2023年至纯科技研究报告 国内半导体清洗设备与高纯工艺系统龙头

1、 国内半导体清洗设备与高纯工艺系统龙头，业绩优秀

1.1、 国内半导体清洗设备与高纯工艺系统龙头，股权结构集中

至纯科技成立于2000年，主要从事高纯工艺系统和半导体湿法清洗设备的研发、 生产、销售及技术服务。高纯工艺系统业务包括为电子、生物医药及食品饮料等行 业的先进制造业企业提供高纯工艺系统的整体解决方案，以及进行高纯气体供应设 备和高纯化学品输送设备的销售。半导体清洗装备产品主要包括湿法槽式清洗设备 和湿法单片式清洗设备，广泛应用于集成电路、平板显示等领域。

公司股权结构集中。蒋渊女士、陆龙英女士、尚纯投资为一致行动人，合计持 股占股本总额的 29.33%。其中，陆龙英女士系蒋渊女士的母亲，尚纯投资系由陆龙 英女士控制并担任执行事务合伙人的有限合伙企业。蒋渊女士直接持有公司 22.12% 的股份，且担任公司董事长、总经理，系公司实际控制人。

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)。

1.2、 公司业绩稳健，逐渐聚焦半导体领域

营业收入迅速增长，新布局业务贡献主要增长。2017-2021 年，公司营业收入由 3.69 亿元增长至 20.84 亿元，CAGR 54.16%。主要受益于半导体行业客户订单增加 及波汇科技、珐成制药和广州浩鑫收购完成后的报表合并，其中 2021 年湿法工艺设 备和光传感光电子业务分别贡献 7.01 亿元、3.03 亿元的收入。2022 年前三季度营收 19.25 亿元、扣非净利润 1.86 亿元，分别同比增长 50.13%、130.54%。 归母净利润自 2017 年起增速有所下滑，但 2019 年迅速反弹。公司 2019 年归母 净利润 1.1 亿元，同比大幅增长 239.9%，主要源于波汇科技并表的利润贡献。2018 年净利润同比减少主要系 2018 年公司布局并开展的湿法设备业务板块，该业务在初 期需要投入较多的研发成本，因此 2018 年研发成本同比增加约 2300 万元，市场费 用增加约 1100 万元以及管理费用增加约 1600 万元。

高纯工艺系统业务板块保持持续增长。其中气体及化学品支持设备业务国产替 代进展顺利,已经成为主流集成电路制造用户的认定品牌且出货量持续提升。2022 年 上半年主要客户订单保持持续增长，核心客户均为行业一线集成电路制造企业如中 芯、华虹、长江存储、合肥长鑫、士兰微等。公司 2021 年高纯工艺系统营业收入 10.78 亿人民币，占总营收 52%。 半导体设备业务板块开始发力。公司于 2015 年开始布局湿法设备研发, 2017 年 形成 Ultron B200 和 Ultron B300 的槽式湿法清洗设备和 Ultron S200 和 Ultron S300 的单片式湿法清洗设备产品系列，2018 年开始拿到 1 亿级别的订单，2019 年 2 亿多， 2020 年订单超过 5 亿，2021 年超过 11 亿，2021 年拿到 13 位用户的重复订单，期间 又开拓了 10 位新用户，均为行业内主要的晶圆制造企业。半导体设备占比从 2021 年的 8%提升至 2021 年的 34%。2021 年全年湿法设备的订单达到了 11.20 亿元，同 比增长 111.32%。公司湿法设备的用户已经覆盖国内主流晶圆制造企业，在每家用户 处的阶段也都从验证和初次的订单，随着交付逐步展开到已验证工艺机台的重复订 单。受益于下游行业的需求，公司将继续倾斜资源供给，打造产品线更广的泛半导 体领域业务板块。

公司盈利能力稳定，毛利率稳定在 36%左右。2018 年公司毛利率受新品验证及 原材料价格涨价影响，毛利率有所降低。2019 年因新拓展的湿法工艺设备及光传感 器件业务毛利率较高，业务结构改善拉动毛利率回升至 34.4%，2020-2021 毛利率维 持在 36%左右，2022 年前三季度毛利率 35.48%。

公司总体来看费用管控良好。2017-2019 年公司费用率分别为 19.8%、13.5%、 16.5%，维持在 19%上下波动。2019 年费用率 16.5%，同比提升 3pcts，主要系业务 扩张及收购波汇科技并表导致销售费用率和财务费用率小幅增长。2021 年至 2022 年前三季度费用率逐步下降，费用率管控良好。

