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大型臭氧發(fā)生器技術門檻高，核心競爭者有限。大型臭氧發(fā)生器對臭氧產(chǎn)生效率、設備穩(wěn)定性、功耗等要求更高，存在較高技術壁壘。隨著市政給水、市政污水處理、工業(yè)廢水處理和煙氣脫硝等行業(yè)的發(fā)展，單臺 10kg/h 以上的大型臭氧發(fā)生器成為主流型號。
根據(jù)測算，臭氧發(fā)生器傳統(tǒng)四大行業(yè)2021-2025年市場空間CAGR可達 13%，2025 年市場空間可達 24.5 億元，其中，市政給水、市政污水、工業(yè)廢水、煙氣治理 2021-2025 年市場空間 CAGR 分別為 21%、18%、8%、10%。
隨著臭氧產(chǎn)品性能提升，下游應用持續(xù)擴張，包括紙漿漂白臭氧發(fā)生器應用系統(tǒng)、半導體級高濃度臭氧水系統(tǒng)、光伏級高濃度臭氧水系統(tǒng)、電子級超純臭氧氣體發(fā)生、家用臭氧水機等，新領域拓展值得期待。
飲用水新標落地，深度處理需求擴張
為增強水資源承載能力與經(jīng)濟社會發(fā)展的適應性，2021 年 12 月水利部印發(fā)《關于實施國家水網(wǎng)重大工程的指導意見》，要求進一步提高城鄉(xiāng)供水保障水平。根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2020 年全國供水能力為 1170.65 億立方米，預計“十四五”期間供水能力將在此基礎上提高 290 億立方米，2021-2025 年供水量 CAGR 約為 3.8%。
新版飲用水標準即將落地，深度處理需求增長。為推動供水高質量發(fā)展，新修訂的《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2022)于 2022 年 3 月發(fā)布，并將于 2023 年 4 月正式實施。新標取消了在水源或凈水條件限制時部分指標限值的放寬，提高了水中游離氯余量及消毒副產(chǎn)物的指標限值。
2019年全國298家自來水廠的采樣調(diào)研結果顯示，34%水廠原水為 III-IV水，原水耗氧量較高，必須采用深度處理技術才能滿足水質標準的要求。而2019年調(diào)研中298個水廠深度處理率僅為17.8%，市政給水領域深度處理需求量仍存在較大的增長空間。
在市政給水領域，臭氧活性炭工藝和膜工藝是主要的深度處理工藝，2019 年臭氧活性炭工藝占深度處理工藝的 67.9%。膜工藝占 28.3%。相較膜工藝，臭氧活性炭工藝對高耗氧量原水優(yōu)勢突出，除難降解有機物能力高，可除重金屬離子；而膜工藝在去除懸浮物、降低濁度等方面效果更佳。
在投資和運行成本上，臭氧活性炭工業(yè)主要投資為設備成本和臭氧接觸池建設，處理成本主要包括電費、維護費用和液氧費用；膜工藝主要投資為膜材料和相關建筑物，處理成本主要包括維護費用、膜更換費用，廢棄物處置費用等；其中納濾膜深度處理效果較超濾更好，但其加壓過濾工藝會帶來較高的電費支出，過濾產(chǎn)生的濃水也會增加處理成本。
綜合來講，臭氧活性炭工藝和膜工藝存在處理效果差異，需根據(jù)原水水質等條件選擇。政給水領域臭氧發(fā)生器品質要求較高，以國外和國內(nèi)龍頭企業(yè)競爭為主，競爭格局較好，臭氧設備價格較高。
參考國林科技給水工程中配套臭氧設備規(guī)模，設備單價，按照設備使用年限10年，2021-2025 年，深度處理比例每年提升約 5pct，臭氧工藝占比每年提升約1pct 進行測算，預計2022-2025年市政給水領域臭氧設備市場空間為3.1/3.6/4.1/4.7億元，同比增速40.0%/16.0%/14.8%/13.8%。
