氟化液一般是指碳氟化合物,是将碳氢化合物中所含的一部分或全部氢换为氟而得到的一类有机化合物。因其具备优异的电绝缘性,良好的热导性,强化学惰性,无闪点,不可燃,流动性好,使用安全性能佳等特点,氟化液被广泛应用于半导体加工、数据中心冷却、精密清洗、带电消防、新能源锂电池热控、航空电子设备喷雾冷却等领域。
近两年随着下游半导体和液冷数据中心对氟化液的需求逐步增长,国内企业大量布局氟化液板块,积极推动国产化。
目前氟化液产业发展的难点主要在于:一方面氟化液行业壁垒较高,产品的测试周期比较长。氟化液与其他材料的兼容性测试、应用性测试,工艺集成性能测试及便携性能等都需要经过长周期验证复核。半导体用氟化液技术壁垒较高,产品定制化程度较高,以往长期以来被3M和索尔维公司寡头垄断,下游半导体厂商均早已建立长期稳定的供应关系,中国企业进入较难。目前新宙邦在半导体领域有足够的技术积累,并且和下游晶圆厂保持密切的联系,在下游客户中应用较多。
另一方面在于氟化液虽性能优秀,但由于价格高昂,下游客户在应用中较为谨慎,在液冷数据中心散热场景下市场导入较慢。目前相变和单相浸没式冷却中六氟丙烯低聚体应用较多,此两种产品价格相对于其他氟化液类产品便宜,具有一定的价格优势,但毒性不确定,不利于推广。
随着更多生产企业的生产研发和技术进步,或许能将生产过程中氟化液的副产品开发利用,进一步降低成本和产品价格。
新一代信息技术高速发展,半导体需求与日俱增,强力拉动氟化液消费增长
半导体领域,一方面,随着新能源汽车、工业制造、新一代移动通讯、新能源及数据中心等新兴市场的发展,全球对晶圆的需求量不断增长。全球范围内300mm晶圆厂产能将持续扩张,圆晶新厂厂房和产线投产首次需充注大量的氟化液,叠加日常生产时的损耗补充,进而拉动氟化液需求。另一方面,随着超大规模集成电路的发展,芯片工艺进入28nm、14nm甚至更先进的节点,集成度不断提高,线宽不断减小,工艺流程更加复杂,清洗工艺步骤不断增加,清洗工艺变得更加复杂和重要,同样会拉动氟化液需求的增长。
数据中心液冷替代风冷指日可待,氟化液新场景未来可期
政策端:2021年7月,工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》,指出“到2023年底,新建大型及以上数据中心电能利用效率(PUE)值降低到1.3以下,严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下。”PUE值是评价数据中心能源效率的指标,计算方式是数据中心总能耗/IT设备能耗。传统主流风冷数据中心的PUE值通常在1.5至2.0。液冷技术则是通过冷却液体替代传统空气散热,液体与服务器高效热交换提高了效率,可以将PUE值进一步下探至1.25,甚至1.2以下。假设同步考虑现有数据中心能耗情况,使其满足政策要求,则有将近500万台柜机需要改造。在当前政策背景下新建风冷数据中心的项目将受到限制,而液冷散热模式将成为新建数据中心的“必选项”,替代风冷将指日可待。
需求端:随着超大规模计算、超级计算、高性能计算、边缘计算、加密货币等领域对算力需求的上升以及对数据存储要求的提高,数据中心散热要求也随之提高,浸没式液冷将在超算中心等高密化场景得到进一步推广。预计到2025年,我国液冷服务器市场规模将达到1300亿元。其中,浸没式液冷市场占约530亿元,占比将超过40%。液冷数据中心对氟化液需求也将同步增长。预计2025年,氟化液在国内数据中心市场的需求有望超3万吨,2023-2025 年CAGR有望超30%,以200元/kg均价对应国内数据中心领域的市场规模超60亿元。
行业龙头3M计划退出PFASs类产品生产,氟化液市场格局将被重塑
2022年12月20日,3M宣布在2025年底之前退出生产含氟聚合物、氟化液和基于全氟和多氟烷基物质(PFASs)的添加剂产品的业务,包括3M Novec,3M Fluorinert等品牌的电子氟化液。根据3M公司年报,其PFASs类产品的净销售额约13亿美元,而因生产此类产品造成的污染诉讼负担则高达300亿美元,该类污染诉讼可能为3M退出氟化液生产的主要原因。此前,半导体领域用氟化液主要玩家为3M公司,市场份额约80%,索尔维公司占据剩余的20%市场份额。
3M退出氟化液生产将会对全球氟化液,尤其是半导体冷却液的供给和行业竞争格局产生重大影响,全球半导体厂商将面临重新选取半导体冷却液供应商的局面,由此也将带来国产替代的新机遇,国内领先的氟化液厂家有望填补市场空白。
同时由于氟化液领域产品种类繁多且应用广泛,针对不同的应用领域,氟化液对应的要求和标准不同,一种氟化液无法满足所有场景的需求。各种氟化液产品均有各自的发展空间,未来氟化液产品必将呈现多元化的发展态势。