Понимание отечественной специализированной индустрии полупроводниковых газов

1. Промышленное питание
По сравнению с большими кремниевыми чипами, используемыми для производства интегральных схем, применение специальных газов в полупроводниках относительно незнакомо широкой публике. Известно как “питание” и “источник” полупроводников и материалов для плоских дисплеев и является незаменимым стратегическим материалом для производства полупроводников.

 

Эта категория сложилась в промышленной системе Китая за 30 лет, однако лишь в последние 10 лет она по-настоящему развилась. Согласно прогнозно-аналитическому отчету о производстве, сбыте, спросе и инвестициях в отрасль специальных газов Китая, опубликованному перспективным институтом промышленных исследований, специальные газы в основном используются в областях электроники, химической промышленности, медицины и защиты окружающей среды, причем на электронную отрасль приходится примерно 41,13%.

Вкратце, производство чипов включает пять производственных этапов: подготовка кремниевых пластин, их производство, тестирование/отбор, сборка и упаковка, а также тестирование и окончательные испытания, которые независимы друг от друга, тогда как специальные газы более или менее задействованы во всех аспектах.

 

Например, для обеспечения необходимой энергии реакционной системе необходимо нанести слой твердой пленки на поверхность кремниевой пластины путем смешивания газов. Этот процесс называется “Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)”. Обычно используемые специальные газы включают высокочистый азот, силан и т.д.; другой пример — высокочистый тетрафторид углерода, высокочистый гексафторэтан и другие фторсодержащие газы являются основным средством, используемым в процессе травления..

Тетрафторид углерода используется в плазменном травлении газа.

 

В зависимости от применения специальные газы можно разделить на газы для легирования, эпитаксиальные газы, газы для ионной имплантации, LED-газы, газы для фотолитографии, несущие газы и разбавляющие газы. Среди них, газы для фотолитографии являются источником глубокого ультрафиолетового излучения, производимого литографическими машинами. Длина волны светового источника, генерируемого различными газами для фотолитографии, различается, что напрямую влияет на разрешающую способность литографической машины, и является одним из основ элементов машин для литографии.

 

Специальные газы предъявляют чрезвычайно строгие требования к чистоте, составу, максимальному содержанию вредных примесей, упаковке продукта, хранению и т.д., которые относятся к высокотехнологичным и высокодобавленным продуктам.

 

В настоящее время существует более 110 видов специальных газов, используемых в полупроводниковой промышленности, и 20-30 видов commonly used, что составляет 14% от спроса на сырье, уступая только крупным кремниевым пластинам.

 

Быстрое развитие внутренней полупроводниковой промышленности явило собой неотъемлемый ключевой материал и привело к значительному увеличению спроса на специальные газы. Согласно данным Китайской ассоциации полупроводниковой промышленности, в 2018 году, объем рынка китайских электронных специальных газов достиг 12,16 миллиарда юаней, с годовым приростом 11,2%, составляя 38,15% мирового рынка; ожидается, что объем достигнет 23 миллиардов юаней к 2024 году. В глобальном масштабе спрос на электронные специальные газы также увеличивается. В 2018 году, мировой объем рынка электронных специальных газов для интегральных схем достиг US $4,51 миллиарда долларов (около 31,87 миллиарда юаней RMB)，с годовым приростом 15,9%.

 

Поскольку краеугольный камень высокотехнологичной промышленности, такой как Интернет, аэрокосмическая связь, беспилотное вождение, развитие позиции Китая в международной конкуренции, следовательно, как жесткий спрос на производство полупроводников, электронные специальные газы представляют собой подраздел с высоким потенциалом роста.

 

После многолетнего накопления технологий и слияний и поглощений мировой рынок промышленных газов сформировал олигопольную структуру “четырех газовых предприятий”. Право на речь в индустрии специальных газов также твердо принадлежит Air Liquide Inc, Linde Inc, Praxair Inc и Air Products & Chemicals Inc.

