Entendiendo la Industria de Gases Especiales de Semiconductores Domésticos

1. Alimentos Industriales
En comparación con los grandes chips de silicio utilizados para fabricar circuitos integrados, la aplicación de gases especiales en semiconductores es relativamente desconocida para el público. Se conoce como el “alimento” y la “fuente” de los semiconductores y los materiales de visualización plana y es un material estratégico indispensable para la fabricación de semiconductores.

 

Esta categoría se ha mantenido en el sistema industrial chino durante 30 años, sin embargo, solo en los últimos 10 años se ha desarrollado realmente. Según el informe de previsión y análisis sobre la producción, la demanda de comercialización y la inversión de la industria de gases especiales de China, publicado por el instituto prospectivo de investigación industrial, los gases especiales se utilizan principalmente en los campos de la electrónica, la industria química, el tratamiento médico y la protección ambiental, entre los cuales la industria electrónica representa aproximadamente el 41%.

En resumen, la fabricación de chips implica las cinco etapas de producción: preparación de la oblea de silicio, fabricación de la oblea de silicio, prueba/selección de la oblea, ensamblaje y empaquetado, y prueba final, que son independientes entre sí, mientras que los gases especiales están más o menos involucrados en todos los aspectos.

 

Por ejemplo, para proporcionar la energía necesaria al sistema de reacción, es necesario depositar una capa de película sólida en la superficie de la oblea de silicio mediante mezcla de gases. Este proceso se llama “ Deposición Química de Vapor (CVD)”. Los gases especiales comúnmente utilizados incluyen nitrógeno de alta pureza, silano, etc.; otro ejemplo, tetrafluoruro de carbono de alta pureza, hexafluoroetano de alta pureza y otros gases a base de flúor son el medio principal utilizado en el proceso de grabado..

El tetrafluoruro de carbono se utiliza en el gas de grabado de plasma.

 

Según la aplicación, los gases especiales se pueden dividir en gas de dopaje, gas epitaxial, gas de implantación de iones, gas LED, gas de fotolitografía, gas portador y gas de dilución. Entre ellos, gas de fotolitografía es la fuente de luz ultravioleta profunda producida por las máquinas de litografía. La longitud de onda de la fuente de luz generada por diferentes gases de fotolitografía es diferente, lo que afecta directamente la resolución de la máquina de litografía, y es uno de los núcleos de la máquina de litografía.

 

Los gases especiales tienen requisitos extremadamente estrictos en cuanto a pureza, composición, contenido máximo de impurezas dañinas, embalaje del producto y almacenamiento, etc., los cuales pertenecen a productos de alta tecnología y alto valor agregado.

 

Actualmente, existen más de 110 tipos de gases especiales utilizados en la industria de semiconductores, y se usan comúnmente entre 20 y 30 tipos, representando el 14% de la demanda de materias primas, solo superados por las obleas de silicio grandes.

 

Como material clave indispensable, el rápido desarrollo de la industria nacional de semiconductores ha llevado a un aumento sustancial en la demanda de gases especiales. Según los datos de la Asociación de la Industria de Semiconductores de China, en 2018, la escala de mercado de los gases electrónicos especiales de China alcanzó los 12.16 mil millones de yuanes, con un crecimiento interanual del 11.2%, representando el 38.15% del mercado global; se estima que la escala alcanzará los 23 mil millones de yuanes en 2024. A nivel mundial, la demanda de gases electrónicos especiales también está aumentando. En 2018, la escala del mercado global de gases electrónicos especiales para circuitos integrados alcanzó los 4.51 mil millones de dólares estadounidenses (aproximadamente 31.87 mil millones de yuanes renminbi)，con un aumento interanual del 15.9%.

 

Como piedra angular de la industria de alta tecnología, como Internet, la comunicación aeroespacial y la conducción autónoma, el desarrollo de la posición de China en la competencia internacional. Por lo tanto, como demanda rígida de la producción de semiconductores, los gases electrónicos especiales son un segmento de gran potencial de crecimiento.

 

Después de años de acumulación tecnológica y fusiones y adquisiciones, el mercado global de gases industriales ha formado un patrón de oligopolio de “cuatro empresas de gas”. El derecho a hablar de la industria de los gases especiales también está firmemente en manos de Air Liquide Inc, Linde Inc, Praxair Inc y Air Products & Chemicals Inc.

 

Actualmente, los gases especiales de China se importan principalmente. A partir de febrero de 2018, la importación de gases especiales de China ascendió a US $2.451 mil millones, mientras que el valor de exportación fue de solo US $146 millones. Esto significa que, si las empresas extranjeras o el gobierno aprovechan esta oportunidad para imponer sanciones a la industria de semiconductores de China, la capacidad existente de las empresas nacionales de gases especiales no podrá lograr un reabastecimiento efectivo.

