一、石英玻璃：各項性能突出，玻璃材料中的“皇冠”

　　石英是一種主要成分是二氧化硅的無機(jī)非金屬礦物，是透明或半透明的晶體，一般為無色或乳白色，質(zhì)地堅硬，常含有少量雜質(zhì)成分。當(dāng)雜質(zhì)較少時，石英呈現(xiàn)透明的晶體狀（即天然水晶），而當(dāng)雜質(zhì)較多時，透明度則會降低。石英是地球表面分布最廣的礦物之一，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均十分穩(wěn)定，是生產(chǎn)石英砂的原料，最常用的石英礦石通常稱為硅石。石英玻璃是由二氧化硅單一組分構(gòu)成的特種工業(yè)技術(shù)玻璃，擁有優(yōu)越的物理、化學(xué)性能，綜合性能屬于玻璃材料之最，被稱為“玻璃王”，被廣泛用于光源、電子、光通訊、光伏、儀表、激光、航天核技術(shù)和國防等領(lǐng)域。普通石英玻璃就是用天然水晶或硅石作原料經(jīng)高溫熔制而成；而還有一種高純優(yōu)質(zhì)石英玻璃，則使用無機(jī)或有機(jī)含硅的液體化合物如四氯化硅經(jīng)火焰水解合成工藝制成，稱為合成石英玻璃。

石英礦石-石英砂-石英制品產(chǎn)業(yè)鏈

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　　石英是地球表面分布最廣的礦物之一，主要成份為SiO2，常含有少量雜質(zhì)元素，如Al2O3，CaO，MgO等，石英礦有多種類型，種類包括石英巖、石英砂巖、天然石英砂、脈石英、硅石等。中國石英礦資源豐富，已探明高品位的石英礦140億噸以上，主要分布于廣東、廣西、海南、福建、云南、四川、江蘇、黑龍江等地。從全國范圍來看，其中江蘇東海是高檔石英原料的主產(chǎn)區(qū)，其石英管、石英砂原料產(chǎn)量占全國的80%以上。我國用于生產(chǎn)高純石英玻璃的石英礦多產(chǎn)于變質(zhì)巖地帶的偉晶巖，形成于巖漿熱液條件，雖然石英含量高，但具有石英中中流體雜質(zhì)多、礦體規(guī)模小，礦石品質(zhì)不穩(wěn)定等缺點，受礦山特點限制，國內(nèi)對于提純高純石英砂的設(shè)備和工藝更加復(fù)雜（美國尤尼明使用的石英礦石是白崗巖，礦體規(guī)模大、流體雜質(zhì)少、品質(zhì)穩(wěn)定）。高純石英砂應(yīng)用高端，提純技術(shù)復(fù)雜，壁壘較高石英是一種天然礦物，需要經(jīng)粉碎、篩選、酸洗、水洗、煅燒等工序制成石英砂，作為石英玻璃原料通過熔煉工藝做成石英玻璃及其制品。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SiO2≥99.998%，F(xiàn)e≤1ppm，因其具有耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、耐腐蝕以及獨特的光學(xué)特性，應(yīng)用在半導(dǎo)體、光通訊、電光源、航空航天、IT、新能源等高端產(chǎn)業(yè)。高純石英砂提純技術(shù)十分復(fù)雜，需采用1-3級天然水晶石和優(yōu)質(zhì)天然石，經(jīng)過復(fù)雜的精細(xì)加工而成。最早制成高純石英砂的原料是水晶，但水晶資源稀少，分布不均衡，且作為工藝品和工業(yè)材料相比價值差距大，后來通過技術(shù)革命，高純石英砂目前普遍用價格更為低廉、分布更為廣泛的硅石等石英礦石進(jìn)行提取，但對于礦山的品質(zhì)要求較高，提純技術(shù)更加復(fù)雜，目前全球只有美國尤尼明等極少數(shù)公司具規(guī)模量產(chǎn)高純石英砂的能力。美國尤尼明擁有優(yōu)質(zhì)的白崗巖礦產(chǎn)，礦體規(guī)模大、流體雜質(zhì)少、品質(zhì)穩(wěn)定，其IOTA-STANDARD 等級石英砂，被全球公認(rèn)為高純石英砂的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其產(chǎn)品純度指標(biāo)被當(dāng)作“國際標(biāo)準(zhǔn)純度”。國內(nèi)石英礦石由于所含的雜質(zhì)種類、含量波動較大，對于生產(chǎn)高純度的石英砂的技術(shù)工藝要求更高，國內(nèi)目前只有石英股份具備規(guī)模化量產(chǎn)高純石英砂的技術(shù)能力。