 

В настоящее время, специальные газы Китая в основном импортируются. По состоянию на февраль 2018 года импорт специальных газов Китая составил 2,451 миллиарда долларов США, в то время как экспортная стоимость составила всего 146 миллионов долларов США. Это означает, что если иностранные предприятия или правительство воспользуются этой возможностью для введения санкций в отношении китайской полупроводниковой промышленности, существующие мощности отечественных предприятий по производству специальных газов не смогут обеспечить эффективное восполнение.

 

2. Годы нехватки

Почему специальные газы для электроники Китая контролируются другими? Ответ кроется в процессе развития полупроводниковой индустрии.

 

В 1950-х годах полупроводниковая промышленность Китая еще находилась в зачаточном состоянии. В первом и втором “пятилетнем плане” полупроводники были включены в качестве ключевых научных и технологических проектов. Однако из-за резких изменений в международной и внутриполитической ситуации государство почти прекратило инвестиции в полупроводники.

 

После реформ и открытости развития полупроводниковой промышленности Китая снова упоминалось на столе. Но разрыв с иностранными странами уже был огромен.

 

Тем временем США, Япония, Южная Корея и другие страны накопили более 10 лет опыта в сфере электронной промышленности. Индустрия специальных газов для электronics также была разделена от промышленности газов из-за быстрого развития полупроводников и постепенно сформировала множество ведущих компаний и成熟的ных форм международного сотрудничества.

 

В середине 1980-х годов Air Products & Chemicals Inc (APCI) вошла в Китай и стала первой зарубежной газовой компанией, инвестирующей в Китай. Она в основном продавала оборудование для промышленных газов, такое как воздухоразделительное и кислородопроизводящее оборудование, отечественным сталелитейным и химическим компаниям. Стоит отметить, что в то время APCI начала поставлять небольшое количество продуктов специальных газов в район Пекин-Тяньцзинь для удовлетворения небольших производственных потребностей электронной промышленности.

 

Затем, газовые компании со всего мира начали последовательно инвестировать в Китай, или создавая полностью принадлежащие им предприятия, или совместные предприятия для строительства заводов, чтобы захватить китайский рынок. В течение некоторого времени совместные предприятия с отечественными компаниями, предоставляющими политику, заводы, рабочую силу, и иностранными компаниями, предоставляющими технологии и оборудование, вспыхнули по всему Китай. По состоянию на май 1995 года иностранные газовые компании инвестировали более 520 миллионов долларов США в Китай, и было создано около 58 совместных газовых предприятий.

 

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.

 

В этот период большая часть процессов упаковки и тестирования, введенных в полупроводниковую промышленность Китая, имела низкий технический уровень, что поставило китайскую полупроводниковую промышленность в невыгодное положение в цепочке поставок и непосредственно повлияло на уровень производства и поставок специальных газов на верхнем уровне. В то же время, поскольку двигатель развития下游 полностью зависел от государственных инвестиций, уделял внимание краткосрочным результатам и выгодам, не имел долгосрочной концепции, это мышление утоления жажды ядом распространялось на область специальных газов. В зависимости от сотрудничества с иностранными предприятиями можно было получить большие выгоды, и, кроме того, технологический разрыв был огромным, так что немногие предприятия могли сосредоточиться на исследованиях и разработках.

 

Напротив, чтобы сохранить лидерскую позицию, передовые зарубежные газовые компании инвестируют огромные суммы в исследования и разработки каждый год. В качестве примера возьмем 1995 год: минимальные инвестиции в исследования и разработки газовых компаний составляли 61 миллион долларов США, максимальные — 144,6 миллиона долларов США, что составило самую высокую долю от чистой прибыли, 36,75%.

 

Стоит упомянуть, что в том году британская компания BOC Processing Equipment также разработала и сконструировала оборудование для производства азота на месте, особенно подходящее для производства в области электроники, металлов и других областей.

 

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, распределение полупроводниковой промышленности Китая расширилось от специализации на производстве интегральных схем до всей цепочки полупроводниковой промышленности.

 

”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. Водораздел

Основатель SMIC International Чжан Жужин как-то сказал: “Отрасль полупроводников следует инвестировать в долгосрочной перспективе, и соответствующие сотрудники также должны уметь переносить одиночество”. После выпуска “Документа №18” Китай начал посвящать себя исследованию технологий полупроводников, отечественные предприятия специальных газов также последовали этому темпу и начали преодолевать технические трудности, достигнув некоторых результатов.

