電子特氣需求驅動力來自哪些方面？

半導體和面板周期拐點將至，ChatGPT 開啟新增勢。

 1.新一輪半導體周期待開啟，特氣國產替代有望再推進

半導體周期拐點將至，新一輪上行周期待開啟。半導體產業長周期（也稱為產品創新周期）即半導體產品從研發到規?；?應用的跨期，代表了新技術的全面迭代，以全球半導體銷售額增速來看，每 8-10 年呈現一個 M 型波段，當前處于 5G/6G 技術、AloT/AIGC 應用時代，海外頭部企業已實現 EUV 型光刻膠量產，國內部分企業實現了 ArF 光刻膠的量產，芯片技術 向超越摩爾定律發展，全球 12 英寸晶圓、7nm 芯片滲透率逐步提升。 半導體中周期（設備投資周期或稱產能周期、朱格拉周期），以全球半導體產業資本開支的增速來看，每 3-5 年呈現一個山 峰型波段，根據波段的劃分，預期 24 年將開啟新一輪產能周期。半導體短周期與庫存情況和供需結構掛鉤，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 年半導體行業供需錯配帶來缺芯漲價潮，廠家紛紛加大 芯片產能規模，導致 2022 年下半年芯片供過于求，23Q1 半導體庫存高位，現階段行業整體仍處于去庫中（23H2 主動去 庫為主），預期 2023 年下半年需求漸修復、庫存逐步去化（24H1 被動去庫至庫存出清），行業有望迎來供需結構改善、價 格上行、業績增加的拐點，預期 2024 年有望開啟新一輪半導體庫存周期。

半導體材料市場規模呈現周期性波動增長的態勢，2018-2021 年全球和我國大陸半導體材料市場年復合增速分別在 6.8%和 11.9%，其中，集成電路領域占據了 80%以上的半導體材料市場，除 2022 年受疫情和 21 年廠家大幅擴產影響需求低迷、 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。

我國芯片仍以進口為主，國產替代空間大。根據 IC Insights 數據，2021 年我國芯片市場需求總規模約為 1870 億美元，其 中在我國大陸生產的 IC 規模約為 312 億美元，占比約 16.7%，其余 83.3%的需求依賴于進口。進一步來看，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、聯電和其他在中國大陸擁有晶圓廠的海外企業生 產了價值 189 億美元的芯片，占比約 60.6%，總部位于中國大陸的國內公司生產了價值約 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 替代之路任重而道遠，國內企業的國產替代空間廣闊。 全球晶圓產能正逐步向我國轉移，2015-2021 年，中國大陸生產的晶圓產能在全球的占比從 9.7%逐步升至 16%，據 SEMI 預計，到 2024 年將進一步提高到 20%左右。同時，我國新建晶圓廠的增加將帶動國內晶圓產能上行，國產晶圓制造材料 需求空間有望進一步打開。據 SEMI 在 22 年初統計的數據，彼時中國大陸共有 23 座 12 英寸晶圓廠正在投產，總計月產能 約為 104.2 萬片，與總規劃月產能 156.5 萬片相比，產能裝載率為 66.58%，仍有擴產空間；SEMI 預計中國大陸 2022 年2026 年還將新增 25 座 12 英寸晶圓廠，總規劃月產能將超過 160 萬片；預計到 2026 年底，中國大陸 12 英寸晶圓廠的總 月產能將超過 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%。

電子特氣作為半導體加工中的重要原料，在晶圓制造材料細分市場中的規模占比約為 4%，主要作用在刻蝕、摻雜、外延沉 積等環節。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，未來隨著國內高精度芯片處理器 技術迭代和市場發展，AI 應用場景的不斷落地，國內集成電路產業發展將成為帶動電子特氣需求上行的主要驅動力，同時 隨著國內頭部特氣生產企業技術突破、純度提高、產品矩陣不斷完善，電子特氣的國產替代空間也有望進一步打開。

電子特氣在芯片加工中的需求測算：根據論文《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模占比超 6 成，未來 隨著 5G 和車載電子的高速發展，晶圓制造工廠產能擴張、集成電路制程技術節點微縮、3D NAND 多層技術的發展，芯片 的工藝尺寸縮小、堆疊層數增加，集成電路制造中進行刻蝕、沉積和清洗的步驟增加，電子特氣用量還將不斷提升。

國內半導體市場空間廣闊，國產芯片產能持續擴張；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 企業擴建的邏輯和存儲芯片項目中，按計劃在 2022H2-2025 年間投產放量的項目超 20 個，預計到 2025 年新增產能合計 將達 374.1 萬片/月，結合表 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，測算出國內企業擴產邏 輯芯片共需大宗特氣約 68.88萬噸、電子特氣 587.36 噸；擴產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模：根據前瞻產業研究院數據顯示，2020 年我國集成電路用電子氣體的市場規模為 76 億元， 2021 年增長至為 85 億元，預計 2025 年市場規模將達 134 億元，2021-2025 年復合增長率為 12.05%。根據 ICMTIA 統 計數據，中國集成電路用電子氣體中，電子特種氣體市場規模約占 64%。 根據國際半導體產業協會數據，2021 年全球晶圓制造用電子氣體市場規模達 45.4 億美元，同比增長 3.9%；根據高禾投資 研究中心預測數據，至 2028 年全球晶圓制造用電子氣體市場規模達59.1 億美元，年復合增長率為 3.84%。

