至纯科技深度报告：厚积薄发，发力湿法设备快车道

一、至纯科技：高纯工艺系统龙头，湿法设备生力军

1、高纯工艺系统龙头，切入湿法设备快车道

公司从高纯工艺系统起步，逐步拓展半导体湿法清洗设备、晶圆再生、光传感及光学元器件业务。产品广泛应用于半导体、微电子、生物医药、光伏、光纤、TFT-LCD、LED 等领域。目前公司高纯工艺系统正逐步实现系统、设备乃至元器件层的全面国产替代， 是国内稀有的技术领先且具有承接大项目实力与经验的本土企业。公司湿法设备业已切 入中芯国际、华虹集团、长鑫存储、华为、华润、燕东、中国台湾力晶等一线客户，均为所 在下游行业的领先者。

组织架构上，公司设有 BU1-BU5 五个事业部开展五种主营业务。自 2017 年上市元年， 公司投资设立了至微科技作为湿法设备事业部研发生产销售的主体（BU2），子公司更名 设立了至纯集成作为高纯工艺业务经营和发展的主体（BU1），收购了波汇科技作为光电 子业务经营和发展的主体（BU5），2019-2020 年公司并购了珐成制药与广州浩鑫，成为 公司业务中的生物制药业务经营和发展的主体（BU4），2020 年投资成立了至一科技作 为先进工艺材料业务经营和发展的主体（BU3）。

高纯工艺系统是公司当前主要营收构成，产品包括：气体高纯工艺设备及系统、化学品 高纯工艺设备及系统、研磨液供应及回收系统、前驱体介质系统、大宗气体、半导体工 艺尾气处理设备及系统、物料及水系统。其核心是系统设计，由专用设备、侦测传感系 统、自控及软件系统、管阀件等组成；系统的前端连接高纯介质储存装置，系统的终端 连接客户自购的工艺生产设备。至纯创立至今在这一领域深耕多年，为国内领先者。

2020 年在中芯，华力，海力士，长鑫，士兰微等核心客户处均获得重复订单。

湿法设备方面，公司槽式设备及单片机设备（8~12 反应腔）均可以满足 8~12 寸晶圆制 造需求。该类设备可以应用在存储（DRAM，3D Flash）、先进逻辑产品以及一些特殊工 艺上，例如薄片工艺、化合物半导体、金属剥离制程等，覆盖 0.35um 到 28nm 工艺节 点。单片湿法设备获得国内重要用户的多个订单，高温硫酸、晶背清洗、后段去胶、长 膜前单片机型入选，填补国产设备空白。2020 年公司单片式清洗机新增订单超过 3.6 亿 元。

2、产品线拓宽，业绩高速增长

近年来，随着业务线不断拓宽，营收构成持续丰富，公司收入规模呈现了强势增长趋势。 2016-2020 年，公司营业收入从 2.63 亿元增长至 13.97 亿元，CAGR 达 51.8%，2021 年 Q1 收入 2.31 亿元，同比增长 104.1%。半导体设备业务自 2019 年起贡献收入，2020 年达 2.18 亿元，单片和槽式湿法清洗设备出货总量超过 30 台，新增订单金额达 5.3 亿 元，将为 21 年增长带来有力保障。

从下游结构上看，公司半导体业务收入逐年提升，而伴随持续并购和业务线拓宽，光电 子、医药等业务亦放量增长。

利润方面，公司自 2018 年以来净利润持续高增长，2021 年 Q1 归母净利润 0.75 亿元， 同比扭亏，利润率亦有强势提升，2021 年 Q1 毛利率达 42%，净利率达 31%，主要系高 毛利的光传感新业务增长以及湿法设备产能利用率和毛利率提升。

由于新业务拓展，公司近三年费用率呈逐年上升趋势。其中，销售费用率升高主要由于 市场拓展带来的产品推广等费用增长；管理费用率升高主要由于折旧和股份支付费用增 长；财务费用率增长则主要来自汇兑损失。

