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石英材料制品行業(yè)產業(yè)鏈結構及細分市場應用情況

1、石英材料制品行業(yè)產業(yè)鏈結構分析

石英材料性能優(yōu)越、終端應用廣泛。石英制品行業(yè)的周期性與下游密不可分，涉及半導體、光伏、砷化鎵、化工、航空航天、軍工等眾多領域，進而導致行業(yè)整體周期性特征并不明顯，發(fā)展比較穩(wěn)定。石英制品的種類多，是半導體制造工序的重要材料，其應用幾乎貫穿半導體晶圓制造的整個過程。目前，半導體用石英材料國產化率低，市場幾乎被國外公司壟斷。

我國石英制品工業(yè)起步較晚，基礎薄弱，產品主要作為工業(yè)用基礎性材料，隨著電子信息、半導體等高科技領域對材料性能要求的提升，石英材料及制品行業(yè)迎來了新的發(fā)展空間和機遇。伴隨著國外先進設備的引進以及核心技術的自主研發(fā)，我國石英玻璃材料及制品行業(yè)在石英制品工藝、設備制造方面均得到大幅提升，正逐漸從能源和勞動密集型行業(yè)向技術密集型、資金密集型方向轉變。近年來，國家對石英制品下游行業(yè)的重視程度持續(xù)增加，陸續(xù)出臺了關于半導體、光伏產業(yè)升級及配套優(yōu)惠政策。受益于下游半導體產能轉移、5G 光纖需求增長、光伏產業(yè)持續(xù)發(fā)展，石英材料行業(yè)有望加速進口替代，進入快速上行趨勢。

產業(yè)鏈上游主要包括石英砂、石英材料，中游主要為各規(guī)格及型號不同的石英制品，行業(yè)下游主要對接半導體、光伏、電光源、航空航天等應用領域。

在上游石英砂產業(yè)中，高純石英砂生產與高品質礦源密切相關，低品質礦源提純較為困難。工業(yè)上石英砂一般可分為普通石英砂、精制石英砂、高純石英砂、熔融石英砂等，其中高純石英砂通常要求二氧化硅≥99.998%，鐵元素≤1ppm，且具有耐高溫、熱膨脹系數小、高度絕緣、耐腐蝕以及獨特的光學特性。從市場情況看，國內高純石英砂呈現高度壟斷的態(tài)勢。石英玻璃具備良好的物理、化學性能，主要分為透明和不透明兩大類，其原材料大多取自純度在 99.5%以上的精制石英砂。石英玻璃制品有各種規(guī)格，按照產品形狀可分為管材、棒材、板材等。從特殊功能方面還有低膨脹石英玻璃、耐輻照石英玻璃、透紫外線或紅外線石英玻璃、濾紫外線石英玻璃等。

中游石英制品產業(yè)，尤其是給半導體集成電路生產線配套的石英制品產業(yè)門檻較高，石英制品供應商提供的不同規(guī)格的產品通常需要單獨通過半導體設備廠商或芯片制造廠商的測試，產品試驗合格才可以供貨。供應商通常需要通過客戶的現場檢驗等工作，才能順利進入供應商名單。行業(yè)內具備高純度、大尺寸石英制品供應能力的企業(yè)較少。在石英玻璃制品的加工方面，國內的加工能力相比國際領先水平還有一定的差距，主要表現為材料純度水平不高、產品質量不夠穩(wěn)定、先進產品不具備自主生產技術等。而行業(yè)的中低端產品廠商基礎差別較小，競爭激烈，毛利率也較低。

產業(yè)鏈下游主要集中在半導體、光纖、光學、光伏和電光源等細分領域，在石英制品的終端應用中，半導體、光纖、光學、光伏和電光源行業(yè)的占比分別為 65%、14%、10%、7%和 4%，其中，光纖、光伏和半導體是增長較快的領域，將成為石英制品行業(yè)發(fā)展的助推器。

石英制品在下游應用廣泛，產品貫穿集成電路產業(yè)的各個環(huán)節(jié)，以石英砂到芯片的生產過程為例，生產過程將使用到石英坩堝、石英鐘罩、石英擴散管、石英舟、石英玻璃基片等不同類型的產品。