石英砂分類情況

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　　石英制品是主要由具備良好物理化學(xué)性能的石英玻璃做成的產(chǎn)品，石英玻璃分為透明和不透明兩大類，其原材料大多取自純度在99.5%以上的精致石英砂，石英玻璃制成品有各種規(guī)格，按照產(chǎn)品形狀可分為管材、棒材、板材、坩堝、鐘罩和燈工制成品以及石英玻璃纖維石英棉等。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。普通石英玻璃的熔制工藝分為：電熔工藝、氣煉工藝、電弧工藝三大類。國內(nèi)方面采用連續(xù)熔化工藝制造電光源用石英玻璃管已經(jīng)較為成熟，在半導(dǎo)體工業(yè)用石英制品方面，比如氣煉電熔二步法制造的管材、棒材、板材制品近年來也有較大發(fā)展。整體來看，石英玻璃制品性能優(yōu)越、規(guī)格豐富，廣泛運用于光纖光通訊、半導(dǎo)體、光伏、化工、光學(xué)、航空航天等領(lǐng)域。

石英玻璃性能優(yōu)越

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石英玻璃制品形態(tài)豐富，應(yīng)用領(lǐng)域多元

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　　二、百億量級市場，高端領(lǐng)域需求高景氣

　　石英玻璃憑借其優(yōu)越的性能，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括光伏、電光源、半導(dǎo)體、光纖光通訊、航空航天、光學(xué)鍍膜等行業(yè)，作為特殊新材料，需求整體增長平穩(wěn)，市場空間在百億量級。目前石英制品多應(yīng)用于光源、半導(dǎo)體、光纖、光伏等領(lǐng)域，據(jù)石英行業(yè)協(xié)會報告，2015年全球石英玻璃市場規(guī)模超過200億元，半導(dǎo)體市場規(guī)模占整個石英市場60%，光纖行業(yè)占比約20%，太陽能占比約6%，光學(xué)、電光源分別占比約7%。

全球石英玻璃應(yīng)用及市場規(guī)模

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　　1、電光源行業(yè)：從傳統(tǒng)光源向高端、特種光源升級

　　石英玻璃具備良好的光學(xué)性能，從紫外區(qū)到紅外區(qū)均有優(yōu)良的光透性和耐熱性，因此成為主要的照明用泡殼材料，主要產(chǎn)品有石英管。用于電光源行業(yè)的主要為采用連續(xù)熔化工藝制造的小口徑透明或不透明石英玻璃管，工藝比較簡單且因連續(xù)生產(chǎn)成本低廉，由于普通電光源石英管技術(shù)壁壘不高，國內(nèi)企業(yè)在滿足產(chǎn)品質(zhì)量同時價格較低，國內(nèi)傳統(tǒng)電光源是石英管主要應(yīng)用領(lǐng)域，在全球市場已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位。2009年、2010年全國電光源類石英產(chǎn)品需求量分別為3萬噸、3.46萬噸，總銷售額分別為8.7億元、10.24億元。2014年全球電光源需求390億美元，國內(nèi)電光源需求82億美元，按石英管等石英材料在電光源中成本占比3%-5%計算，全球電光源石英材料市場空間為9-15億美元，國內(nèi)市場為2-4億美元(考慮到LED對傳統(tǒng)電源的替代，實際市場規(guī)模會更小)。

　　2016年國內(nèi)電光源產(chǎn)量為230.85億只，同比增長0.34%，2015年電光源實際出口數(shù)量達(dá)到12.02億只，同比增長87.58%，電光源市場需求整體保持增長態(tài)勢，帶動上游石英管同樣保持穩(wěn)健發(fā)展。

　　2、未來汽車整燈、殺菌燈等高端、特種光源成為新的需求增長點。

　　近年由于LED燈的廣泛普及，對傳統(tǒng)光源產(chǎn)生了一定沖擊，但在特種光源領(lǐng)域，LED難以替代，國內(nèi)電光源石英管行業(yè)也在從傳統(tǒng)光源向高端光源、特種光源轉(zhuǎn)變，如HID燈、農(nóng)用植物生長燈、固化燈、環(huán)保UV殺菌燈等，而相比技術(shù)門檻低、競爭激烈的傳統(tǒng)光源領(lǐng)域，此類特種光源對石英制品的性能及質(zhì)量要求也會更高。汽車燈方面，受益于國內(nèi)汽車保有量持續(xù)增長，需求仍有穩(wěn)定支撐，LED因為成本等原因主要用在尾燈，HID前大燈是發(fā)展趨勢，電光源石英管仍有較大發(fā)展空間，國內(nèi)石英股份等企業(yè)電光源石英管過去主要應(yīng)用于汽車燈維修市場，汽車燈整車市場仍被海外生產(chǎn)商壟斷，隨著海外企業(yè)逐步退出，國內(nèi)企業(yè)正在逐步滲透至整車市場。

