洁净室工程专题报告：AI基建的刚需环节，全球建设需求快速增长

行业研究·专题报告 建筑装饰·专业工程 投资评级：优于大市（维持） 证券分析师：朱家琪021-60375435zhujiaqi@guosen.com.cnS0980524010001 证券分析师：任鹤010-88005315renhe@guosen.com.cnS0980520040006 核心观点 厂务及洁净室工程是AI算力全产业链扩产的刚需环节 Ø洁净室为精密产品生产提供各项环境指标受控的生产环境，是晶圆制造、芯片载板及封装、消费电子和服务器组装等产能建设和数据中心建设的必要工程环节，厂务工程及洁净室投资通常占总投资的10-20%。随着工业产品工艺制程尺寸缩小对生产环境的要求持续提高，全球洁净室市场持续增长。 供应链安全和AI算力是驱动全球芯片扩产的两大核心因素 Ø全球成熟制程芯片扩产由避险需求驱动，受中美脱钩影响，中国加速扩产成熟制程芯片以加快国产替代，同时由于中国芯片供给风险抬升，外资厂商产能流向东南亚地区以寻求中国的供给替代；全球先进制程芯片扩产由AI算力需求驱动，台积电掌握全球90%的先进制程产能，正通过大额资本开支在中国台湾地区和美国推进产能扩张。 全球洁净室工程需求快速增长，其中北美是未来潜力最大的市场 Ø美国AI算力需求强劲，台积电Arizona P1厂订单饱满，台积电美国产能建设显著提速。2025年3月，台积电宣布在美国追加1000亿美元投资，规划总投资上升至1650亿美元，估算剩余工程总投资将达到350亿美元。随着北美CSP厂商加大资本开支、台积电加码投资美国，台系半导体产业链厂商亦跟随赴美。由于投资强度陡然上升，此前参与建厂的主力供应商工作负荷已趋于饱和，而新工程师培养周期较长，难以满足短期内激增的需求，订单溢出将成为必然趋势。 投资建议：重点推荐圣晖集成、亚翔集成 Ø圣晖集成：台资洁净室工程服务商，海外市场运作经验丰富，随着客户全球扩产力度持续加大，有望继续依托现有客户关系进一步拓展海外业务，进而推动收入与利润规模持续增长。2025年上半年公司新签订单+70%，在手订单较上年末+63%，营业收入+39%。预测2025-2027年归母净利润为1.42/2.06/3.05亿元，同比+24.1%/+45.4%/+47.9%。（相关报告：《圣晖集成（603163.SH）-以工程赋能AI全产业链，持续开拓海外新市场》2025-09-08） Ø亚翔集成：台资洁净室工程服务商，受益于全球半导体供应链重构，连续中标海外重大晶圆厂项目，业绩显著增长。市场对其海外订单持续性存疑，但我们认为随着新加坡半导体产能扩建需求持续，公司有望继续获取重大订单，其海外业务具备连续性，未来的估值空间主要来源于海外业务的估值重塑。预测公司2025-2027年归母净利润4.77/8.16/7.13亿元，同比-25.0%/+71.1%/-12.7%。（相关报告：《亚翔集成（603929.SH）-迎接海外业务重估》2025-07-11） 目录 洁净室工程：建造精密产品生产的洁净空间01 全球芯片扩产需求旺盛，洁净室工程长期景气02 高竞争壁垒，工程服务商与客户强绑定03 洁净技术与洁净室：建立稳定可控的精密产品生产环境 Ø洁净技术产生的核心目标是为产品加工的精密化、微型化、高纯度、高质量、高可靠性要求创造一个污染物受控的生产环境。洁净室（Clean Room）也叫洁净厂房、无尘车间、无尘室，建造洁净室有三个核心目标：1）过滤循环空气，建立无尘环境；2）调节空气，建立恒温恒湿环境；3）建立正压环境，避免室外空气污染。 Ø洁净技术的核心原理是“垂直层流技术”，洁净室通常在顶棚布设高效过滤器（HEPA）或超高效过滤器（ULPA），以稳定的风速垂直向下送入工作区，通过特制的多孔楼板排出，通过洁净气流反复冲刷室内，实现有效抑制污染物的扩散和滞留的目标。 资料来源：圣晖集成招股书，国信证券经济研究所整理 洁净室工程标准：洁净等级每提高一级，洁净度提升十倍 Ø洁净技术的核心在于有效控制室内空气中悬浮颗粒物的引入、产生与滞留。