研发方面，公司大力投入湿法设备业务，2018-20 年研发支出（包括费用化和资本化的 支出）由 0.36 亿元增长至 1.5 亿元，年均增长 143%。

3、半导体景气度上行，定增落地扩产持续

作为晶圆厂上游的设备和系统供应商，至纯科技的成长受益于半导体行业规模的长期增 长。长期来看，Gartner 预测 2024 年全球半导体销售额将达到 5970 亿美元，2019-2024 年 CAGR 为 7.3%。中短期来看，而自 2020 年下半年以来，全球半导体缺货涨价潮愈演 愈烈，为缓解产能紧缺，全球晶圆厂加大投产，设备投资进入高增长周期。据 SEMI 数 据，北美半导体设备 5 月出货额达到 35.88 亿美元，同比增长 53%，创下历史新高。

近年来国内半导体企业亦掀起了建厂潮，据我们统计，2021 年国内晶圆厂新增产能将达 64 万片/月，其中 12 寸 21 万片/月，8 寸 17 万片/月。在建晶圆厂全部达产后总产能将拥 有 145 万片/月的 12 英寸晶圆产能和 135 万片/月的 8 英寸晶圆产能，较现有产能增长近 150%。

下游需求持续增长之下，公司亦启动定增，募投扩充产能，扩大业务规模。2020 年 12 月，公司完成定增，募集资金 13.7 亿元，拟投向湿法清洗设备扩产项目、晶圆再生二期 项目、光电子材料及器件制造基地等项目。

据公司公告，未来五年公司拟定了高增长的运营目标。其中，系统集成事业部（BU1， 至纯集成）每年目标超过 10 亿订单贡献；湿法事业部（BU2,至微科技）五年内有超过 200 台各类湿法清洗机台的装机量；材料零部件事业部（BU3，至一电子）将投资和开 发集中于 28-14 纳米制程的高纯电子材料和相关零部件；湿法事业部（BU2,至微科技） 投资和发展晶圆再生服务；生物制药和食品饮料领域（BU4,珐成浩鑫）大力发展模块化 工艺系统；光纤传感业务和光器件业务（BU5,波汇科技）成为细分应用龙头；大力推广 生产工艺系统数字化软件。

二、高纯工艺系统：下游需求旺盛，本土客户全面覆盖

1、晶圆厂生产工艺关键环节

高纯工艺系统是晶圆厂建设的关键基础设施。晶圆制造工艺所用的气体、液体等化学品 对杂志控制有极为严苛的要求，高纯工艺系统应运而生，承担化学品储存和输送的作用。 晶圆氧化/扩散、沉积、刻蚀、离子注入所用的高纯气体，湿法清洗所用的清洗液，CMP 所用的抛光液和清洗液等均需由高纯工艺系统储存和输送，化学品的洁净度则直接影响 制造工艺精度与产品良率。

价值量方面，高纯工艺系统约占晶圆厂建厂成本的 8%。从功能上分，包括中央特殊气 体供应包、中央大宗气体供应包、中央化学品供应包、二次配供应包、水处理供应包等 主要模块，是晶圆厂建设中价值量较高的资本开支环节。

除了集成电路制造，泛半导体领域的面板、光伏、LED，以及光纤、生物制药等行业亦 有广泛的高纯工艺系统需求。公司已经成功完成了多项高纯工艺系统核心设备及相关控 制软件的研发，通过使用自制设备与软件替代外购，实现了研磨液系统、前驱体介质系 统、工艺尾气处理系统、大宗气体系统等相关技术及关键部件自主研发。

2、需求旺盛，下游资本开支上行

半导体和光伏制造是高纯工艺系统两大下游应用。半导体方面，近年来中国大陆晶圆制 造产能迅速增长，据 WSTS 数据，2020 年大陆地区产能占全球份额 15%，预计 2030 年 将增至 24%；光伏方面，据国家能源局数据，2021 年 Q1 国内光伏累计装机容量达到 2.59 亿千瓦，较 2020 年 Q1 同比增长 24%。下游行业的积极扩产带来了旺盛的需求增 量。

景气度上行趋势持续，下游龙头资本开支高企。国内晶圆厂龙头华虹半导体、功率 IDM 龙头华润微、光伏龙头隆基股份和通威股份 2020年购建资产的现金开支均呈增长趋势， 2018 年以来行业投资维持高位。

3、产品竞争力凸显，获龙头客户重复订单

公司通过多年的经验积累和技术开发，产品和服务不断完善，在行业中形成了良好的口 碑和信誉，积累了一批高端客户和合作伙伴，且基本为各自行业的领军企业或主要企业， 高纯工艺领域如上海华力、中芯国际、长江存储、合肥长鑫、士兰微、西安三星、无锡 海力士等众多行业一线客户。