 

На 14-й Национальной Specialty Газовой ежегодной конференции в 2010 году, отраслевые инсайдеры начали уверенно кричать: “ Отечественные специальные газы должны стать основной силой в таких областях, как чипы, светодиоды и солнечные батареи Китая». It is only a matter of time!”

 

Такая уверенность проистекала из большой роли, которую высокочистый аммиак отечественного производства играл в солнечной отрасли. В то время внутреннему рынку ежегодно требовалось около 1000 тонн высокочистого тетрафторида углерода с чистотой 99,9995% (%), что в основном удовлетворяло спросу. Исходя из этого, специалисты по газам радостно полагали, что отечественные предприятия уже имеют крупномасштабные производственные мощности, локализация — это общая тенденция, и the era of “having price but not goods” before the financial crisis has basically ended.

 

Однако развитие реальности доказало, что такой вывод преждевремен. A single technological breakthrough didn’t make China’s specialty gas enterprises proud. SAI’s statistics showed В 2019 году глобальный газовый гигант все еще занимал 88% (%) доли рынка Китая в специальных газах; отечественные предприятия составляли лишь 12% (%), что можно охарактеризовать как выживание в промежутках.

Доля рынка отечественных электронных газов

 

По словам инсайдеров отрасли, нижестоящие отрасли с высокой точностью, такие как сверхбольшие интегральные схемы и новые панели дисплеев, have строгий выбор поставщиков газа, длительные циклы сертификации и высокая лояльность клиентов. Вдобавок клиенты характеризуются разнообразием видов, малыми партиями и высокой частотой в поставке специальных газов. Они не только надеются, что поставщики смогут предоставлять газовые услуги «все в одном», но и предъявляют более высокие требования к комплексной服务能力 и распределительным возможностям газовых компаний. Всё это требует от предприятий глубокого отраслевого накопления и глубокого понимания отрасли. Другими словами, для реализации давней мечты о локализации технологический прорыв — лишь один аспект. Лишь повышая комплексные возможности, мы можем конкурировать с международными гигантами в более широком масштабе.

 

Клиенты предъявляют строгие требования к specialty gases поставщикам

 

Китайские газовые компании, ясно понимавшие реальность, с более серьезным и твердым отношением погрузились в более глубокие недра отрасли. Взяв Хаут-газ в качестве примера, как пионер в области специальных газов, Haute Gas преодолела импортные ограничения на высокоочищенный гексафторэтан, смесь AR / F / NE, смесь AR / NE и другие продукты специальных газов, и стала внутренней заменой для 20 продуктов.

В дополнение к вниманию к исследованиям и разработкам по нескольким технологиям, включая синтез, очистку и подготовку смесей газов в производственном процессе, Haute Gas вырастила ведущую отечественную техническую силу и глубокий сервисный потенциал путем детального анализа требований клиентов и завоевала доверие известных клиентов нижних звеньев, таких как SMIC Интернешнл, TSMC, Чайна Рисорсиз Микроэлектроникс, и BOE, не только помог им решить проблемы с ограничениями на газовые материалы, но и обеспечил охват более 80% заказчиков среди производителей интегральных схем диаметром более 8 дюймов.

 

Кроме того, Хаут-газ также вошёл в цепочку поставок ведущих мировых полупроводниковых предприятий, таких как Intel, Micron Technology, Texas Instruments и Hynix.

 

Аналогично, Цзиньхун газ, который отличается высокой научно-исследовательской способностью, также установил долгосрочные и стабильные отношения со многими качественными клиентами. Согласно финансовому отчёту Цзиньхун газа, компания имела единственный в газовой отрасли национальный центр корпоративных технологий, лабораторию CANS и аспирантскую исследовательскую станцию, специализирующиеся на разработке электронного газа, и определила специальные газы и баллоны с газом, применяемые в электронной полупроводниковой сфере, как ключевое направление НИОКР. Инвестиции в НИОКР позволили компании обладать множеством ключевых технологий на всех этапах производства, очистки, детектирования, транспортировки и использования газа, и иметь 150 патентов (включая 32 патента на изобретения). В 2019 году выручка Цзиньхун газа от ключевых технологий составила более 87% от общей выручки.