2、 高纯工艺系统应用广泛，公司实力强大，成长动力充足

2.1、 高纯工艺系统前景广阔，大型项目中国际供应商仍占据主要份额

泛半导体工艺伴随许多种特殊制程，会使用到大量超高纯（ppt 级别）的干湿化学品。在集成电路领域，高纯工艺系统主要包括高纯特气系统、大宗气体系统、高 纯化学品系统、研磨液供应及回收系统、前驱体工艺介质系统等。高纯工艺系统能 将制程所需的高纯介质从源头稳定传输至终端设备，同时保证高纯介质不会因吸附 气体和水分、脱放气、产生颗粒等原因受到污染，使介质满足生产工艺的纯度要求。 下游先进制造行业的高纯工艺系统直接影响了工艺设备的运行及投产后的成品率。

高纯工艺介质供应系统需满足客户三大方面的核心诉求，即纯度控制、工艺控 制以及安全控制。（1）衡量高纯工艺系统的核心指标为不纯度控制级数，纯度控制 已经从 ppm（百万分之一）逐步发展到 ppb（十亿分之一）及以下。（2）工艺控制 指的是对气体和化学品的压力、流量以及稳定性等方面的控制。依托模拟仿真技术 并结合自动化控制方法，发行人能够根据不同的工艺介质特性、用量要求为客户提 供最优方案，解决各类流体控制问题，确保客户持续稳定的气液供应。（3）获取关 于工艺环境和工艺介质的安全信息，对工艺危害进行分析计算，识别评估可能存在 的风险，并将解决方案落实在设计方案中，实现装备的本质安全。 在行业发展上，以不纯物控制为核心，行业的发展目标从被动满足客户的工艺 要求逐步演变成为客户提供整体解决方案。在源头上，高纯工艺系统行业可以为客 户提供高纯工艺介质；在系统建成后，可以将定期检测服务衍生至 7x24 小时的不间 断监控、系统运行托管，还可以通过分析数据帮助客户改进生产工艺。行业价值链 的扩展为行业未来发展提供了广阔空间。 高纯工艺系统广泛应用于泛半导体（集成电路、平板显示、光伏、LED 等）领 域，下游行业产能扩张以及技术改造将为行业带来新的需求动力。作为下游行业新 建、改建等固定资产投资的重要组成部分，根据 IC Insights 半导体资本支出数据和 SEMI半导体设备市场数据，我们预计高纯系统的搭建占总体固定资产投资的5-8%， 因此下游行业的发展壮大会直接影响对本行业的需求。

20 世纪 70 年代，工艺介质供应系统行业开始在国外发展，并逐步形成若干一流 的系统供应商。这些供应商不仅拥有先进的技术，而且和下游行业中的跨国企业建 立了良好的合作关系。随着下游行业在中国的发展，工艺介质供应系统的国际供应 商也随之将业务扩展至中国，主要以法国液化空气集团、中国台湾帆宣系统科技股 份有限公司为代表。大陆市场方面以往集成电路和平板显示行业客户在挑选工艺介 质供应系统供应商时，出于最小化工艺技术风险的考虑，往往只考虑中国台湾、日 韩、欧美等背景的供应商。目前，国家在积极推动产业链的国产化率，中国大陆企 业的投资也将超过国外企业在中国的投资。相对国外企业，中国的客户也更愿意给 国内的制造商一个平等竞争的机会，既能够降低建厂成本，又能确保产品质量的稳 定性。

客户依赖性强及技术要求较高导致了较高的行业壁垒。泛半导体行业产品成品 率的高低依赖于生产工艺过程中的不纯物控制，任何供气故障都会带来较大的经济 损失，行业的下游客户对优质供应商有较高的忠诚度，为新进入企业设置了较高的 客户壁垒；同时高纯工艺系统行业从诞生开始就具有多学科交叉的特点，需要物理、 化学、机械、电子等多门学科的背景知识。同时随着下游行业的技术发展，客户对 生产工艺中不纯物污染的控制要求从百万分之一（ppm）提高到了现在的万亿分之一 （ppt），技术要求较高。 具有承接大项目实力与经验的本土企业较少，呈现出高等级市场集中度较高、 低等级市场较为分散的竞争格局。国际供应商一直以大陆的美国企业或中国台湾企 业为主要客户，单项业务规模较大，在半导体行业等大型项目上仍占据主要份额。 目前部分本土供应商的产品和服务已经顺利进入全球一线客户，正逐步实现进口替 代。行业内技术领先且具有承接大项目实力与经验的本土企业较少，但整体市场占 有率持续提升。

