环保行业深度报告：半导体配套治理：刚需、高壁垒铸就价值，设备国产替代、耗材突破高端制程

与市场不同的观点：为何推荐半导体配套治理？刚需&高壁垒铸就价值！ 半导体制作工序包括设计、制造、封装和测试等环节，制造过程对生产环境的洁净程度有较高要求；同时，制造过程产生的废水、废气、废渣也需要进行处理，由此带来半导体配套治理需求。1）半导体配套治理具体包括：①设备类：洁净室过滤设备、臭氧发生设备、废气/废水/废渣治理设备；②耗材类：洁净室过滤器、电子特气。2）半导体治理具备刚需&高壁垒特点：①刚需：洁净室等级&废气治理水平直接关系到产品良率。②高壁垒：半导体行业洁净室等级&特气纯度要求更高、废气组分复杂处理难度更大、臭氧发生器对于臭氧的浓度&清洁度&自动化程度&稳定性要求高于传统领域，彰显技术壁垒；半导体配套治理与生产过程结合紧密，下游客户对生产稳定性十分注重，客户认证层面的高壁垒彰显价值。 国产替代&耗材模式化&高端制程突破，半导体配套治理空间广阔。中国IC自给率仅16.7%，举国体制发展保障国家、产业链安全。产业东移&国产替代加速，中国半导体资本开支依然强劲，我们预计2021-2025年中国大陆晶圆/面板产能复合增速16.6%/8.0%。 1）设备：国产设备技术突破，废气治理&臭氧国产替代加速。①泛半导体废气治理：龙头引领国产替代，国产化率快速提升市场释放。我们测算2023年国内废气治理/附属制程设备市场空间29亿元/64亿元。梳理中国大陆核心供应商，测算2021年晶圆厂废气治理国产化率约24%，制程附属设备国产化率约23%。行业已具备国产替代基础，国产化率有望快速提升，促行业翻倍成长。②半导体臭氧：即将实现突破。我们测算2023年国内半导体臭氧设备市场空间约54亿元，2021年国产化率仅10%，本土龙头公司已进入下游主机厂稳定性测试即将出货。 2）耗材：盈利模式更优&突破高端制程，洁净室过滤器&电子特气稳定增长。①洁净室过滤设备：新建市场龙头地位稳固，耗材市场份额提升。我们测算2023年国内泛半导体洁净室过滤设备新建/耗材替代市场空间22亿元/48亿元，2021年国内龙头公司美埃科技/悠远环境新建市场市占率32%/19%，已展现出较强竞争力。龙头公司于耗材替代市场市占率较低，测算2021年美埃科技耗材市场市占率约6%。龙头发力耗材市场，有望复制新建市场竞争力。②电子特气：晶圆制造第二大耗材，打开高端特气国产化局面。电子特气占晶圆制造材料成本13%，2025年我国市场规模501亿元。国家政策引导下不断发展创新，逐步打开高端特气国产化局面。 投资建议。重点推荐【美埃科技】国内电子半导体洁净室过滤设备龙头，产能扩张&规模效应助加速成长；【凯美特气】持续充盈特气品类，客户认证&订单放量驱动新一轮成长；【国林科技】臭氧设备龙头纵深高品质乙醛酸，国产化助横向拓展半导体清洗应用。建议关注【盛剑环境】国内泛半导体工艺废气治理领军企业，纵伸湿电子化学品；【华特气体】产品获国际龙头认证，下游领域拓展。 风险提示：下游扩产进度不及预期，订单不及预期 1.刚需&高壁垒铸就半导体配套治理价值 半导体产业链包括上游半导体支撑产业（材料与设备）、中游半导体制造产业、下游半导体应用产业。制作工序包括设计、制造、封装和测试等环节，制造过程对生产环境的洁净程度有较高要求；同时，制造过程产生的废水、废气、废渣也需要进行处理，由此带来半导体配套治理需求。半导体配套治理具体包括：1）设备类：洁净室过滤设备、臭氧发生设备、废气/废水/废渣治理设备；2）耗材类：洁净室过滤器、电子特气。 ▪ 洁净室过滤设备：洁净室将一定空间范围内空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除，集成电路制造过程中的单晶硅片制造、IC制造及封装都需要在洁净室中完成。洁净室内需要安装过滤设备以保障生产环境的洁净程度，过滤器存在使用周期，过滤效果减弱后需要替换，从而带来过滤器设备新建以及后续替换需求。 ▪ 废气治理：废气产生于涂覆、显影、蚀刻、剥离、清洗等环节，分为酸性废气、碱性废气、有机废气和工艺尾气。酸性废气、碱性废气、有机废气分别进入到对应的处理系统处理后排放，而工艺尾气需要与生产工艺同步进行收集、治理和排放。工艺尾气产生于热氧化、CVD、光刻曝光、干法刻蚀、离子注入等工序，首先经过安装于半导体工厂生产设备侧的源头处理装置L/S（local scrubber），处理集成电路生产制造过程中产生的有毒有害气体之后，再进入对应的处理系统处理后排放，带来废气治理系统及设备需求。 ▪ 臭氧发生设备：臭氧发生器传统用途为生活&工业污水处理、烟气治理。随着臭氧产品性能提升，臭氧发生器下游应用持续扩张，进入半导体清洗领域。清洗是贯穿半导体产业链的重要工艺环节，用于去除半导体硅片制造、晶圆制造和封装测试中每个步骤可能存在的杂质，确保芯片良率与产品性能。当前在光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后均设置了清洗工序，带来臭氧发生器需求。 ▪ 电子特气：晶圆制造材料中的第二大耗材，电子产品制程工艺中的外延、化学气相沉积、离子注入、掺杂、刻蚀、消洗、掩蔽膜生成等前道工序都依赖于电子气体，带来电子特气的持续消耗需求。 ▪ 废水&废渣治理：废水&废渣产生于清洗、光刻、刻蚀、抛光、检测环节，治理以满足环保要求为标准，一般进入对应的处理系统进行后端处置或交由有专业资质的单位进行处理，部分废弃物通过回用带来经济效益。 图1：半导体配套治理环节示意图 1.1.半导体治理直接参与制程保障产品良率，为制程刚性需求 洁净室等级直接影响电子半导体产品良率。集成电路产业链几乎所有的主要环节，如单晶硅片制造和IC制造及封装都需要在洁净室中完成，且随着技术的进步，集成电路对洁净度的要求越来越高。一般而言，当微粒尺寸达到集成电路节点一半大小时就成为了破坏性微粒，对集成电路的制造产生影响。比如，14纳米工艺中7纳米的微粒就会影响制造过程。随着集成电路的工艺越来越高，目前3纳米的工艺已经开始研发，对于洁净室工程技术提出越来越高的要求。 废气治理参与集成电路生产制程，关系到产品良率。工艺废气需要与生产工艺同步进行收集、治理和排放，废气治理系统及设备是客户生产工艺不可分割的组成部分，其安全稳定性直接关系到产能利用率、产品良率、员工职业健康及生态环境。1）影响产能利用率：泛半导体生产工艺是高度自动化的连续工序，当工艺废气治理系统发生故障，未能同步对工艺废气进行收集、治理和排放时，会导致连续工序中断，直接影响产能利用率。2）影响产品良率：泛半导体生产工艺精密度极高，对生产环境的洁净度要求严格，生产过程均在高等级洁净室内进行。工艺废气自工艺设备进入工艺排气管道后，如因工艺废气治理系统故障导致负压不稳定，或者工艺排气管道泄漏，致使洁净室内空气环境改变，可能导致产品良率下降乃至报废。 1.2.技术要求&客户认证彰显半导体配套治理高壁垒 洁净室具备技术&客户认证壁垒。洁净等级可分为9级，半导体产业要求最高。半导体集成电路的核心区域洁净等级要求在ISO3级-ISO4级；其他电子产品如液晶显示屏、光导纤维、光伏和微机电等则根据细分产品不同需求在ISO4级-ISO8级；医疗医药行业要求在在ISO4级-ISO8级；仪器仪表、精细化工行业要求在ISO5级-ISO6级。洁净室与生产过程结合紧密，下游客户对生产稳定性十分注重，提高了合格供应商的进入门槛和供应商更换风险，客户认证层面的高壁垒彰显价值。 图2：洁净室等级情况介绍及应用行业要求等级 半导体废气组分复杂技术要求更高，客户认证壁垒彰显价值。与传统大气污染相比，《电子工业污染物排放标准》对电子工业相关大气污染物提出了更高的排放要求，体现在排放限值更严格&管控的污染物种类更多；同时，工艺废气治理系统和下游客户生产过程结合更为紧密，出于生产稳定性的考虑，客户认证层面的高壁垒彰显价值。 图3：电子工业大气污染物排放标准更为严格 半导体用臭氧发生器技术要求更高。臭氧发生器传统用途为生活&工业污水处理、烟气治理。随着臭氧产品性能提升，臭氧发生器下游应用持续扩张，进入半导体清洗领域。