据公司年报，2020 年所有核心客户均给予了持续的重复订单，如中芯，华力，海力士， 长鑫，士兰微，惠科等等，2020 年订单数再创新高。制造能力有了极大的提升。通过高 纯工艺设备的系列化设计，模块化设计，有序调整工序，做到生产批量化，产品弹性化。 年度制造生产量环比增长超过 50%，人均单位产值增长突破 20%。有力的支持了高纯工 艺系统业务的发展。

市场竞争方面，高纯工艺系统市场主要由海外供应商为主。美日厂商起步较早，包括美 国 Kinetic，日本森松工业，中国台湾帆宣科技、汉唐集成。得益于背靠当地丰富的晶圆厂资 源，台系厂商的收入规模领先。中国大陆厂商中，公司起步较早，业务规模较大，切毛 利率大幅高于竞争对手。

三、湿法设备：验证顺利，订单饱满，国产替代放量在即

1、贯穿晶圆制造全过程的关键工艺

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 测试每个步骤中可能存在的杂质、反应产物、残留化学品等。随着芯片制造工艺先进程 度的持续提升，对晶圆表面污染物的控制要求不断提高，每一步重复性工序后，都需要 一步清洗工序。在硅片制造过程中有抛光后清洗，在晶圆制造过程中有扩散前清洗、刻 蚀后清洗、离子注入后清洗、沉积前后清洗、CMP后清洗等，在封装过程中包含TSV清 洗、UBM/RDL 清洗、键合清洗等。

根据清洗介质的不同，目前半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线。 湿法清洗是针对不同的工艺需求，采用特定的化学药液和去离子水，对晶圆表面进行无 损伤清洗，以去除晶圆制造过程中的颗粒、自然氧化层、有机物、金属污染、牺牲层、 抛光残留物等物质，可同时采用超声波、加热、真空等辅助技术手段；干法清洗是指不 使用化学溶剂的清洗技术，主要包括等离子清洗、超临界气相清洗、束流清洗等技术， 虽然具有对不同薄膜有高选择比的优点，但可清洗污染物比较单一。目前湿法清洗是主 流的清洗技术路线，占芯片制造清洗步骤数量的 90%以上。

在湿法清洗工艺路线下，目前主流的清洗设备主要包括单片清洗设备、槽式清洗设备、 组合式清洗设备等种类。单片式清洗采用旋转喷淋、二流体等方式，一次对一片晶圆进 行清洗，具有极高的工艺环境控制能力与微粒去除能力；而槽式清洗机采用溶液浸泡方式，产能较高，但清洗效果不如单片式设备。单片式清洗机技术难度更大，但应用更广， 可以满足更高的清洗要求，占据更大的市场规模。

2、市场规模稳健增长，日韩巨头垄断

芯片制程的持续升级对清洗工艺提出了更高要求。随着半导体芯片工艺技术节点进入 28 纳米、14 纳米等更先进等级，工艺流程的延长且越趋复杂，产线成品率也会随之下降。 造成这种现象的一个原因就是先进制程对杂质的敏感度更高，小尺寸污染物的高效清洗 更困难。解决的方法主要是增加清洗步骤。

据盛美统计，在 DRAM 产线上，每一代制程升级将带来平均 15%的清洗步骤增加， 22/28 纳米 DRAM 芯片在整个制造过程中需要甚至超过 200 道清洗步骤，晶圆清洗变得 更加复杂、重要及富有挑战性。

清洗用量的持续提升带来了清洗机市场规模的长期增长。根据中国台湾工研院数据，2020 年 全球半导体清洗设备市场规模为 49 亿美元，占半导体设备总体市场规模约 10%，并将 保持稳定增长，2025 年将达 67 亿美元，年均增速 6.8%。

竞争格局方面，当前全球清洗设备市场由日韩巨头垄断。业内龙头为日本 Dainippon Screen（即 DNS）、TEL，韩国 SEMES 和美国 Lam Research（泛林）。据 Gartner 数 据，2018年前四大龙头厂商占据了 98%的市场份额。国内有北方华创、至纯科技、盛美 半导体、芯源微等厂商布局，份额较低。

