电子级硅烷气体受下游需求驱动国内厂商打破垄断市场仍将向现有存量企业倾斜

2024-05-04 10:20

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一、电子级硅烷气体受下游需求驱动

根据观研报告网发布的《中国电子级硅烷气体行业发展现状分析与未来投资预测报告（2024-2031年）》显示，电子级硅烷气体是一种高纯度的有机硅化合物，其化学式为SiH4。它是一种无色、无味、易燃的气体，具有良好的化学稳定性和高度的反应性。电子级硅烷市场是一个快速发展的市场，主要由半导体制造业和其他高科技领域的需求驱动，近年来电子级硅烷市场规模保持稳定增长。

电子级硅烷气体受下游需求驱动

下游市场	需求分析
光伏	在光伏领域，电子级硅烷气体通过气相沉积用于电池片氮化硅减反射膜的生产。目前，以 P 型电池为主流的电池片生产每 GW 需消耗电子级硅烷气体 16 吨。随着 P 型电池的转换效率接近其理论极限，N 型电池如 TOPCon 和 HJT 正逐渐实现规模化应用，为光伏行业提供了进一步降低成本的途径。根据中国光伏行业协会发布的《2023-2024 年中国光伏产业发展路线图》，得益于 N 型电池在效率上的优势，更低的生产成本和良率的提升，预计未来 TOPCon 技术的市场份额将逐年增加。根据测算，估计 TOPCon 型电池较 P 型电池所需电子级硅烷气体的理论用量提升约 50%，而在实际生产过程中，考虑转化率等因素，预计用量增幅将超过 50%。N 型电池的渗透率提升将会为电子级硅烷气体带来广阔市场。
面板	得益于国家政策的大力支持，中国的显示面板行业得到了快速发展，厂商们在政府资助下扩大了生产规模和销售量，并通过合并收购等手段扩大了市场。同时，LG 显示、三星显示等韩国主要生产商宣布逐步退出 LCD 面板生产，为中国厂商提供了更大的市场空间，并推动了中国产品在全球市场的占有率快速增长。电子级硅烷气体在显示面板行业通过化学气相沉积用于制备 TFT/LCD 氮化硅绝缘保护膜、非晶硅层膜，根据中国电子材料行业协会发布的行业研究报告，2019 年我国液晶面板产量 1.1 亿平米，电子级硅烷气体市场需求量为 1240 吨。
半导体	电子级硅烷气体用于半导体领域的外延硅沉积、氧化硅膜沉积和氮化硅膜沉积等。随着新兴技术如人工智能、云计算、物联网和 5G 的快速发展，带动半导体的需求持续上升。在 2017 至2022 年间，中国的半导体销售额从 1297.26 亿美元增长到了 1860.30 亿美元。然而，2023 年，中国半导体的销售额下降到 1515.90 亿美元，同比下降了 18.51%。在 2024年前两个月，中国半导体销售额同比增长 27.66%。尽管半导体行业正经历一个业绩低迷时期，但在国产替代进程不断推进下，中国半导体市场展望依然充满潜力。

资料来源：观研天下整理

2022年全球电子级硅烷气体市场规模为30亿元，2018-2022年年复合增长率CAGR约为8%，预计未来将持续保持平稳增长的态势，到2029年市场规模将接近59亿元，CAGR为10.3%。

数据来源：观研天下数据中心整理

二、国内电子级硅烷气体生产厂商逐步打破垄断

从核心市场看，中国为全球电子级硅烷气体最主要市场之一。在行业发展初期，以德国、美国和日本为代表的国家垄断着全球电子级硅烷气体生产的核心技术。由于海外气体行业龙头企业布局电子级硅烷气体行业时间较早，较国内厂商更早地掌握了成熟的生产工艺，加之早期国内对于电子级硅烷气体的总体需求也相对较少，因此在2008年前中国国内市场的电子级硅烷气体供应完全依赖国外厂商。但随着我国整体工业水平的不断提高，以中宁硅业、硅烷科技、兴洋科技为代表的少量国内的气体公司陆续掌握了高纯度电子级硅烷气体的生产工艺。通过结合自身的本土优势，上述国内生产厂商凭借自身的研发及吸收创新，逐步打破了国外气体公司对国内电子级硅烷气体市场的垄断，其中光伏行业用的硅烷已基本实现了国产化，液晶面板用的硅烷部分实现了国产化。

