洁净室工程：建造精密产品生产的洁净空间
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。
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。
洁净室工程标准：洁净等级每提高一级，洁净度提升十倍
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
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%。
电子行业创造一半以上的洁净室需求
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。
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
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。
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。
洁净室纯水工程
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。
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。
洁净室气体供应
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。
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。
控微振、控静电、自控系统、节能降耗
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。
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。
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。
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。
工业产品精密化趋势下，全球洁净室市场持续增长
工业产品精密化是技术与市场共同推动下的必然趋势。不断缩小工艺制程是提升电子产品性能、降低能耗与成本的核心技术路径。随着摩尔定律的持续演进，芯片制程从早期的微米级别发展到如今的2纳米节点，实现了更高集成度和更强性能。同时，消费电子领域对轻薄与便携的需求日益增强，智能手机、可穿戴设备等产品需要在有限空间内集成更多功能，推动了产品精密化发展。
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。洁净室工程是为精密制造提供受控环境的关键环节，广义上涵盖洁净室建造、机电安装以及纯水、气体、化学品供应等系统的集成。随着工业产品向微型化、精密化不断发展，洁净室对环境控制的要求日益严格，不仅需精准管控微粒浓度，还需在温度、湿度、气流、振动、静电等多个维度实现更高标准的稳定控制。晶圆级封装所需无尘室洁净度从过往ISO 7-8级提升前端工艺环节的ISO2-6级，相较于3nm制程晶圆厂，估算2nm/A14制程晶圆厂的工程建设成本将提升15%/38%。根据Modor Intelligence预测，2025年全球洁净室市场规模预计为100.4亿美元，到2030年将达到141.6亿美元，CAGR为7.1%。
全球芯片产能持续扩张：成熟制程新建产能集中在中国、日本和东南亚，先进制程新建产能集中在中国台湾地区和美国。成熟制程受避险需求驱动。受中美脱钩和美国出口管制影响，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，全球半导体厂商产能迁往终端产品市场（如日本、德国）或流向东南亚地区以寻求中国的供给替代。先进制程受AI算力需求驱动。随着生成式AI、大模型训练及推理应用的普及，AI算力需求呈指数级增长，大幅推升先进制程芯片需求。台积电在先进制程（3nm、2nm）和先进封装技术（CoWoS、SoIC）上持续领先，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。
中国：加快自建自主可控的成熟制程芯片产能
国内芯片自给率仍有提升空间，成熟制程加速扩产。根据TechInsights数据，2020年中国芯片市场规模约为1460亿美元，而中国（除港澳台地区）生产的芯片规模约为242亿美元，计算得出芯片自给率为16.6%，预计2023年达到23.3%。虽然整体自给率表现出一定增长，但如果只考虑本土企业制造的芯片，自给率其实只有9%左右。目前，全球芯片产能中，成熟制程芯片占比超过70%，虽然先进制程技术工艺突破困难，但成熟制程扩产能够有效推动自给率提升。TrendForce预计，2027年中国成熟制程产能在全球的占比将会由2023年的30%进一步上升至39%以上。
国产芯片建设浪潮尚未结束，存储芯片有望进入扩产周期。2024年5月国家大基金三期成立，注册资本3440亿元，预计将继续加大在芯片制造和封装测试等重资产环节的投入，通过支持国内逻辑芯片和存储芯片生产商扩产，为半导体设备商提供新订单，以实现推动半导体产业链国产化率提升的目标。9月，长江存储三期（武汉）集成电路有限责任公司注册成立，预计将新增10万片/月存储芯片产能。10月，长鑫科技完成上市辅导，其上市融资将全面用于存储芯片扩产和冲击HBM等高端存储市场，子公司长鑫存储计划2025年交付HBM3样品，预期2026年实现量产。
美国：AI算力需求旺盛，台积电加大投资
台积电亚利桑那州计划投资1650亿美元，后续可能追加至2000亿美元。2025年3月，台积电宣布在美追加1000亿美元投资，加上之前的650亿美元，总投资达1650亿美元；2025年8月，特朗普（单方面）宣布台积电在美总投资将达到2000亿美元。截至目前，台积电规划在亚利桑那州凤凰城的新增产能包括6座晶圆厂（P1-6）、2座先进封装厂（AP1-2）及1个研发中心。
台积电加码美国，带动台系半导体产业链跟随赴美。目前，已有至少21家台系半导体产业链公司投资建设美国工厂，这些企业初期多以扩大在美国的后段服务与支持能力为主，并计划未来根据客户需求动态增加投资。英伟达也在德州休士顿与鸿海、纬创一同兴建超级电脑工厂，未来四年将携手台积电、鸿海、纬创、艾克尔、矽品一同在美国打造价值5000亿美元的AI基础建设。
美国数据中心投资强度领跑全球。2025年美国主要云服务商的资本开支总额预计将逼近2800亿美元，同比增幅高达34%，这些资金将重点用于建设新一代AI数据中心，以满足生成式人工智能和大模型训练对算力资源的爆发式需求。AI数据中心的资本开支中芯片、服务器、电源、液冷等设备环节占据绝大部分投资，但厂房建设在投资中也稳定占据10%左右的份额。
高技术标准和高客户粘性造就洁净室工程较高壁垒
高技术标准和高客户粘性造就洁净室工程高壁垒。洁净室结构复杂，建造工序繁多，涉及40余个专业子系统的集成，施工过程中对工期、工程质量、工艺工法均有较高要求，合格供应商需要具备较强的技术储备和丰富的历史项目经验。同时，下游客户对工程品质和工期要求高，对工程建设环节各类风险比较敏感，更愿意选择已有长期合作的工程服务商。少数龙头企业在高端工程市场深耕多年，在过往的项目建设中沉淀下来较为深厚的技术工艺基础，积累了丰富的客户资源，当前占据着盈利空间较大的高端市场。
国内市场由“中电系”主导，高端市场集中度高。在高端洁净工程（半导体、显示器件、生物医药工程）设计环节，主要参与者为太极实业、中国电子院、益科德、深桑达，2022年CR4市占率约为89.9%，在半导体洁净室工程环节，主要参与者为深桑达、亚翔集成、柏诚股份、圣晖集成、江西汉唐，2023年CR5市占率约为77.0%。其中太极实业的工程经营主体“十一科技”、中国电子院、深桑达旗下的工程经营主体中电二公司、中电四公司均曾经归属于中国电子信息产业集团，至今仍能发挥电子工程建设“国家队”的品牌影响力。
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