3、国产替代确定性趋势，单片式重点突破

中国大陆晶圆厂建厂潮为半导体设备行业提供了巨大的市场空间，但国产设备在这些晶 圆厂的采购中占比仍较低，替代空间广阔。据芯谋研究数据，2020 年，国内晶圆厂设备 采购总金额达到 154 亿美元，其中向美国厂商采购金额达到 82 亿美元，占比达 53%， 而向国内供应商采购金额仅为 9.9 亿美元，占比仅为 7%。而在先进制程上，设备国产化 率则更低，据半导体行业协会统计，目前，28 nm 以下的先进制程前段设备有 70%来自 美国厂商。

分设备来看，清洗机的国产化进展在半导体设备中位于领先地位。据半导体行业协会数 据，当前湿法清洗设备国产化率约达 20%，并已经攻克 14nm 制程。

前段工序三大件光刻、薄膜、刻蚀中，光刻机尚未实现国产化，涂胶显影设备、离子注 入设备的国产化率亦不足 1%，基本不具备自给能力。而刻蚀机方面率先实现了国产突 破，国产化率近 20%，清洗、CMP 设备亦走在了国产替代的前列，国产化率已达 15- 20%。

我们统计了国内主要晶圆代工厂（中芯国际+华虹半导体）的清洗公开招标情况，2018 年以来国产清洗设备占比快速提升。2021 年两晶圆厂公开招标清洗设备共 44 台，其中 22 台为国产设备，国产化进展顺利。

国内布局了清洗设备的厂商主要有至纯科技、北方华创、盛美半导体、芯源微，单片式 清洗机是国内厂商重点突破的方向，各家均推出了自己的单片式产品。至纯能提供到 28 纳米节点全部湿法工艺，主要单片清洗产品 S3XX 系列可搭载 12 个腔体，产能最高可达 590WPH，18 腔产品亦在研发中。盛美半导体主要产品为单片 SAPS 兆声波清洗设备、 单片 TEBO 兆声波清洗设备、单片背面清洗设备等。北方华创收购美国半导体设备生产 商 Akrion Systems LLC 之后主要产品为单片及槽式清洗设备。芯源微目前产品主要应用 于单片式刷洗领域。

4、订单大幅增长，客户验证顺利

公司的湿法设备历经 IP 自主、供应链自主研发，在启东湿法设备制造基地制造，并有序 展开扶持供应链的本地化，自主研发的多个型号单片式清洗设备获得商用推进。2020 年， 公司BU2的单片湿法设备和槽式湿法设备全年出机超过了30台，较2019年增长 50%。 同时单片式湿法设备新增订单金额超过 3.6 亿元，同比增长 112%。

客户方面，公司湿法设备打入大陆和中国台湾龙头晶圆厂，参与高端清洗设备市场竞争。 2020 年，BU2 交付给客户的湿法工艺设备，发货至全国各地，还有海峡对岸的中国台湾新竹。 湿法工艺设备所交付的晶圆技术节点从 0.35um 到 28nm，用来从事先进工艺、功率器 件、微机电器件以及第三代化合物半导体等集成电路的制造与研发。14-7nm 设备亦在 研发中，预计将于 2022 年送样验证。公司湿法产品客户覆盖中芯国际、华润微、燕东 微电子、德州仪器、力晶科技等下游客户。其中，力晶中国台湾给予公司第二和第三次重复 订单。

伴随湿法设备的顺利验证，公司亦积极融资扩产，2019、2020年分别通过可转债和定增 方式进行融资，在合肥、启东扩建湿法设备产能，分别投入资金 1.8 亿元和 4 亿元。合 肥项目湿法清洗设备规划产能 40 台/年，启东项目一期规划产能 48 台/年。

四、业务拓展：晶圆再生填补国内空白，并购开辟传感业务

1、晶圆再生：日台垄断，国内市场庞大

再生晶圆是对用过的芯片生产中的测试片的回收利用，可降低下游集成电路生产厂商生 产成本。在正常的集成电路制造工艺过程中，需要的测试片包括控片和挡片。控片用于 监控产线上的机器设备的稳定性和可靠性，投产前和量产中都需要通过测试控片判断设 备是否正常运行。挡片用于填满晶圆设备里的空位，维持气流稳定性和均匀性。