电子级硅烷气体主要生产工艺

生产工艺	简介	特点
硅化镁法工艺	硅化镁法采用的是硅化镁粉与氯化铵在液氨环境中发生化学反应制备硅烷。硅化镁法又称小松法，是世界上最早实现工业化的硅烷制备技术，也是目前国内最为成熟的制备技术之一；由于成本过高，该工艺还没有开发出百吨级的生产规模。	反应原料主要为硅粉、镁粉和氯化铵、氨水等，这些原料市场供应充足，价格也相对低廉，同时，该工艺操作简单，温度（-20℃）和压力（0.2MPA）容易达到。镁粉、氯化铵的干燥对环境要求极为严格，无形中增加了成本。其反应产生的大量副产物六氨氯化镁不易回收和利用。由于该反应在液氨环境下进行，液氨消耗量较大，所有这些都增加了生产成本，对三废处理的要求高。
氢化铝钠法工艺	金属氢化物工艺的典型代表是美国的 MEMC 公司。采用氢化铝钠与四氟化硅气体反应合成硅烷气体。反应生产的粗硅烷气体经吸附塔、脱重塔和脱轻塔纯化精制，把粗硅烷气体纯度提升到 6N 以上的高纯度电子级硅烷气体体，再经过低温液化处理制得的液态硅烷储存在产品硅烷储槽内，通过蒸发液态的硅烷气体变成常温的硅烷气体供硅烷还原多晶硅工段使用。	生产过程中，采用四氟化硅还原法，无氯工艺；制造四氟化硅，采用硫酸-石英砂法，可规模化生产四氟化硅；副产物氟化铝钠可作为电解铝原料（替代冰晶石），硫酸盐业可出售。美国 MEMC 公司 20 年前已用于千吨以上规模，技术成熟。
三氯氢硅歧化法工艺	此工艺主要是硅烷的制备方法采用的是四氯化硅进行氢化反应生成三氯氢硅，然后三氯氢硅经过歧化反应生成二氯二氢硅，二氯二氢硅再次进行歧化反应生成硅烷。	歧化反应在塔式反应器内进行，适合大规模生产，生产效率高、电耗低、成本低（硅料价格成本）。整个系统闭路循环，排出物很少，有利环保，同时材料利用率高；反应条件温和，能耗低，易于操作控制。

资料来源：观研天下整理

三、电子级硅烷气体行业产能扩张相对缓慢

目前，除美国REC等少数海外气体公司，全球电子级硅烷气体的主要产能已主要集中在国内，达 9500 吨/年左右。但相较于下游市场需求的快速增长，电子级硅烷气体行业产能扩张相对较慢，市场呈现供不应求状态。

国内电子级硅烷气体生产情况一览

公司名称	公司简介	当前产能/产量
兴洋科技	内蒙古兴洋科技股份有限公司成立于2014年08月22日,2023年3月在新三板挂牌。公司位于内蒙古鄂尔多斯市,公司主营业务为电子级硅烷气(6N)的生产和销售。	根据兴洋科技公开转让说明书,该公司硅烷气批复产能为3,000 吨/年，实际产能为1,800 吨/年，2021年公司的电子级硅烷气产量为1,011.32吨。预计其剩余1,200吨/年产能将逐步释放。2023年9月26日，兴洋科技公告拟启动北交所上市，拟使用募集资金投资“年产16,000吨电子级硅烷配套12,000吨颗粒状电子级多晶硅项目(一期）”，根据其2023年中报披露，一期项目为年产8, 000吨电子级硅烷、配套2,300吨颗粒状电子级多晶硅。按照生产1吨电子级多晶硅耗用1.3吨电子级硅烷气测算，其一期项目电子级硅烷气自用3,000吨/年、外售5, 000吨/年。
中宁硅业	浙江中宁硅业股份有限公司成立于2007年12月，位于浙江衢州，为多氟多控股子公司，主营产品包括电子级硅烷气、高纯纳米硅粉、电子级多晶硅等。	根据该公司官网披露，其2023年7月6日安全生产许可证载明硅烷产能为1,800吨/年。该公司2023年5月11日发布拟实施2,100 吨/年高纯硅烷系列产品技改项目环境影响评价公告，技改完成后，新增硅烷产能2,000吨/年;2023年10月26日发布5, 000吨/年电子特气硅烷系列产品项目报批前公开，拟建设5, 000吨/年硅烷及氟硅烷系列产品生产装置。
天宏瑞科	陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司成立于2014年7月24日，位于陕西省榆林市佳县，经营范围包括多晶硅、硅烷、单晶硅、晶片、电池片、组件及辅助材料的生产、销售业务。	根据公司官方网站披露,该公司电子级高纯硅烷气在满足电子级多晶硅、颗粒状多晶硅自用的同时，具备500吨/年电子级硅烷气充装外售能力。
中能硅业	江苏中能硅业科技发展有限公司成立于2006年3月7日，位于江苏省徐州市，为协鑫科技(3800.HK)控股子企业，主要从事高纯多晶硅的生产与销售业务。	主要从事高纯多晶硅的生产和销售业务，根据该公司与金宏气体(688106)签署的《战略合作框架协议》，可生产、充装符合双方约定技术规格和品质的硅烷气。