污水廢水處理，臭氧工藝優(yōu)勢體現(xiàn)
2021 年，國家發(fā)改委、住建部印發(fā)《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》，要求縣城污水處理率達到 95%以上，污水收集處理及資源化利用能力水平得到全面提升。
污水資源化利用要求提高，深度處理率有望增長。“十四五”規(guī)劃要求，全國地級及以上缺水城市再生水利用率達到 25%以上，污水處理要滿足回用的基本要求，就必須達到一級 A 及以上排放標準，因此設置深度處理環(huán)節(jié)至關重要。到 2025 年，預期城市污水深度處理率可達到 95%水平。
技術替代驅動力強，臭氧工藝除難降解有機物效果好。深度處理環(huán)節(jié)常見技術包括高級氧化法、生物法、物化法等，其中物化法包括絮凝沉淀等，可將污水中顆粒態(tài)和部分膠體態(tài)以沉淀污泥的形式加以去除和回收，其提升改造成本低，但對溶解態(tài) COD 去除能力有限；生物法主要采用生物膜法，基建和運維成本小，生物降解效果較好，但是產(chǎn)生大量污泥會增加處理成本。
值得注意的是，隨著經(jīng)濟社會的進步，市政污水中難降解有機物包括持久性有機污染物成為去除的難點，而高級氧化法除難降解有機物能力強，受到廣泛選擇。
在高級氧化法中，化學氧化法需要較高的化學試劑投入，操作較復雜；臭氧氧化法具有顯著優(yōu)勢，如自動化程度高，抗沖擊負荷性能好，無污泥產(chǎn)生。將臭氧氧化與生物膜、超濾等工藝聯(lián)合應用的耦合工藝，將是市政污水領域未來發(fā)展的重要方向之一。
近年來，市政污水領域臭氧發(fā)生器已基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代，隨著競爭的激烈，臭氧設備單價有所下降。污水處理中，臭氧投加量與生活污水和工業(yè)廢水比例關系較大，可在 3-25mg/L 范圍內(nèi)變化，且隨著水質標準要求的嚴格有所提升，故臭氧設備選型較大。參考國林科技市政污水工程中配套臭氧設備規(guī)模，設備單價，按照設備使用年限 6～7年，到2025年深度處理占比達到95%。
此外，2020 年中國萬元工業(yè)增加值用水量 32.9噸，《工業(yè)水效提升行動計劃》提出到 2025 年萬元工業(yè)增加值用水量較 2020 年下降 16%，工業(yè)領域節(jié)水持續(xù)推進。考慮全部工業(yè)增加值的穩(wěn)定增長，預計 2022-2025 年工業(yè)領域用水量需求總體穩(wěn)定。
同時，為了提高資源利用率，《工業(yè)廢水循環(huán)利用實施方案》提出到2025年工業(yè)用水回用率要達到94%左右，對工業(yè)廢水深度處理需求更高。隨著工業(yè)廢水處理和工業(yè)用水回用要求的提高，工業(yè)廢水深度處理率不斷提升。如前所述，深度處理工藝中，高級氧化法具有降 COD 能力強，可去除難降解有機物等優(yōu)點，在紡織印染、皮革、電鍍、醫(yī)藥等行業(yè)的廢水處理中得到了廣泛應用。
臭氧氧化較傳統(tǒng)化學氧化工藝，無藥劑成本，不會產(chǎn)生復雜的化學產(chǎn)物，有利于出水回用，具有技術替代趨勢。預計 2025 年工業(yè)廢水臭氧設備市場空間 10.4 億元，2021-2025 年 CAGR 為8.2%。
不同行業(yè)的工業(yè)廢水在化學需氧量、重金屬濃度、色度、濁度等方面存在較大差異，臭氧投加量可在 10-300mg/L 范圍內(nèi)變化。根據(jù)工程經(jīng)驗臭氧投加量和化學需氧量之比取為 3，工業(yè)廢水化學需氧量進行測算，按照設備使用年限 6-7年，2022 年深度處理占比即達到 100%，臭氧工藝占比持續(xù)提升進行測算，預計 2022-2025 年工業(yè)廢水領域臭氧設備市場空間為8.8/9.2/9.8/10.4 億元，同比增速 15.0%/4.3%/7.1%/6.6%。