2.ChatGPT 大算力需求，驅動 GPU 芯片新增勢

2022 年 12 月，微軟投資的 AI創業公司 OpenAI 推出聊天機器人 ChatGPT，微軟Azure 為 OpenAI 開發的超級計算機是一 個單一系統，具有超過 28.5 萬個 CPU核心、1萬個 GPU 和 400 GB/s 的 GPU 服務器網絡傳輸帶寬，以此來支撐 GPT的 大算力需求。ChatGPT 發布后，國內的百度 “文心一言”、阿里“通義千問”、騰訊“混元”、網易“伏羲”、科大訊飛“星 火認知”、商湯日日新等大模型也相繼發布。AI 模型對算力的需求主要體現在訓練和推理兩個層面，2021 年中國人工智能 服務器工作負載中，57.6%的負載用于推理，42.4%用于模型訓練；據 IDC 預計，到 2026 年 AI 推理的負載比例將進一步 提升至 62.2%。通過測算，GPT-3 模型訓練約需 1.87 萬顆 A100 GPU，推理（單月）需 4057.65顆 A100 GPU 芯片。 據外媒 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 服務器（28936 個 GPU）為 ChatGPT 提供服務。根據測算，假設 GPT 模型在 10 天內完成訓練，可支撐單月 6.16 億次使用量（每次回復時間 1s），則共需約 22725 顆 A100 GPU 芯片量，目前 GPU 芯片持有量超過 1 萬枚的企業不超過 5 家，其中，擁有 1 萬枚英偉達 A100 GPU 的企業至多只有 1 家，高端芯片呈供不應求局面。ChatGPT興起帶動 GPU 需 求增加，未來相關技術廣泛應用仍需要大算力支撐，或將驅動芯片產業鏈開啟新增長極。

3. 顯示面板：上行周期啟動，需求增長在即

全球顯示面板行業在經歷了 2020Q1-2021Q2 供需兩旺的漲價周期后，在 2022年由于全球經濟較疲軟、疫情沖擊、供應過 剩等因素的影響，價格步入下行周期，相關企業經營業績遭受了較大的壓力，根據中國光學光電子行業協會液晶分會統計 數據，2022 年全球顯示市場產值約為 1998 億美元，同比下降超 20%；其中，顯示器件（面板）產值約 1100 億美元，同 比下降近 27%；顯示材料產值約 766 億美元，同比下降近 13%；顯示裝備產值約 120 億美元，同比下降超 9%。 2023 下半年或將是顯示面板產業新一輪上行周期的起點。當前，全球液晶顯示器面板價格企穩，電視面板價格已全線調漲， 新一輪漲價周期開啟，預期 2023 年下半年顯示面板市場或將迎來改善。

根據 Omdia 針對顯示器生產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 面板提高產能利用率方面仍面臨挑戰（預計 2023 年上半年 OLED 生產商的平均產能利用率仍不足 60%），下半年面板產業加速 回暖，新一輪上行周期開啟，或將驅動 OLED 產能利用率也有所回升。

國內市場顯示出更為強勁的增長韌勁。2022 年，國內顯示行業產值近 5000 億元，在全球市場的占比超過 38%，投資結構 方面也有了明顯改善，投資方向從 LCD 向更高技術含量的高性能 OLED、Micro LED 及部分上游材料轉移，未來國內面板 市場將向更高附加值的產品逐步迭代，同時在全球的占比也將進一步提高。 從全球顯示面板產能分布來看，有較為明顯的向我國轉移的趨勢。根據 DSCC 數據，近年來國內面板企業快速增加第六代 柔性 OLED 產線，我國 OLED 市場份額快速提升，2023 年國內企業在全球柔性 OLED 產能中的占比有望超過 50%；在中 國面板廠商占據主導地位的液晶顯示器（LCD）產能中，預計到 2027 年中國企業份額將提高至 70%以上；顯示面板總產 能中（包括 OLED 和 LCD），2023 年中國面板企業占據 60%左右的市場份額，預計從 2024 年起將保持在70%左右。

4. 光伏電池：市場持續高增，特氣需求穩增

據國家能源局統計，2022 年我國光伏新增裝機量達 87.41GW，同比增長 59.2%，其中分布式光伏占比持續提升至近 70%， 是推動光伏裝機量快速增加的重要增長極；2022 年我國光伏電池產量達 343.64GW，同比增長 46.8%。隨著“十四五”時 期加快推進雙碳戰略的達成，各省積極布局光伏建筑一體化、大型風光基地建設等舉措，截至 2022 年底，全國 25 個省已 發布明確的“十四五”期間新增光伏裝機規劃，合計達 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 33.66GW，同比高增 154.81%；一季度我國光伏電池產量 達 105.26GW，同比增長 53.2%。據 CPIA 預測，2023 年我國光伏新增裝機保守預測為 95GW，樂觀預測為 120GW，疊 加一定規模的出口預期，預計 2023 年我國光伏電池產量將達近 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。國內外光伏市場需求前景 向好，國內光伏電池產量增勢強勁，電子特氣在光伏領域的需求有望穩步上行。