资料来源：观研天下整理

四、中短期内电子级硅烷气体市场仍将向现有存量企业倾斜

除技术壁垒外，电子级硅烷气体还存在资金壁垒、客户资源壁垒、人才壁垒、环保壁垒、生产安全壁垒，电子级硅烷气体行业进入门槛极高，鉴于此情况，预计未来中短期内，电子级硅烷气体行业的主要市场仍集中在兴洋科技和中宁硅业等现有存量企业手中，行业集中度保持在较高水平。

电子级硅烷气体行业壁垒

壁垒	简介
技术	电子特气对生产设备、重点环节工艺、重点技术以及规模化生产装置稳定性等方面有着相对较高的要求，行业内新进入者虽然可以引进成套技术和先进设备，但是在消化引进的技术、培养熟练的技术人员、全面实现装置的稳定运行以及控制物耗、能耗等方面需要一个较为漫长的过程。
资金	电子特气行业普遍具有前期研发投入多、设备建设投资大、经营固定成本高的特点，资本密集性和规模经济性特征明显。在新产品的研究开发以及工艺的完善的过程中，企业需要承担较大的前期开发投入。在正式投产后，生产企业为了保持竞争优势就必须形成规模化的生产，并通过持续的设备更新改造、工艺流程优化及产品研发来提高企业的经营效益，通过规模经济来回收投资成本并降低运营成本。此外，气体产品从研发、投产到市场认可并实现最终的规模化销售，整体周期较长，需要一定的资金实力作为保障。同时，电子级硅烷气作为危险化学品，在产品的充装、存储上均需要专业的设备，在运输中亦需要交由具有危险化学品运输资质的专业运输公司运输。因此，大规模的资金投入对本行业新进入者构成壁垒。
客户资源	电子级硅烷产品主要应用于光伏、面板、新能源电池等高端制造领域，上述领域对产品质量和安全性的要求较高。下游客户对原材料质量的认同建立在长期考察和业务合作的基础上，一般通过严格程序审查后会选择规模实力较强、工艺技术水平较高、产品质量稳定的企业进行合作，对生产企业的技术、实力及品牌等综合素质的要求较高。因此，下游厂商一旦选定了供应商不会轻易改变，业务合作具有相对稳定性和长期性，新进入企业面临着较高的客户壁垒。
人才	电子级硅烷气产品的生产工序繁杂，生产过程涉及机械设计、系统控制、化学、软件设计等多门学科，且由于产品属于危险化学品，因此对工艺技术水平有很高的要求。此外，特种气体的研发与生产不仅需要完善的研发团队和能熟练掌握操作工艺的工人，还需要能够及时了解下游行业的技术发展和产品需求，在不断提高公司现有工艺水平的同时，持续保持对行业的敏感度和专业性。
环保	作为环保部门重点监控行业，化工行业对环保的重视程度较高。随着社会环保意识的不断提高，环保标准日趋严格。为保证新开工项目及在产项目能达到国家环保的相关要求，电子级硅烷气生产企业高度重视环保设备的采购、环保工程的建设以及环保的持续投入，并需要不断优化、提升生产工艺和能源综合利用水平，上述事项将大量消耗企业的人力资源及资金。日趋严格的环保要求促进了行业健康发展，同时也抬高了行业的准入门槛，大量的环保投入构成了行业参与者的进入壁垒。
生产安全	电子级硅烷气本身以及生产过程中所使用的部分原材料为易燃、易爆、有毒的危险化学品，生产过程存在一定的安全风险。若在生产过程中出现反应温度、浓度及压强变化超过安全标准等事项，可能会引发火灾、爆炸、泄漏、中毒等安全事故，从而导致人员伤亡和财产损失。因此，行业对于生产设备的选型、安装及后续长期持续的资本投入、员工规范操作的管理等方面均有较高的要求。安全生产方面能否达标，直接影响公司的持续经营能力，电子级硅烷气行业具有较高的生产安全壁垒。