 

2. Años de escasez

¿Por qué los gases especiales electrónicos de China están controlados por otros? La respuesta está en el proceso de desarrollo de la industria de semiconductores.

 

En la década de 1950, la industria de semiconductores de China aún estaba en su infancia. En el primer y segundo “plan quinquenal”, los semiconductores se incluyeron como proyectos científicos y tecnológicos clave. Sin embargo, debido a los drásticos cambios en la situación política internacional y nacional, el estado casi ha dejado de invertir en semiconductores.

 

Después de la reforma y apertura, el desarrollo de la industria de semiconductores de China se mencionó nuevamente sobre la mesa. Pero la brecha con el extranjero ya es tremenda.

 

Mientras tanto, EE. UU., Japón, Corea del Sur y otros países han acumulado más de 10 años en el campo de la industria electrónica. La industria de los gases especiales electrónicos también se ha subdividido de la industria de gases industriales debido al rápido desarrollo de los semiconductores y ha desarrollado gradualmente numerosas empresas líderes y modos de cooperación internacional maduros.

 

A mediados de la década de 1980, Air Products & Chemicals Inc (APCI) entró en China y se convirtió en la primera empresa de gases en el extranjero en invertir en China. Vende principalmente equipos de gas industrial, como equipos de separación de aire y generación de oxígeno, a empresas siderúrgicas y químicas nacionales. Vale la pena señalar que en este momento, APCI ha comenzado a suministrar una pequeña cantidad de productos de gases especiales al área de Beijing-Tianjin para satisfacer las pequeñas necesidades de producción de la industria electrónica.

 

Posteriormente, empresas de gases de todo el mundo han invertido sucesivamente en China, o han establecido empresas unipersonales, o empresas conjuntas para establecer fábricas, para apoderarse del mercado chino. Por un tiempo, las empresas conjuntas con empresas nacionales que proporcionaban políticas, fábricas, mano de obra y empresas extranjeras que proporcionaban tecnología y equipo surgieron por toda China. A finales de mayo de 1995, las empresas de gas extranjeras habían invertido más de US $520 millones en China, y se habían establecido aproximadamente 58 empresas conjuntas de gas.

 

With the deepening of the reform and opening up, China gas industry could make up for the gap in technology and equipment with the help of other countries’ advantages. However, it has also laid a hidden danger for the development of China’s specialty gases industry.

 

Durante este período, la mayoría de los procesos de empaque y prueba que la industria de semiconductores de China introdujo tenían un bajo contenido técnico, lo que colocó a la industria de semiconductores de China en un estado desventajoso en la cadena de suministro y afectó directamente el nivel de producción y suministro de los gases especiales aguas arriba. Al mismo tiempo, debido a que la fuerza impulsora para el desarrollo de la cadena downstream dependía completamente de la inversión política, se le daba importancia a los resultados y beneficios a corto plazo, careciendo de conceptos a largo plazo, este pensamiento de beber veneno para calmar la sed se ha extendido al campo de los gases especiales. Dependiendo de la cooperación con empresas extranjeras, se podían obtener grandes beneficios, y además, la brecha técnica era enorme, por lo que pocas empresas podían establecerse para dedicarse a I+D.

 

Por el contrario, para mantener la posición de liderazgo, las empresas de gas extranjeras de vanguardia invirtieron enormes cantidades de dinero en I+D cada año. Tomando 1995 como ejemplo, la inversión en I+D más baja de las empresas de gas fue de 61 millones de dólares estadounidenses, la más alta fue de 144.6 millones de dólares estadounidenses, que representó la proporción más alta de las ganancias netas del 36.75%.

 

Vale la pena mencionar que en ese año, la British BOC Processing Equipment Company también diseñó y desarrolló un equipo de producción de nitrógeno ensamblado en el lugar, especialmente adecuado para la producción de electrónica, metales y otros campos.

 

China’s gas specialty industry, which lacks independent research and development capability, can only look at the back of the giant. China was increasingly realizing that the strategy of exchanging the market for technology was not the long-term solution after all. In June 2000, the state promoted the semiconductor industry to the national strategic level for the first time, and issued the “Policies to Encourage the Development of the Software Industry and the Integrated Circuit Industry” (i.e. “No. 18 documents”) to revitalize the semiconductor industry. In September of the next year, to implement the “No. 18 documents”, the “Response Letter of the General Office of the State Council on Further Improving the Development Policy of the Software Industry and Integrated Circuit Industry” was issued.

 

However, due to the limitation of historical conditions, both documents focused on the localization of semiconductors, unable to take into account the constraints of upstream specialty gases and other raw material industries on semiconductors. Until 2020, “Several Policies to Promote the High-Quality Development of the Integrated Circuit Industry and Software Industry in the New Era” issued, la distribución de la industria de semiconductores de China se ha expandido desde especializarse en la producción de circuitos integrados a toda la cadena de la industria de semiconductores.