2.2、 公司高纯工艺系统优势明显，在手订单充足

公司作为本土供应商，深耕高纯工艺系统，在客户资源、技术积累、客户服务 与质控方面等均具有一定优势，未来增长可期。 公司技术优势明显。公司形成了以高纯工艺介质提纯、调配、输送和处理，以 及以不纯物控制为核心的技术体系，公司高纯工艺系统已经能够实现 ppb（十亿分之 一）级的不纯物控制，核心技术强于国内竞争者。公司建立了自主研发的科研创新 体系，拥有上海市市级企业技术中心，下设联合实验室，同时旗下设有 2 个院士专 家工作站（半导体领域和光电子领域）。2018 年公司完成上海华力 12 英寸 28nm 先 进工艺产线的建设，确立了公司在国内高纯工艺系统领域的龙头地位。2022 年公司 已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。 本土主流供应商中至纯科技毛利率较高。至纯科技高纯工艺系统业务收入 2021 年达 10.78 亿元，位于本土供应商前列，同时在毛利率方面显著优于正帆科技。

公司拥有丰富稳定的客户资源。高纯工艺系统对客户的制程精度与产品良率至 关重要，客户一般倾向于选择有良好合作基础或经验丰富的供应商。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 工艺领域如长江存储、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。 2021 年起，公司将高纯特气设备、高纯化学品供应设备、研磨液供应设备、前 驱体供应设备、工艺尾气液处理设备、干法机台气体供应模块等工艺支持性的设备 作为单独的分类。该类设备作为和氧化/扩散、刻蚀、离子注入、沉积、研磨、清洗 等工艺机台的工艺腔体连为一个工作系统的支持性设备，是和工艺良率息息相关的 必要设备。该类设备随着进口替代的展开，在高纯工艺系统中占比越来越高。公司 已经成为国内该类设备的领先者，每年交付的各类设备超过 5000 台套。

公司扩产计划顺利进行，在手订单充足，业绩增长未来可期。以支持设备为主 的高纯工艺系统业务也保持持续增长，订单创出同期新高。其中气体及化学品设备 国产替代进展顺利，已经成为主流集成电路制造用户的认定品牌且出货量陡增。上 海工厂疫情后全面复产全力追赶基本填补疫情的产能损失，启东工厂完成设备制造 爬坡，已实现满产。前驱体设备和研磨液等设备的国产替代也取得良好进展，已经 在重要用户端陆续交付使用。2022 年上半年主要客户订单保持持续增长，核心客户均为行业一线集成电路制造企业如中芯、华虹、长江存储、合肥长鑫、士兰微等。 随着支持设备扩产计划顺利完成，未来几年公司有信心获得更多下游客户的订单。 该业务板块已经形成行业领头羊的竞争优势，有效替代并改变了原先由国外气体公 司垄断的供给格局，公司将继续加强打造包括技术优势、制造优势、供应链优势等 壁垒，持续在国内市场保持领先。 公司中标长江存储 2.76 亿元特殊气体系统包彰显实力。2022 年 8 月 4 日，公司 中标长江存储国家存储器基地项目特殊气体系统包，中标价格为 2.76 亿元（其中国 内设备材料 2.32 亿元，安装服务 0.44 亿元）。标的主要内容为各类工艺气体（含用 于氧化/扩散、刻蚀、离子注入、沉积等干法工艺）的特气设备，即工艺支持性设备， 标的包含设计、安装和调试等服务。长江存储为国内存储器制造厂商龙头，公司中 标可见公司技术与产品实力强大。据公司公告，2022Q1-3 公司所有业务总新增订单 总额高达 36.21 亿元，成长确定性强。

3、 半导体清洗设备国产替代空间大，公司积极扩产，布局细 分赛道，前景可期

3.1、 半导体清洗设备快速放量，市场空间大，国产替代前景广阔

半导体设备是半导体产业链的基石。半导体设备属集成电路制造上游支撑性行 业，得益于半导体行业景气周期，据 SEMI 数据及预测，2021 年全球半导体设备销 售额 1026 亿美元，同比增长 44%，预计 2022 年达 1175 亿美元，同比+15%；2021 年中国大陆半导体设备销售额为 296 亿美元，同比增长 56%，占全球半导体设备销 售额的 28.85%。