所需控制的颗粒物粒径范围，通常取决于所生产产品的精密度要求。随着工业产品不断向微型化、高精度方向发展，洁净室对微粒的控制标准也日益严格。以芯片制造为例，随着制程工艺的持续微缩，其对空气中受控微粒的粒径要求已从早期的0.3–0.5μm提升至纳米级别甚至更小。目前，洁净工程领域普遍采用由国际标准化组织（ISO）制定的ISO 14644标准。该标准将空气洁净度划分为ISO 1至ISO 9共九个等级，每提高一个等级，洁净度提升10倍，即允许的微粒数量减少至上一等级的十分之一。 电子行业创造一半以上的洁净室需求 Ø洁净室广泛用于电子工业、生物医疗、食品等领域，其中电子行业对洁净室要求较高，创造54%的洁净室工程需求。不同行业对洁净度的要求不同，一般来说，芯片制造和显示器件制造对生产环境洁净度要求较高，其次是光伏组件、LED照明产品制造；医疗、医药等对操作空间生物菌落控制需求较多；食品、化妆品、石化等领域对操作间洁净度有一定要求，但要求相对较低。目前洁净室下游需求中电子行业约占54%，医药及食品约占16.0%，医疗约占8.3%。 资料来源：智研咨询，国信证券经济研究所整理 电子洁净室和生物医药洁净室对工程要求最为严格 Ø电子半导体洁净室的建设难点在于微粒粒径控制要求较高。芯片的特征尺寸（线宽）已经从21世纪初的0.1μm左右，发展到现今的0.01μm以内，根据实践经验，当前洁净室的控制尘粒粒径与线宽（制程）的关系通常为1:2，即28nm工艺大致需要控制粒径大于等于14nm的微粒。芯片制造的核心生产环境（光刻、半导体加工）洁净度等级需要达到IOS 1-2级，控制粒径10-100nm甚至更小。 Ø生物医药洁净室的建设难点在于对有机微粒污染的控制要求较高。药品和生物制品的生产过程对环境洁净度的要求较高，一些药品在制造过程中受到微生物、尘粒等污染或交叉污染，可能导致对药品质量的危害和严重后果，其中青霉素类等高致敏性药、某些激素类药品、细胞毒性类药品、高活性化学药品等引起的污染最危险。以无菌药品洁净室为例，按空气洁净度分为A、B、C、D四个等级，相当于国际标准的ISO 5-9级，无菌溶剂的配置通常需要在C级环境中进行，非肠道药物的灌装应在C级环境中的单向流净化工作台（A级）下进行。 洁净室选址与布局：选址和布局规划要求严苛 Ø选址：洁净厂房工厂应选址在大气含尘浓度较低的地区，例如农村、远郊、水滨等，不宜在气候干旱、多风沙、有严重空气污染的工业区。同时，厂区选址需要考虑防微振、防噪声等因素，通常需要远离铁路、公路干道、码头、机场，避开断层、流砂等地质构造。因此，洁净厂房工程对前期选址勘探、规划设计有更为严苛的要求。 Ø布局：洁净厂房工厂厂址确定后，在总平面布置上也需要系统处理好洁净厂房与非洁净厂房和各种可能的污染源之间的相对位置，同时合理分流人流、物流、车流。洁净厂区周围的道路需要选用整体性好、发尘量少的材料，厂区所有“裸土”地需要种植草坪、覆盖卵石，绿化用植物不能选用观赏花卉等季节性一年生植物，不宜采用易扬尘、产生花絮、绒毛的高大乔木。 资料来源：中芯国际，国信证券经济研究所整理 资料来源：十一科技官网，国信证券经济研究所整理 洁净室空气净化系统工程 Ø洁净厂房通常采用垂直单向流的方式，通过推出作用将室内污染的空气排至室外，从而达到净化室内空气的目的。较高级别洁净室的空气净化主要为以下流程： •预过滤，使用粗效过滤器对输入系统的新风进行预处理，拦截空气中常见的大颗粒物，保护中效、高效过滤器和空调箱内的其他配件，延长其使用寿命。•中间过滤，经过预处理的空气先后进入中效过滤器、高中效过滤器、亚高效过滤器，去除≥0.5μm的尘埃粒子；•终端过滤，通过高效过滤器（HEPA）去除经中间过滤后的空气中≥0.3μm的粒子，通过超高效过滤器（ULPA）去除≥0.1μm的粒子。•空气循环，回风通过高架地板及回风夹道，送至风机过滤单元（含高效/超高效过滤器、化学过滤器等）重新过滤后送入洁净室内重复使用。 