一般而言在每道制程都需要挡控片以追求产品功能正常，而随着晶圆厂制程的推进，基 于精度要求及良率的考虑，需要在生产过程中增加监控频率，控挡片用量大幅提升，晶 圆再生需求日益增长。65nm 制程每投 10 片正片，需要加 6 片挡控片，而 28nm 及以下 制程，每 10 片正片需要加 15-20 片挡控片。

再生晶圆工艺主要用于去除控片、挡片在使用中表面形成的膜层和颗粒残留，使得控片、 挡片可以重新达到使用要求。晶圆再生服务公司通常使用化学腐蚀去除膜层，然后用机 械研磨去除晶圆表面突出部位，最后清洗硅片表面颗粒。

近年来国内硅片用量持续增长。从 2018 年至 2020 年，中国大陆半导体硅片销售额从 9.92 亿美元上升至 13.35亿美元，年均复合增长率为 16.01%，硅片用量的高速增长将带 来测试片用量和晶圆再生需求的同比提升。

硅片价格上涨使晶圆再生价值凸显。根据沪硅产业定增说明书，2016 年全球硅片价格约 0.68 美元/平方英寸，2020 年已上升至 0.91 美元/平方英寸。硅片成本上涨之下晶圆再生 价值日益凸显。除了半导体，晶圆再生业务下游还包括光伏、锂电、LED 等产业，下游 空间广阔。

当前晶圆再生市场主要被日台企业垄断，国产替代空间广阔。根据RTS公司公告，在12 英寸晶圆再生市场中除 3 家日本企业和 3 家中国台湾企业以外公司的市场份额仅占约 15%。 由于晶圆再生服务的特殊性，使用海外供应商将带来高昂运输成本，因此下游晶圆厂客 户将优先选择本地服务提供商。

至纯晶圆再生服务目前在走在国内行业前列。至纯合肥工厂是中国首个量产12英寸再生 晶圆的工厂。据公司公告，合肥晶圆再生项目以 14 纳米晶圆厂需求为设计基础，将服务 于中国半导体高阶市场。此次项目预计将形成年产 168 万片晶圆再生和 120 万件半导体 零部件再生产能。

2、传感业务：收购波汇，平台延伸

光传感技术作为传感器技术的重要新兴分支，属于工业物联网的感知和输入部分。在未 来的物联网中，光传感技术及其组成的传感网络将在物联网的感知端发挥重要的作用。 近年来，在智慧城市、物联网、智能移动终端、智能制造、机器人、智能电网、石油石 化、新能源等下游应用市场的推动下，中国光传感器市场快速成长，成为拉动全球光传 感器市场增长的主要力量。

光纤传感器为光传感领域下属细分子行业，以光纤传感技术为核心技术。目前，光纤传 感器的用途已非常广泛，电力电网、输油管道、城市地下综合管廊、轨道交通、隧道、 大楼整体建筑等领域都可以通过铺设光纤与互联网连接起来，将监测信息传给任意设定 的终端进行远程监测与控制，使各类大型基础设施的安全状况可以获得连续不间断的监 控，并提供预警信息，从而构成一个大规模、高度可靠和低能耗的光联网基础感知神经 网络，融入物联网技术发展的需求当中去，推动物联网产业的发展。

光线传感器这一细分市场亦有较为广阔的市场空间。据产业信息网数据，2018 年全球光 线传感器市场规模达到 43.3 亿美元，2014-18 年均增速 18%，保持稳健增长。

至纯于 2018 年收购波汇科技 100%股权进入光传感领域。波汇科技是行业内少数具有垂 直集成制造能力的厂商之一。波汇科技主要从事光纤传感器及光电子元器件的研发、生 产及销售，专注于光纤传感及光电子元器件技术研发并在分布式光纤振动监测、温度监 测、光纤光栅传感、算法仿真、智能视频、真空镀膜技术以及应用软件开发方面具有核 心技术。主要产品有光纤电网综合监测系统、光纤石化油库管道综合监控系统、光纤桥 梁结构健康监测系统、光纤轨道交通综合监测系统、光电子元器件（滤光片、激光管帽、 磁光开光、标准具）、激光气体传感监测系统。主要应用于电力电网、石油石化、城市地 下综合管廊、数据及通信等领域。2020 年，波汇科技业务进展顺利，贡献营收 3.17 亿 元，净利润 0.7 亿元。

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