清洗贯穿半导体全产业链，占半导体设备份额的 5%。半导体设备分为晶圆制 造设备、封装设备、测试设备，各占比例为 87%、5%、8%。其中晶圆制造设备又分 为光刻、刻蚀、沉积等多个工序环节，每个晶片在整个制造过程中需要超过 200 道清洗步骤，占所有芯片制造工序步骤 30%以上，是所有芯片制造工艺步骤中占比最 大的工序。2020 年清洗设备占半导体设备份额达 5%，则测算得 2021 年全球/中国半 导体清洗设备市场规模达 51.3 亿美元/14.8 亿美元。

清洗设备分为干法清洗和湿法清洗，湿法清洗占清洗设备的 90%。湿法工艺是 指使用腐蚀性或氧化性较强的溶剂进行喷雾或擦洗，使硅表面的杂质与溶剂发生化 学反应，生成可溶性物质或气体，从而将晶圆表面的颗粒或其他金属离子清洗掉。 干法工艺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。干法清洗主要是采用气态的氢氟酸刻蚀不规则分布的有结构的晶 圆二氧化硅层，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， 目前在 28nm 及以下技术节点的逻辑产品和存储产品有应用。在实际生产过程中一般 将两种方法结合使用，目前 90%以上的清洗步骤以湿法为主，少部分特定站点使用 干法清洗来提高清洗效率。

从清洗设备发展看，随着工艺制程的升级清洗设备发展呈现出三个趋势：1.清 洗次数提升。随着线宽微缩，晶圆制造良率提升的难度随着线宽缩小而日益加大， 而提高良率的方式之一就是增加清洗工艺，在 80-60nm 制程中，清洗工艺大约 100 多个步骤，而到了 20-5nm 等先进制程，清洗到工艺上升到 200 多个步骤以上，各环 节将加大对于半导体清洗设备需求量。2.技术难度增长。先进制程下，晶圆加工对杂 质容忍度低；芯片结构复杂度升级，清洗难度增加；先进工艺所使用的新材料难受 度不同，需要清洗设备技术提升。3.单片清洗设备优势明显，占比提升。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 洗设备和批式旋转喷淋清洗设备等。相较于槽式清洗技术多片晶圆放入清洗槽集中 清洗，单片清洗将每一个晶圆单独运送至各腔体单独喷淋，提高晶圆不同位置的清 洗均匀度，具有更好的控制清洗质量的能力，因而占比持续提升。

全球半导体清洗设备市场集中度较高，2020 年清洗设备 CR4 达 94%，国外厂 商垄断，国产替代前景广阔。目前全球主要半导体清洗设备厂商为 DNS、TEL、SEMES、 LAM，均为国外厂商。中长期来看，清洗设备较易率先实现全面国产化，核心在于 相比光刻、薄膜沉积、刻蚀等工艺，清洗技术壁垒相对较低，国内厂商在国产替代 背景下迎来黄金发展机遇。

3.2、 公司湿法清洗设备掌握核心技术，积极扩产同时布局细分赛道， 成长动力充足

公司湿法设备可以满足目前国内产线成熟工艺及先进工艺涉及的全部湿法工艺。 公司提供的湿法设备可以应用在先进工艺上，主要为存储（DRAM，3D Flash）、先 进逻辑产品，还覆盖一些特殊工艺，例如薄片工艺、化合物半导体、金属剥离制程 等。同时公司正在研发高阶工艺设备（反应腔-18 腔，超临界清洗等），与产业进步 同频。公司的湿法工艺设备的子系统包含工艺腔体系统、传送系统、自动控制系统、 通信系统、传感控制系统、流场设计、药液循环系统、温控系统、反应药液回收环 设计等。

公司致力打造高端湿法设备制造开发平台，积累多位优质客户。公司于 2015 年 开始启动湿法工艺装备研发，2016 年成立院士工作站，2017 年成立独立的半导体湿 法事业部，致力打造高端湿法设备制造开发平台。公司产品腔体、设备平台设计与 工艺技术都和国际一线大厂路线一致，采用先进二流体产生的纳米级水颗粒技术， 能高效去除微粒子的同时还可以避免兆声波的高成本，是国内能提供到 28 纳米制程 节点全部湿法工艺的本土供应商，单片式、槽式湿法设备得到客户认可。公司 12 寸 单片湿法清洗设备和槽式湿法设备将有效代表本土品牌参与到中国大陆和中国大陆 以外高端清洗设备市场的竞争，公司单片湿法设备多工艺已通过验证并交付。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，如中芯国际、北京燕东、TI、华润微、合肥长鑫、福建晋华等。

