特种气体是为特定领域设计的气体,具备对纯度、品种、性质的特殊要求。它们广泛应用于半导体、LED、光纤光缆、医药等新兴行业,成为工业气体市场规模增长的新动力。特种气体的分类多种多样,如按照化学成分可分为硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物等。在集成电路中,它们可以分为掺杂气体、外延气体、离子注入气体、发光二极管用气体、刻蚀气体、化学气相沉积(CVD)用气体、载运稀释气体等类别。四氯化硅(SiCl4)既属于硅系气体,又可作为外延气体和CVD气体。特种气体主要包括电子气体、医疗气体、标准气体、激光气体、食品气体、电光源气体等。
电子气体广泛应用于集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等电子产业的加工制造过程,包括清洗、蚀刻、光刻、外延、掺杂等环节,是关键性化工基础材料,被誉为电子产业的“粮食”和“源”。现有特种气体约260种,可配制成25000多种混合气体。电子特种气体是仅次于硅片和硅基材料的第二大市场需求半导体材料,2016年国内市场需求达48.02亿,占比14%。高端产品被国外垄断,主要生产厂家包括美国气体化工、美国普莱克斯、日本昭和电工、德国林德集团、法国液化空气、日本酸素等。2012年至2016年,国内电子气体企业实际生产销售额占中国晶圆制造电子气市场需求的比例从3.8%增加至25.0%,但生产总量仍无法满足国内市场需求,电子特种气体品种及产量亟待提升。
特种气体行业的供应链涉及气体原料、装置、运输和客户。客户对气体产品存在多元化需求,往往在某一终端产品的制造中需要几十种气体。出于成本控制、仓储管理、供应稳定等考虑,客户倾向于在一家气体公司采购,因此气体公司需要覆盖更多的气体种类,提供一站式用气服务,包括气体运输、装置处理、检修、洁净、维护等。全球工业气体市场容量稳步增长,预计2018年为1220亿美元,年均复合增长率9.80%。特种气体行业壁垒较高,包括技术壁垒、客户认证壁垒、营销网络与服务壁垒、服务壁垒和资质壁垒。生产特种气体需要经过多项工艺和技术加工,满足下游客户,特别是极大规模集成电路、新型显示面板等精密化程度高的产业需求。此外,气体公司需要投入大量资源进行营销网络建设,提供综合服务,满足客户多品种、小批量、高频次的需求。
目前,全球主要的特种气体生产商包括林德集团、液化空气集团、空气化工产品集团、普莱克斯集团、昭和电工等,而国内的主要厂商有华特股份、中船重工七一八所、黎明化工研究院、绿菱气体、金宏气体、南大光电等。中国特种气体行业在20世纪80年代随着电子行业的发展兴起,虽然发展迅速,但与国外相比仍较单一,且级别不高。在集成电路、显示面板、光伏能源、光纤光缆等高端领域,海外大型气体公司占据了80%以上的市场份额。近年来,国内特种气体行业已逐步实现部分产品的进口替代,预计未来在国内产业升级过程中需要大量使用特种气体,且其原料在国内较为容易获得,传统的国外公司生产及进口销售模式已无法满足国内特种气体大规模生产的需求。因此,预期中国的特种气体会大量国产化。
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参考资料:
氩气 - 工业用途
1、氩是目前工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼,既不能燃烧,也不助燃。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门,对特殊金属,例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时,往往用氩作为焊接保护气,防止焊接件被空气氧化或氮化。
2、在金属冶炼方面,氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施,每炼1t钢的氩气消耗量为1~3m3。此外,对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼,以及电子工业中也需要用氩作保护气。
、用于灯泡充气和对不锈钢、镁、铝等的电弧焊接,即“氩弧焊”