电子特气是半导体制造的核心材料，广泛应用于刻蚀、沉积、掺杂等关键工艺环节，其纯度要求通常达到99.999%（5N）以上，部分高端气体需达到9N级（99.9999999%）。以下从种类、市场格局及技术动态展开分析：
一、核心种类与应用场景
1. 刻蚀气体
- 氟基气体：三氟化氮（NF3）用于硅刻蚀，中船特气的NF3产能达1.1万吨/年，全球排名第二 ；六氟乙烷（C2F6）用于高深宽比结构刻蚀，先微气体的C2F6已进入长鑫存储供应链 。
- 氯基气体：氯气（Cl2）用于金属钨刻蚀，纯度需控制在5N以上，国内南大光电实现规模化生产。
- 溴基气体：溴化氢（HBr）用于锗硅刻蚀，合肥先微气体的HBr产品纯度达99.9995%，适配28nm制程 。
2. 沉积气体
- 硅烷类：硅烷（SiH4）用于氧化硅薄膜沉积，硅烷科技的9N级硅烷打破日本信越化学垄断；二氯硅烷（SiH2Cl2）用于外延生长，先微气体的SiH2Cl2已通过SK海力士认证 。
- 金属有机气体：六氟化钨（WF6）用于钨栓塞沉积，中船特气的WF6产能2000吨/年，全球市占率超15% 。
3. 掺杂气体
- 磷/砷烷：磷烷（PH3）、砷烷（AsH3）用于N型掺杂，南大光电的9N级产品替代日本昭和电工，国内市占率超60%。
- 硼烷：乙硼烷（B2H6）用于P型掺杂，多氟多的B2H6纯度达99.999%，进入长江存储供应链 。
4. 光刻与载运气体
- 光刻混合气：Ar/Ne/F2用于193nm光刻，华特气体的Ar/F/Ne混合气通过ASML认证，是全球仅有的四家供应商之一。
- 载气：高纯氦气（He）用于晶圆冷却，纯度需达9N级，凯美特气通过IGIGAPHOTON认证，支撑7nm制程。
5. 特殊功能气体
- 清洗气体：氯化氢（HCl）用于晶圆表面清洗，金宏气体的HCl纯度达99.999%，国内市占率超40%。
- 钝化气体：四氟化碳（CF4）用于金属钝化，雅克科技的CF4产品进入台积电3nm产线 。
二、全球市场格局与竞争态势
1. 市场规模与增长
- 全球市场：2023年规模约56亿美元，预计2025年达64亿美元，年复合增长率6.39%。其中，半导体领域占比超70%，3D NAND和先进封装是主要增长极 。
- 中国市场：2023年规模249亿元，预计2025年达279亿元，国产化率从2021年的15%提升至25% 。长江存储、长鑫存储等本土晶圆厂贡献超60%需求。
2. 国际巨头垄断高端市场
- 美国空气化工：全球市占率25%，提供光刻气、掺杂气整体解决方案，客户覆盖英特尔、三星 。
- 德国林德集团：占据23%份额，其5N级NF3纯度达99.9995%，技术指标领先。
- 日本大阳日酸：主导硅烷、磷烷市场，在6N级以上产品中占据全球70%份额 。
3. 国内企业加速替代
- 华特气体：产品覆盖50余种特气，Ar/F/Ne光刻混合气进入台积电7nm产线，2024年特气收入9.31亿元，国内市占率18% 。
- 中船特气：三氟化氮产能1.1万吨/年，全球排名第二；部分氟碳类产品应用于5nm制程，2024年电子特气收入16.95亿元，国内市占率32% 。
- 先微气体：产品覆盖百余种特气，SiH2Cl2、NF3等10余种产品通过国际大厂认证，2025年产能将达15万吨/年，成为品类最全的本土企业 。
三、技术突破与工艺创新
1. 超纯化技术
- 多级精馏：凯美特气采用“低温精馏+吸附纯化”工艺，将氦气纯度提升至9N级，杂质含量<1ppb。
- 催化裂解：兴福电子开发“催化裂解-膜分离”技术，将PH3中的磷烷杂质降至0.1ppb以下，适配5nm制程。
2. 先进制造工艺
- 微通道反应：先微气体采用微通道反应器合成SiH2Cl2，反应时间从传统釜式工艺的5小时缩短至30分钟，收率提升至92% 。
- AI赋能生产：中船特气引入AI控制系统，实现NF3生产参数动态优化，产品一致性提升30%，能耗降低18% 。
3. 循环经济技术
- 废气回收：金宏气体开发“NF3裂解-再生”技术，将刻蚀废气转化为高纯度NF3，回收率超90%，年减排温室气体1.2万吨。
- 资源循环：雅克科技建成“WF6回收-提纯-再利用”产线，将晶圆厂废气中的WF6提纯至9N级，成本降低40% 。
四、行业趋势与挑战
1. 技术升级方向
- 更高纯度：3nm制程要求气体金属杂质<5ppb，颗粒度<0.1μm。中船特气已开发出适配3nm的高纯GeH4，纯度达9N5，填补国内空白 。
- 精准控制：EUV光刻需要氙气压力波动<±0.01%，华特气体的高精度混合气配气系统误差<0.05%，通过ASML认证。
2. 新兴应用拓展
- 第三代半导体：SiC外延生长需高纯三氯氢硅（纯度>99.9999%），科利德的产品已用于天岳先进6英寸SiC晶圆生产 。
- 新能源领域：钙钛矿电池沉积需高纯碘化氢（HI），先微气体的HI纯度达99.999%，进入协鑫光电供应链 。
3. 供应链安全挑战
- 设备依赖：高端纯化设备（如PFA内衬精馏塔）仍依赖美国AP Tech、日本ULVAC，国产替代率不足30% 。
- 认证壁垒：国际大厂认证周期长达2-3年，中船特气的NF3从送样到量产耗时28个月，需投入超5000万元研发费用 。
五、总结
电子特气是半导体国产化的关键战场，国内企业在NF3、PH3等领域已实现突破，但在高端光刻气、9N级以上气体仍依赖进口。未来，随着3nm制程量产和第三代半导体发展，行业将向“超纯化、定制化、绿色化”方向演进。具备全品类供应能力（如先微气体）、掌握核心提纯技术（如中船特气）的企业将主导市场，而突破设备瓶颈、缩短认证周期是国产替代的关键。预计到2030年，国内电子特气市场规模将超500亿元，国产化率有望突破40%，在全球供应链中占据重要地位。
