根據(jù)論文《Life cycle assessment of silicon wafer processing for microelectronic chips and solar cells》，測算得到每平方米 DRAM 存儲電路和邏輯電路晶圓加工所需要的大宗特氣約為 1070.6 千克和 3332.8 千克，所需電子特氣約為 913.4 克和 2842.0 克。邏輯芯片和存儲芯片在集成電路中的合計規(guī)模占比超 6 成，未來 隨著 5G 和車載電子的高速發(fā)展，晶圓制造工廠產(chǎn)能擴張、集成電路制程技術(shù)節(jié)點微縮、3D NAND 多層技術(shù)的發(fā)展，芯片 的工藝尺寸縮小、堆疊層數(shù)增加，集成電路制造中進(jìn)行刻蝕、沉積和清洗的步驟增加，電子特氣用量還將不斷提升。

國內(nèi)半導(dǎo)體市場空間廣闊，國產(chǎn)芯片產(chǎn)能持續(xù)擴張；特氣貫穿晶圓加工全流程，需求將不斷增加。通過我們的梳理，國內(nèi) 企業(yè)擴建的邏輯和存儲芯片項目中，按計劃在 2022H2-2025 年間投產(chǎn)放量的項目超 20 個，預(yù)計到 2025 年新增產(chǎn)能合計 將達(dá) 374.1 萬片/月，結(jié)合表 47 給出的單平米邏輯和存儲電路的晶圓加工過程中所需的特氣用量，測算出國內(nèi)企業(yè)擴產(chǎn)邏 輯芯片共需大宗特氣約 68.88萬噸、電子特氣 587.36 噸；擴產(chǎn)存儲芯片需大宗特氣 5.62 萬噸、電子特氣 47.99 噸。

集成電路用電子特氣市場規(guī)模：根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2020 年我國集成電路用電子氣體的市場規(guī)模為 76 億元， 2021 年增長至為 85 億元，預(yù)計 2025 年市場規(guī)模將達(dá) 134 億元，2021-2025 年復(fù)合增長率為 12.05%。根據(jù) ICMTIA 統(tǒng) 計數(shù)據(jù)，中國集成電路用電子氣體中，電子特種氣體市場規(guī)模約占 64%。 根據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021 年全球晶圓制造用電子氣體市場規(guī)模達(dá) 45.4 億美元，同比增長 3.9%；根據(jù)高禾投資 研究中心預(yù)測數(shù)據(jù)，至 2028 年全球晶圓制造用電子氣體市場規(guī)模達(dá)59.1 億美元，年復(fù)合增長率為 3.84%。

2.ChatGPT 大算力需求，驅(qū)動 GPU 芯片新增勢

2022 年 12 月，微軟投資的 AI創(chuàng)業(yè)公司 OpenAI 推出聊天機器人 ChatGPT，微軟Azure 為 OpenAI 開發(fā)的超級計算機是一 個單一系統(tǒng)，具有超過 28.5 萬個 CPU核心、1萬個 GPU 和 400 GB/s 的 GPU 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，以此來支撐 GPT的 大算力需求。ChatGPT 發(fā)布后，國內(nèi)的百度 “文心一言”、阿里“通義千問”、騰訊“混元”、網(wǎng)易“伏羲”、科大訊飛“星 火認(rèn)知”、商湯日日新等大模型也相繼發(fā)布。AI 模型對算力的需求主要體現(xiàn)在訓(xùn)練和推理兩個層面，2021 年中國人工智能 服務(wù)器工作負(fù)載中，57.6%的負(fù)載用于推理，42.4%用于模型訓(xùn)練；據(jù) IDC 預(yù)計，到 2026 年 AI 推理的負(fù)載比例將進(jìn)一步 提升至 62.2%。通過測算，GPT-3 模型訓(xùn)練約需 1.87 萬顆 A100 GPU，推理（單月）需 4057.65顆 A100 GPU 芯片。 據(jù)外媒 semianalysis 報道，ChatGPT 每天在計算硬件方面的運營成本約 69.4 萬美元，Open AI 需要大約 3617 臺 HGX A100 服務(wù)器（28936 個 GPU）為 ChatGPT 提供服務(wù)。根據(jù)測算，假設(shè) GPT 模型在 10 天內(nèi)完成訓(xùn)練，可支撐單月 6.16 億次使用量（每次回復(fù)時間 1s），則共需約 22725 顆 A100 GPU 芯片量，目前 GPU 芯片持有量超過 1 萬枚的企業(yè)不超過 5 家，其中，擁有 1 萬枚英偉達(dá) A100 GPU 的企業(yè)至多只有 1 家，高端芯片呈供不應(yīng)求局面。ChatGPT興起帶動 GPU 需 求增加，未來相關(guān)技術(shù)廣泛應(yīng)用仍需要大算力支撐，或?qū)Ⅱ?qū)動芯片產(chǎn)業(yè)鏈開啟新增長極。