 

”Just as “the founder of the two bombs” Qian Xuesen lamented: “in the 1960s, we devoted ourselves to” two bombs and one satellite “, and we got a lot; in the 1970s, we did not engage in semiconductors, so we lost a lot.

 

3. Línea divisoria

Zhang Rujing, el fundador de SMIC International, dijo una vez: “La industria de semiconductores debe recibir inversiones a largo plazo, y los empleados relevantes también deben ser capaces de soportar la soledad”. Después de la emisión del “Documento No. 18”, China comenzó a dedicarse a la investigación de la tecnología de semiconductores. Las empresas nacionales de gases especiales también siguieron el ritmo y comenzaron a superar las dificultades técnicas, logrando algunos resultados.

 

En la 14.ª Conferencia Nacional Specialty Anual de Gas en 2010, los profesionales de la industria comenzaron a gritar con confianza: “ El gas especial nacional debe convertirse en la fuerza principal de los chips de China, LED, celdas solares y otros campos. It is only a matter of time!”

 

Tal confianza se derivó del gran papel que el amoníaco de alta pureza nacional ha desempeñado en el campo solar. En ese momento, el mercado nacional necesitaba alrededor de 1000 toneladas de tetrafluoruro de carbono de alta pureza cada año, con una pureza del 99.9995%, que básicamente satisfacía la demanda. Con base en esto, los profesionales de gases especiales se complacieron en creer que las empresas nacionales ya tienen capacidad de producción a gran escala, la localización es la tendencia general, y the era of “having price but not goods” before the financial crisis has basically ended.

 

Sin embargo, el desarrollo de la realidad ha demostrado que tal conclusión es aún prematura. A single technological breakthrough didn’t make China’s specialty gas enterprises proud. SAI’s statistics showed en 2019, el gigante mundial del gas todavía representaba el 88% de la cuota de mercado de gases especiales de China; las empresas nacionales solo representaban el 12%, lo que podría describirse como sobrevivir en las grietas.

Participación en el mercado nacional de gases electrónicos

 

Según los profesionales de la industria, las industrias aguas abajo de alta precisión, como los circuitos integrados a muy gran escala y los paneles de visualización nuevos, have realizan una estricta selección de proveedores de gas, con ciclos de certificación largos y una fuerte fidelidad del cliente. Además, los clientes tienen las características de múltiples variedades, lotes pequeños y alta frecuencia en el suministro de gases especiales. No solo esperan que los proveedores puedan proporcionar un servicio integral de gas, sino que también tienen requisitos más altos para la capacidad de servicio integral y la capacidad de distribución de las empresas de gas. Todo esto requiere que las empresas tengan una profunda acumulación en la industria y un profundo conocimiento de la misma. En otras palabras, para realizar el anhelado deseo de localización, un avance tecnológico es solo un aspecto. Solo mejorando la capacidad integral podremos competir con los gigantes internacionales en un ámbito más amplio.

 

Los clientes tienen requisitos estrictos para specialty gases las empresas proveedoras

 

Las empresas de gas de China, que tenían una comprensión clara de la realidad, con una actitud más seria y firme, se adentraron en el interior más profundo de la industria. Tomando Gas Haute como ejemplo, como pionero en el campo de los gases especiales,, Haute gas rompió las restricciones de importación de hexafluoroetano de alta pureza, mezcla de AR / F / NE, mezcla de AR / NE y otros productos de gases especiales, y se convirtió en el sustituto nacional de 20 productos.

Además de prestar atención a la investigación y desarrollo de múltiples tecnologías, incluyendo síntesis, purificación y preparación de mezclas de gases en el proceso de producción, Haute gas cultivó una capacidad técnica líder a nivel nacional y una capacidad de servicio integral mediante un análisis específico de las necesidades del cliente, obteniendo la confianza de reconocidos clientes downstream como SMIC internacional, TSMC, Microelectrónica de Recursos de China, y BOE, no solo les ayudó a resolver las restricciones de materiales gaseosos, sino que también logró más del 801% de cobertura de clientes en la fabricación de circuitos integrados nacionales de más de 8 pulgadas.

 

Además, Haute Gas también ingresó en el sistema de cadena de suministro de empresas líderes mundiales en semiconductores, como Intel, Micron Technology, Texas Instruments y Hynix.