资料来源：住建部《洁净厂房设计规范》（GB 50073-2013），国信证券经济研究所整理 资料来源：华盛兴邦工程，国信证券经济研究所整理 洁净室纯水工程 Ø纯水制备是集成电路生产的必要环节。传统的纯水工程主要关注去除水中的电解质，也称为去离子水（Deionized Water），电子工业纯水除了要求去除水中电解质，还要求去除水中的有机物、溶解氧、细菌以及微小颗粒等杂质。随着集成电路制程工艺不断提升，越来越多的硅片等材料需要清洗，对作为清洗介质的纯水水质要求更加严格。超纯水制造可分为预处理、脱盐处理、后处理三个部分，涉及超滤、纳滤、微滤、反渗透等处理工艺，最高可将孔径控制在0.1nm-1nm之间。 Ø纯水系统建造对工程精密程度有很高的要求。纯水制备和储藏主要基于“流水不腐”原理，需要严格避免“滞水污染”，管道和储罐内壁需要保证光滑，接管和焊缝不应有死角和沙眼，管架安装需要保持精确水平，不能出现渗漏和腐蚀等问题。 资料来源：科海思科技，国信证券经济研究所整理 洁净室气体供应 Ø电子洁净室气体供应种类多，对品质要求最严格。在各行业洁净厂房的产品生产过程中均需要不同纯度和洁净度的大宗气体和特种气体，其中以集成电路制造和TFT-LCD显示面板等产品生产过程中所需要的气体品种最多，纯度要求最严格，所需气体主要用作硅片制造、成膜、掺杂、刻蚀等制造过程的反应气体、掺杂气体、刻蚀气体、载气、保护气体等，常用气体通常包括氮气、氧气、氢气、氩气、氦气，特殊气体通常包括硅烷（SiH4）、砷化氢（AsH3）、乙硼烷（B2H6）、氯化氢（HCl）、氨气（NH3)等。 Ø气体纯度和生产安全对气体供应系统工程提出更高要求。随着集成电路特征尺寸不断缩小，其生产过程对所需高村气体中污染物的敏感度持续增加，对高纯气体的纯度要求越来越高。洁净室气体的物理和化学性质决定气体供应系统在施工和运行过程中有较高的危险性，若气体泄漏导致着火、中毒等事故，将对人员、设备、和洁净室内设施造成巨大危害，带来极大的经济损失，对气体供应系统的设计、施工、设备选用环节均提出较高的要求。 资料来源：邓伟华等.超大面积电子洁净厂房快速建造及总承包管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2021.p14-15.，国信证券经济研究所整理 资料来源：中船特气招股说明书，国信证券经济研究所整理 控微振、控静电、自控系统、节能降耗 Ø防微振：集成电路制造、精密机械加工、超薄金属轧制等领域都需要对微振动进行控制，除了选址需要避开交通枢纽以外，在建筑结构设计上也需要建立独立的防微振体系，兼顾大空间大跨度和防微振性能。Ø防静电和电磁干扰：在洁净厂房内，机电设备运转摩擦、传动设备摩擦、人员走动均存在产生静电的可能，静电一方面会吸附和沉积尘粒，影响产品质量，也可能积累放电、产生电磁干扰，引起器件介质击穿、氧化膜穿通等故障，需要在洁净室工作区采用防静电建材（防静电地面、涂料、门窗等），设计专门的接地系统。Ø自动控制系统：在大面积/超大面积洁净厂房中，可能实时产生数千条检测和生产环境控制数据，洁净室自动控制系统的控制参数较多，除温、湿度控制外，还需要对新风量、换气次数、洁净室断面风速、室内压力、压差等进行严格控制。若控制参数无法稳定维持或保障，将导致产品良率大幅下降甚至整批报废，因此大型洁净厂房对自动控制系统相对复杂，对系统可靠性的要求也更高。Ø节能降耗：洁净厂房能量消耗大，同样面积下洁净室能耗是一般写字楼的10倍以上，且需要保持昼夜24h连续运行以维持室内各种功能参数稳定。为降低洁净厂房的能耗，需要在规划设计阶段尽量减少洁净区域面积或洁净度要求严格的洁净室面积，合理利用洁净室回风，冷热源节能和低品位能源利用等。 资料来源：安志聪.电子工业洁净厂房净化空调自控系统设计[J].建筑电气,2021,40(09):47-53.，国信证券经济研究所整理