半導體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代，清洗用臭氧打開新空間
半導體產(chǎn)業(yè)轉移&產(chǎn)業(yè)鏈安全，半導體清洗設備及核心零部件國產(chǎn)替代空間廣闊。半導體產(chǎn)業(yè)中心從美國、日韓、中國臺灣向中國大陸轉移，中國大陸成為全球晶圓新增產(chǎn)能中心。
根據(jù)盛美半導體投資者交流材料，2017-2020年期間中國新投產(chǎn)晶圓產(chǎn)能占比達42%，擴張迅猛。根據(jù) JW Insights 統(tǒng)計，2022年初中國大陸共有23家12英寸晶圓廠正在投入生產(chǎn)，總產(chǎn)能104.2萬片/月，與規(guī)劃總產(chǎn)能156.5萬片/月相比仍有較大擴產(chǎn)空間。
此外JW Insights 預測試圖覆蓋未來增量市場，中國大陸2022-2026年將新增25座12英寸晶圓廠，總規(guī)劃產(chǎn)能160萬片/月，較當前產(chǎn)能提高165%。中國大陸晶圓廠積極擴產(chǎn)帶動中國大陸半導體設備銷售高增。
2022年10月7日，美國商務部宣布了新的半導體限制措施，波動的國際形勢下，半導體行業(yè)限制措施頒布的頻次加快，影響加深，半導體產(chǎn)業(yè)鏈安全重要性提到新高度，半導體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代加速。
清洗是貫穿半導體產(chǎn)業(yè)鏈的重要工藝環(huán)節(jié)，用于去除半導體硅片制造、晶圓制造和封裝測試中每個步驟可能存在的雜質，確保芯片良率與產(chǎn)品性能。當前在光刻、刻蝕、沉積等重復性工序后均設置了清洗工序，清洗步驟數(shù)量約占所有芯片制造工序步驟的 30%以上，是所有芯片制造工藝步驟中占比最大的工序。
隨著工藝制程升級，芯片結構復雜度不斷提升，晶圓制造工藝更加精密化，清洗工序數(shù)量和重要持續(xù)提升。濕法清洗與干法清洗通過清洗介質進行區(qū)分，濕法主要是采用特定的化學藥液和去離子水，對晶圓表面進行無損傷清洗，同時可采用超聲波、加熱、真空等輔助技術手段；干法清洗則不使用化學溶劑，以氧氣等離子氣體、化學試劑的氣相等效物、高能束流狀物質等進行清洗。
目前濕法清洗為主流的清洗技術路線，占芯片制造清洗步驟梳理的 90%以上，少量特定步驟采用濕法、干法相結合的方式，取長補短構建清洗方案。
根據(jù) SEMI數(shù)據(jù)，2021 年全球半導體設備市場規(guī)模 1026 億美元，中國半導體設備銷售占比 29%，清洗設備價值量占比 5%，中國大陸半導體清洗設備市場空間達 15 億美元。考慮臭氧發(fā)生器占半導體清洗設備價值的比例為 15%，預計 2025 年/2030 年中國大陸半導體用臭氧發(fā)生器市場空間約 3.4 / 3.8 億美元。
根據(jù)國林科技公告，預計 2021 年半導體清洗用臭氧設備國產(chǎn)化率僅 10%左右，假設清洗設備核心零部件國產(chǎn)化率快速提升，至 2030年國產(chǎn)化率達 95%，預計 2025 年/2030 年中國大陸半導體用臭氧發(fā)生器國產(chǎn)替代空間 1.6/ 3.7 億美元，較傳統(tǒng)臭氧下游市場空間彈性超 100%，2021-2030 年國產(chǎn)替代空間 CAGR 達 37%。
原文標題 : 臭氧設備空間穩(wěn)步增長，產(chǎn)品性能提升，新領域拓展未來可期