 

De manera similar, Jinhong Gas, que se destaca por su capacidad de investigación científica, también ha establecido relaciones estables y a largo plazo con muchos clientes de alta calidad. Según el informe financiero de Jinhong Gas, contaba con un centro nacional de tecnología empresarial, un laboratorio CANS y una estación de investigación posdoctoral en la industria del gas, enfocados en la investigación y desarrollo de gases electrónicos, y tomó los gases especiales y gases a granel aplicados en el campo de semiconductores electrónicos como la dirección clave de investigación y desarrollo. La inversión en I+D permitió a la empresa contar con múltiples tecnologías centrales en todo el proceso de producción, purificación, detección, transporte y uso de gases, y poseía 150 patentes (incluidas 32 patentes de invención). En 2019, los ingresos de Jinhong Gas por tecnologías centrales representaron más del 871% de sus ingresos totales.

 

Se pudo observar que, en la competencia con gigantes internacionales, las empresas nacionales de gases especiales han avanzado y han formado gradualmente ventajas centrales como una fuerte capacidad de investigación y desarrollo, diversos tipos de productos y ventajas de marca en la industria de semiconductores. La brecha aparentemente enorme en la participación de mercado podría revertirse a través de cambios en la fortaleza.

 

4. Forzados a Liangshan

En la situación actual, la localización de gases especiales se ha convertido incluso en una opción inevitable.

 

Durante mucho tiempo, los gases especiales han dependido en gran medida de la importación, lo que ha provocado un alto precio del producto, un ciclo de entrega largo y problemas de servicio inoportunos, que afectaron gravemente las actividades de producción aguas abajo, restringiendo el desarrollo estable de la industria de semiconductores de China; con el rápido desarrollo de la industria nacional de semiconductores y nuevas energías, la demanda de localización de gases especiales es cada vez más fuerte; el apoyo de la política industrial nacional y el avance técnico de los gases especiales nacionales objetivamente hicieron posible que los gases especiales nacionales reemplacen gradualmente la importación.

 

La creciente fricción comercial entre China y Estados Unidos también ha profundizado la comprensión china de la industria de semiconductores, el enfoque de las personas se ha expandido de un solo eslabón como el diseño y la fabricación a todo el sistema de investigación científica, desarrollo, diseño, producción de materiales, aplicación integrada y ecosistema del sistema.

 

Mientras tanto, China, como fábrica del mundo a largo plazo, se encontraba en el punto de inflexión crítico de la transición industrial. Por un lado, China posee la tecnología 5G líder en el mundo y estaba lista para adelantar en cualquier momento; por otro lado, China estaba restringida por otros países en muchos aspectos de la cadena industrial de semiconductores. El desequilibrio entre ventajas y desventajas restringía seriamente la competencia internacional de China.

 

From the ZTE incident in 2018 to the ban on Huawei in 2019, and the recent forcing of TikTok to “sell out” and “clean the network” action…… Las medidas del gobierno de Estados Unidos hicieron que China se diera cuenta de que establecer un sistema industrial de semiconductores independiente, controlable, seguro y confiable es un despliegue estratégico crucial, y también un avance para alcanzar y superar.

 

Como “alimento industrial”, acelerar la localización de gases especiales es construir un granero industrial independiente para la industria de semiconductores de China lo antes posible. En los últimos años, impulsados por políticas favorables y espacio de mercado, los gases especiales son favorecidos en el mercado de capitales.

 

Taking Gas Jinhong como ejemplo, el 20 de mayo^th, 2020, the China Securities Regulatory Commission (CSRC) agreed to raise more than 1.7 billion yuan from the public, of which above 60% would be used for the research and development of new electronic specialty gases product to break the foreign monopoly and improve the market share. Subsequently, Guosheng Securities issued a research report and it is estimated that Jinhong gas will achieve revenue of 1.3 billion yuan, 1.53billion yuan, 1.77billion yuan respectively in the next 3 years, and realize 181 million yuan, 246 million yuan, 304 million yuan net profit attributable to the parent company, which is rated as “buy-in”.

 

Casualmente, Haute Gas, que cotizó en la Junta de Innovación Científica y Tecnológica a finales de 2019, también enfatizó en el informe anual de la compañía que aumentará la inversión en I+D y la cobertura de la red de marketing de gases electrónicos especiales; recientemente, también emitió 1,27 millones de acciones de asignación fuera de línea que involucran a 262 accionistas, incluidos fondos de inversión estratégica a largo plazo.

 

De hecho, muchas empresas nacionales de gases especiales, como Nanda Optoelectronics, Haohua Technology, Jacques Technology y KMT Gas, están expandiendo activamente su negocio en el campo de los gases electrónicos especiales y han obtenido bendiciones de capital. Mientras compiten con gigantes internacionales en tecnología, están aprovechando un enorme espacio de sustitución.

 

Aunque la superposición de varios factores internos y externos, una vez que la industria de gases especiales de China está decidida a lograr un avance, se cree que Seguramente nacerá un gigante en la industria y incluso en el mundo.

 

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