经过多年来持续高投入的研发及技术积累，公司在集成电路及泛半导体领域均 取得顺利进展。逻辑领域，公司已先后取得国内主流逻辑芯片制造企业的批量订单； 存储领域，已陆续获得国内主要客户的订单及验证机会；公司目前拳头产品包括 SPM、 晶背清洗等机型在下游核心关键工序段均得到第一梯队客户的广泛认可，并获得持 续订单。特殊工艺领域，公司在第三代化合物半导体产线的成绩也是令人欣喜，公 司湿法设备可覆盖第三代半导体晶圆制造全工序段，截至 2022H1，国内头部几大第 三代化合物半导体生产企业已累计向公司订购相关湿法设备接近 40 台。总体上，在 集成电路领域，公司已成熟机型正快速进入用户产线，面对用户往更先进制程发展 的必然趋势，公司在先进制程的 28 纳米节点获得全部工艺的设备订单，已陆续在 2022 年交付 4 台 14 纳米以下制程的设备，并且 14 纳米以下制程的其他工艺机台的 研发也在进一步有序开展。另外，在泛半导体领域，公司与光伏、面板等行业主流 客户（均为公司在高纯工艺系统长期信任的用户）开展湿法设备的深度合作，并且 在近期拿到了 N 型电池生产线的湿法设备订单。

2022 年，公司在半导体制程设备领域业务持续发力，继续在已有用户端得到重 复订单，并继续开拓新用户，成长动力充足。2022H1 公司制程设备新增订单 8.06 亿元，同比增长 87.44%，实现收入 4.66 亿元，同比增长 73.09%，毛利率提升 11.21 个百分比达 35.11%。2022 年，公司制程设备的新增订单目标为 20 亿元，依然保持 50%以上的高速增长。公司湿法设备的用户已经覆盖国内主流晶圆制造企业，在每家 用户处的阶段也都从验证和初次的订单，随着交付逐步展开到已验证工艺机台的重 复订单。受益于下游行业的需求，公司制程设备业务将继续保持高速增长。

公司布局细分赛道，深入晶圆再生业务，同时积极扩产，前景可期。公司在 2019、 2020、2021 年进行定向增发与发行可转债，用于湿法设备的扩产与工艺模块研发， 实现业务升级。 公司在合肥布局晶圆再生及部件清洗项目，目前已通线试产，是国内首条投产 的 12 寸晶圆再生产线，部件清洗项目为国内首条设立完整的阳极产线。公司晶圆再 生项目是指对晶圆制程所需挡、控片进行加工回收、循环再利用。晶圆厂为缩减成 本通常会将使用过的控片、挡片委托给开展晶圆再生服务的外部公司进行回收加工，通过去除晶圆表面的杂质和缺陷，使处理后的晶圆在曲正度和表面的颗粒数量上都 达到新片的标准，实现其循环再利用。合肥的工厂同时配置了为用户做湿法的工艺 验证和工艺开发的联合实验室，测试设备完全对标晶圆厂，为工艺开发打好了基础。 该项目采用 Fab 等级机台与环境，流程均依照 Fab 高标准执行,质量有保证，能够做 到工艺移除量低，对晶圆损伤小，可以延长寿命。其优势在运输费用低，不需出口 报关，快捷方便，客户不用积压大量晶圆及零部件，提高周转率。该项目以 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。该产线年产 168 万片晶圆 再生和 120 万件半导体零部件再生产能。

公司强化国产设备零部件研发，推动其国产化进程。公司从高阶单片湿法工艺 模块、高纯工艺零部件领域切入，旨在研发先进制程工艺的半导体高阶湿法工艺模 块、单片式腔体、高纯度阀。公司 2021 年可转债项目拟研发的零部件及模块产品完 全适用于 14nm 及以下的逻辑芯片及 1Xnm 存储芯片的制造工艺，能够加快实现上述 产品的进口替代，大力推动单片式腔体的国产化进程。

公司大宗气体工厂位于上海嘉定，2022 年初顺利供气。公司为国内 28 纳米工艺节点 的集成电路制造厂商提供配套，投资建设了半导体级的大宗气体工厂，将为用户提 供至少 15 年的高纯大宗气体整厂供应。该工厂位于上海嘉定，2022 年初顺利供气， 指标完全达标，生产稳定，逐步爬坡。该大宗气体工厂为首座完全国产化的 12 英寸 晶圆先进制程大宗气体供应工厂，兼具意义和经济价值，打开公司未来成长空间。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）