3. 顯示面板：上行周期啟動，需求增長在即

全球顯示面板行業(yè)在經(jīng)歷了 2020Q1-2021Q2 供需兩旺的漲價周期后，在 2022年由于全球經(jīng)濟較疲軟、疫情沖擊、供應(yīng)過 剩等因素的影響，價格步入下行周期，相關(guān)企業(yè)經(jīng)營業(yè)績遭受了較大的壓力，根據(jù)中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會液晶分會統(tǒng)計 數(shù)據(jù)，2022 年全球顯示市場產(chǎn)值約為 1998 億美元，同比下降超 20%；其中，顯示器件（面板）產(chǎn)值約 1100 億美元，同 比下降近 27%；顯示材料產(chǎn)值約 766 億美元，同比下降近 13%；顯示裝備產(chǎn)值約 120 億美元，同比下降超 9%。 2023 下半年或?qū)⑹秋@示面板產(chǎn)業(yè)新一輪上行周期的起點。當(dāng)前，全球液晶顯示器面板價格企穩(wěn)，電視面板價格已全線調(diào)漲， 新一輪漲價周期開啟，預(yù)期 2023 年下半年顯示面板市場或?qū)⒂瓉砀纳啤?/p>

根據(jù) Omdia 針對顯示器生產(chǎn)與庫存追蹤的最新研究表示，受益于 LCD 電視、手提電腦、顯示器面板和智能手機 LCD 面板提高產(chǎn)能利用率方面仍面臨挑戰(zhàn)（預(yù)計 2023 年上半年 OLED 生產(chǎn)商的平均產(chǎn)能利用率仍不足 60%），下半年面板產(chǎn)業(yè)加速 回暖，新一輪上行周期開啟，或?qū)Ⅱ?qū)動 OLED 產(chǎn)能利用率也有所回升。

國內(nèi)市場顯示出更為強勁的增長韌勁。2022 年，國內(nèi)顯示行業(yè)產(chǎn)值近 5000 億元，在全球市場的占比超過 38%，投資結(jié)構(gòu) 方面也有了明顯改善，投資方向從 LCD 向更高技術(shù)含量的高性能 OLED、Micro LED 及部分上游材料轉(zhuǎn)移，未來國內(nèi)面板 市場將向更高附加值的產(chǎn)品逐步迭代，同時在全球的占比也將進(jìn)一步提高。 從全球顯示面板產(chǎn)能分布來看，有較為明顯的向我國轉(zhuǎn)移的趨勢。根據(jù) DSCC 數(shù)據(jù)，近年來國內(nèi)面板企業(yè)快速增加第六代 柔性 OLED 產(chǎn)線，我國 OLED 市場份額快速提升，2023 年國內(nèi)企業(yè)在全球柔性 OLED 產(chǎn)能中的占比有望超過 50%；在中 國面板廠商占據(jù)主導(dǎo)地位的液晶顯示器（LCD）產(chǎn)能中，預(yù)計到 2027 年中國企業(yè)份額將提高至 70%以上；顯示面板總產(chǎn) 能中（包括 OLED 和 LCD），2023 年中國面板企業(yè)占據(jù) 60%左右的市場份額，預(yù)計從 2024 年起將保持在70%左右。

4. 光伏電池：市場持續(xù)高增，特氣需求穩(wěn)增

據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2022 年我國光伏新增裝機量達(dá) 87.41GW，同比增長 59.2%，其中分布式光伏占比持續(xù)提升至近 70%， 是推動光伏裝機量快速增加的重要增長極；2022 年我國光伏電池產(chǎn)量達(dá) 343.64GW，同比增長 46.8%。隨著“十四五”時 期加快推進(jìn)雙碳戰(zhàn)略的達(dá)成，各省積極布局光伏建筑一體化、大型風(fēng)光基地建設(shè)等舉措，截至 2022 年底，全國 25 個省已 發(fā)布明確的“十四五”期間新增光伏裝機規(guī)劃，合計達(dá) 344GW。 2023 年光伏需求增勢保持強勁，一季度全國光伏新增裝機并網(wǎng) 33.66GW，同比高增 154.81%；一季度我國光伏電池產(chǎn)量 達(dá) 105.26GW，同比增長 53.2%。據(jù) CPIA 預(yù)測，2023 年我國光伏新增裝機保守預(yù)測為 95GW，樂觀預(yù)測為 120GW，疊 加一定規(guī)模的出口預(yù)期，預(yù)計 2023 年我國光伏電池產(chǎn)量將達(dá)近 445GW，同比增加 29.4%。

電子特氣在晶硅太陽能電池和非晶硅薄膜光伏電池的生產(chǎn)中都必不可少，比如硅烷作為一種提供硅組分的氣體源，是將硅 分子附著于電池表面最有效的方式，是其他硅源無法取代的特氣產(chǎn)品；硅烷、磷化氫、硼烷、氫氣等作為沉積氣體，可用 于非晶硅薄膜太陽能電池制造；含氟電子特氣或強腐蝕性酸堿常作為光伏電池制造中的刻蝕劑。國內(nèi)外光伏市場需求前景 向好，國內(nèi)光伏電池產(chǎn)量增勢強勁，電子特氣在光伏領(lǐng)域的需求有望穩(wěn)步上行。