 

Можно увидеть, что в конкуренции с международными гигантами отечественные предприятия по производству специальных газов продвигаются вперёд и постепенно формируют ключевые преимущества: сильные исследовательские возможности, разнообразие типов продукции и преимущества бренда в полупроводниковой отрасли. Кажущийся огромным разрыв в доле рынка может быть преодолён за счёт изменения сил.

 

4. Вынужденное Ляншань

В текущей ситуации локализация специальных газов стала неизбежным выбором.

 

В течение длительного времени, специальные газы сильно зависели от импорта, что приводило к высокой цене продукта, длинным циклам поставок и проблемам с несвоевременным обслуживанием, что серьезно затрагивало производственную деятельность нижестоящих звеньев, сдерживало стабильное развитие полупроводниковой промышленности Китая; с быстрым развитием отечественной полупроводниковой и новой энергетической промышленности спрос на локализацию специальных газов становится все более сильным; поддержка государственной промышленной политики и технические прорывы в отечественных специальных газах объективно сделали возможным постепенное замещение импорта отечественными специальными газами.

 

Все возрастающие торговые трения между Китаем и Соединенными Штатами также углубили понимание Китаем полупроводниковой промышленности, внимание людей расширилось от единичных звеньев, таких как дизайн и производство, до всей системы научных исследований, разработки, проектирования, производства материалов, интегрированного применения и системной экологии.

 

В то же время Китай, будучи мировой фабрикой в течение долгого времени, находился на критической точке перехода промышленности. С одной стороны, Китай обладает ведущей в мире технологией 5G и был готов к опережению в любое время; с другой стороны, Китай был ограничен другими странами во многих аспектах цепочки поставок полупроводниковой промышленности. Несбалансированность преимуществ и недостатков серьезно ограничила международную конкурентоспособность Китая.

 

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…… Меры правительства США позволили Китаю осознать, что создание независимой, контролируемой, безопасной и надежной системы полупроводниковой промышленности является ключевым стратегическим развертыванием, а также прорывом для догоняния и превосходства.

 

Как “промышленная пища”, ускорение локализации специальных газов направлено на создание независимого промышленного хранилища для полупроводниковой промышленности Китая как можно скорее. В последние годы, под влиянием благоприятной политики и рыночного пространства, специальные газы получили признание на рынке капитала.

 

Taking Цзиньхун газ в качестве примера, 20 мая^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”.

 

Совпадающим образом, Haute Gas, которая была допущена к листингу на бирже науки и технологий в конце 2019 года, также подчеркнула в годовом отчете компании, что увеличит инвестиции в НИОКР и охват маркетинговой сети для электронных специальных газов; недавно она также выпустила 1,27 миллиона оффлайн-акций размещения, включая 262 акционеров, включая долгосрочные стратегические инвестиционные фонды.

 

Фактически, многие отечественные предприятия специальных газов, такие как Nanda Optoelectronics, Haohua Technology, Jacques Technology и KMT Gas, активно расширяют свою деятельность в области электронных специальных газов и получили благословение капитала. Конкурируя с международными гигантами в технологиях, они захватывают огромное пространство для замещения.

 

Хотя существует совокупность различных внутренних и внешних факторов, как только отечественная отрасль специальных газов решит сделать прорыв, в это верят. В отрасли и даже в мире наверняка родится гигант..

 

экспертами XJYSilicones

XJYSilicones — это новое предприятие по инновациям и разработке кремнийорганических смол с более чем 30-летним опытом работы в кремнийорганической отрасли.

 

Мы производим и изготавливаем на заказ XJY -705 1,3,5,7-Тетраметилциклотетрасилоксан Может применяться в отраслях полупровников и специальных газов. Наши производственные, научно-исследовательские и сбытовые услуги получили сертификат ISO9001.