半导体用臭氧发生器对于臭氧的浓度、清洁度、自动化程度、稳定性都提出了远高于传统领域用臭氧发生器的要求，技术壁垒更高。 表1：本土臭氧发生器龙头公司积极突破半导体用臭氧发生器技术难点 半导体技术迭代，催发特气行业要求提升。伴随下游芯片制造技术的发展，对于气体的杂质过滤、质量稳定等要求也有更为严格的标准，如 10nm 以下的先进制程芯片所用气体需要达到6N级(99.9999%)甚至更高纯度；逻辑芯片从 28nm 到 7nm ，产品的金属杂质须下降100倍，污染粒子的体积须缩小4倍。而气体纯度每提升一个N级别，粒子、金属杂质含量每降低一个数量级，都将带来工艺复杂度和难度的显著提升。特气的杂质会导致半导体芯片中的致命缺陷，则会严重影响芯片良率从而降低芯片产量。因此，特种气体供应商必须在制造阶段、交付阶段、气体传输系统和工艺室中减少杂质含量。 除了对气体供应商的技术与工艺水平具备高要求，新兴行业客户通常需要定制化、一站式服务，倾向于多品种、小批量、高频次运送的气体，也考验着气体供应商如产品种类多样化、物流配送能力、需求快速响应的经营能力。 2.国产替代&耗材模式化&高端制程突破，半导体配套治理空间 广阔 2.1.半导体全球景气度高企，中国快速布局产能扩张 新周期驱动半导体需求向上，全球竞争焦点各国政策护航。半导体销售稳步提升，新周期引领新成长。2021年全球半导体销售终端应用中电脑、通讯、汽车、消费电子、工业、政府占比分别为32%、31%、12%、12%、12%、1%。2008年至2014年，智能手机来临，移动互联网高速发展带动行业重启成长。2015年以来，5G、LoT、汽车智能化电动化、人工智能，终端景气度接力，驱动半导体行业新成长。半导体作为工业皇冠、高端制造技术高地，行业发展被赋予国家安全、产业链安全等多重意义。半导体产业已成为全球发展竞争焦点，各地区持续出台相关政策护航。在此背景下，半导体产业景气度高企。 图4：2008-2022年全球半导体销售额金额（分地区） 图5：2021年全球半导体市场销售拆分（按终端应用） 表2：各地区近期半导体产业发展支持政策梳理 我国半导体IC对外依存度高，“芯片法案”促使半导体产业回流美国，国产替代进程加速。我国半导体IC（Integrated Circuit）进出口长期存在贸易逆差，对外依存度高，尤其体现在高端芯片方面；2015-2021年，我国IC自给率总体呈现上升趋势，到2021年达到16.7%，但与国务院2015年印发的《中国制造2025》中的：“到2025年，70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障”的目标仍有较大差距。劳动力成本的上升使得偏向劳动密集型的代工和封测环节逐步转向我国台湾与大陆，产业向东迁移；而美国《2022芯片和科技法案》将产业链召回，通过补贴加速芯片产业回流美国，意图切断向中国供应半导体芯片先进制程的技术和设备及材料，隔断中国芯片产业与全球联系，重塑全球芯片产业链供应链格局。《2022芯片和科技法案》的签订无疑加速了中国半导体产业国产替代的进程。在半导体设备国产化提速的背景下，鼓励半导体设备发展的政策频发，国内半导体产业发展将进一步提速。 图6：2021年我国IC自给率上升至16.7% 图7：2013-2021年中国半导体产能占比提升 全球晶圆厂资本开支强劲，大陆主要晶圆产线2021-2025年四年产能复增16.6%。 2018年-2022年全球晶圆厂资本开支力度逐年增加，2022年达613亿美元；据Gartner预测，2022-2025年仍将维持在500亿美元以上。从扩产节奏来看，全球晶圆厂仍处于扩产周期。根据SEMI预测，2025年全球晶圆厂产能将达到228万片/月（约当8英寸），2022-2025年产能CAGR9.6%。国内各大晶圆厂仍处于扩产周期，在2025年前仍在进行产线扩建。根据我们的统计，至2025年底，头部晶圆厂的产能距2021年新增296.9万片/月（约当8英寸）。2021