石英材料制品行業(yè)產業(yè)鏈結構圖

資料來源：普華有策

2、下游細分市場應用分析及前景分析

（1）半導體行業(yè)生產加工各環(huán)節(jié)所需的主要石英制品類型及功能

我國半導體工業(yè)發(fā)展較晚，國內半導體市場 8-12 英寸生產線使用的石英制品一直依賴進口，雖然國外石英加工技術領先，但對于國內同行業(yè)實行技術封鎖，國內企業(yè)只能依靠自主創(chuàng)新，占領中低端石英制品市場。雖然，近幾年國家對集成電路產業(yè)出臺了若干鼓勵政策，我國的集成電路產業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展。但我國與發(fā)達國家石英制品的生產規(guī)模、技術水平差距仍然很大。

半導體領域加工環(huán)節(jié)在芯片設計流程后，可分為三個階段：單晶硅片制造、晶圓制造和封裝測試。石英材料在半導體產業(yè)的應用主要在單晶硅片制造和晶圓制造兩個環(huán)節(jié)。石英舟、石英管、石英儀器是半導體芯片加工過程清洗、氧化、光刻、刻蝕、擴散等環(huán)節(jié)中所需要的材料。

石英制品在各個階段的應用

資料來源：普華有策

半導體工藝制程中，需要用到大量的石英制品，按照工作環(huán)境溫度的不同，分為高溫工藝和低溫工藝兩大類，高溫工藝包括擴散、氧化等，低溫工藝包括刻蝕、封裝、光刻、清洗等。

電子行業(yè)的快速發(fā)展使半導體行業(yè)對高性能石英玻璃制品需求增加，直接帶動高性能石英玻璃制品行業(yè)的快速發(fā)展。

（2）光伏領域生產加工各環(huán)節(jié)所需的主要石英制品類型及功能

石英坩堝是硅棒/錠生產過程中，多晶硅鑄錠爐的關鍵元器件，用于盛裝熔融硅并制成后續(xù)所需硅錠的一次性消耗品。石英舟、管、瓶、清洗槽等器件，應用于電池片生產過程中擴散、清洗等環(huán)節(jié)，主要是承載功能。光伏生產工藝屬于低溫工藝，對石英制品性能的要求主要是耐腐蝕、透光性好、雜質含量低，對羥基無要求。

3、石英材料制品行業(yè)發(fā)展趨勢

隨著半導體行業(yè)硅片尺寸的不斷升級，并根據摩爾定律：約每隔 18 個月芯片的制程就會發(fā)生一次變化，下游行業(yè)對石英制品的尺寸、純度、精度的要求會越來越高，行業(yè)迫使產業(yè)鏈的企業(yè)不斷提升研發(fā)大尺寸、高規(guī)格產品，以滿足下游行業(yè)的需要。

從技術路線上看，未來電熔法和合成石英玻璃需求量較大。相比于傳統(tǒng)的氣煉法，電熔法成本更高，成品羥基含量更低，更符合未來高端石英玻璃材料的需要。光掩膜基板、芯棒等的制造主要是合成石英玻璃，隨著物聯(lián)網和 5G 的快速發(fā)展，高性能合成石英玻璃需求將會越來越大。越來越多的石英玻璃材料高端制造廠家均已布局合成石英玻璃生產。

從材料本身性能來看，制造廠家已不滿足于單純提高石英玻璃純度和減少雜質，還通過添加其他化學元素增強石英材料性能，滿足產品的個性化需要。目前已經研制出具有超低膨脹系數（零膨脹）的含二氧化銻石英玻璃、耐輻射石英玻璃、摻稀土或過渡金屬元素的發(fā)光和濾光石英玻璃、摻鋨石英玻璃光纖放大器（EDFA）、光纖陀螺儀（FOG）、光線光柵濾波器、光柵光纖激光器、平面光波導、智能光學傳感器等。

從下游應用領域的擴展來看，移動智能終端及芯片呈爆發(fā)式增長，云計算、物聯(lián)網、大數據等新業(yè)態(tài)快速發(fā)展，石英材料作為高端制造的重要輔材的石英產業(yè)也將持續(xù)增長。5G 基站的建設推動光纖需求增長，為光纖領域提供配套產品的石英企業(yè)或迎來新的增長點。此外，石英纖維在光纖、汽車、醫(yī)學等非軍工領域應用良好。

石英玻璃產品正逐漸向“純、精、凈、大、專”方向發(fā)展，基礎材料的純度更高，器件產品的加工精度更高，產品生產和應用環(huán)境潔凈度更高，產品器型尺寸更大，產品對各種專門應用場合的適應性更強。未來石英產業(yè)可以更好服務于半導體、光纖、航空航天等尖端領域，向高性能、高技術含量、高附加值發(fā)展。

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