國內(nèi)電光源產(chǎn)量整體上升

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　　3、光伏行業(yè)：石英坩堝競爭激烈，隨行業(yè)景氣波動

　　石英制品廣泛應(yīng)用于太陽能光伏行業(yè)，主要產(chǎn)品石英坩堝，是用于提煉單/多晶硅過程中的消耗品，石英坩堝按形狀分為，方形坩堝和圓形坩堝，分別對應(yīng)為多晶坩堝和單晶坩堝。石英坩堝用來裝載高純多晶硅料，經(jīng)歷1500℃高溫連續(xù)作業(yè)50個小時以上，生產(chǎn)硅錠或拉制單晶，屬于光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，為避免高純硅料被污染，需使用潔凈、同質(zhì)、耐高溫且性質(zhì)穩(wěn)定的材料，對石英坩堝用的高純石英砂原料要求較高，用氣煉熔融法或電弧熔融法造成透明或半透明的高純度坩堝，SiO2含量通常需在99.99%以上。另外在太陽能電池片的生產(chǎn)過程中，各類石英玻璃材料及制品也是其主要的工藝耗材，如擴(kuò)散爐管、法蘭等。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈

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石英坩堝

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　　石英坩堝相對而言技術(shù)門檻不高，國內(nèi)企業(yè)較多市場競爭激烈，利潤率不高，隨整個光伏行業(yè)景氣波動。2010年國內(nèi)用于生產(chǎn)單晶石英坩堝的高純石英砂用量2.3萬噸，銷售額27.08億。考慮到2011年之后，高純石英砂價格下滑幅度較大（2011年外銷高純石英砂單價4.3萬噸下滑至2014年的2.1萬噸）,按2010年之后需求量復(fù)合增長15%，單價2萬元/噸計算，目前市場規(guī)模約在10億左右。2016年全球光伏安裝量整體持續(xù)增長，日本、法國、英國等發(fā)達(dá)國家有所下降，中國新增容量34.5億瓦，成為全球增長貢獻(xiàn)最大的國家。2017 年上半年，中國裝機(jī)容量增加24.4兆瓦，超過去年同期，此外，國家能源局出臺規(guī)劃指出未來4年（2017-2020）光伏發(fā)電指標(biāo)為 86.5GW，光伏裝機(jī)容量持續(xù)增長，將拉動石英坩堝行業(yè)景氣回升。

歷年各國光伏發(fā)電裝機(jī)容量情況（兆瓦）

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中國光伏發(fā)電裝機(jī)容量快速增長

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　　4、光通訊行業(yè)：光纖重要生產(chǎn)材料，景氣向上、發(fā)展趨勢高端化

　　光纖光纜生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈分為：光纖原料的制備和提取（光纖預(yù)制棒）、預(yù)制棒熔煉光纖拉絲、光纖制成光纜制品。石英玻璃材料是生產(chǎn)光纖預(yù)制棒和光纖拉絲過程中主要的輔助配套材料。光纖預(yù)制棒生產(chǎn)技術(shù)主要包括MCVD、 PCVD、OVD、VAD等，制棒環(huán)節(jié)中預(yù)制棒主要成分為通過SiCl4、氧氣化學(xué)反應(yīng)制備而成的高純度合成石英玻璃，高純石英玻璃沉積基管作為芯層；另外為提高預(yù)制棒單棒拉絲長度、提高產(chǎn)量、降低成本，在制棒技術(shù)上采用芯棒外加套管的方法，基管、套管對材料要求純度極高。同時光纖預(yù)制棒生產(chǎn)、光纖拉絲生產(chǎn)過程中還需使用多種石英玻璃輔材，主要包括 MCVD、 PCVD 工藝中的頭管、尾管，OVD、VAD 工藝中使用的把持棒、石英玻璃燒結(jié)管，預(yù)制棒拉絲過程使用的把手棒、把手管、石英罩杯等。其中用量最大的有：與沉積管（基管）匹配的頭管、有收集灰塵功能的尾管、OVD、VAD工藝中用的與芯棒匹配的把手棒、拉絲接棒用的大尺寸把手等。石英玻璃輔材相比基管、套管的材料純度要求有所降低。

光纖光纜生產(chǎn)工藝流程中預(yù)制棒制備、拉絲均要使用石英玻璃

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　　國內(nèi)光纖用石英制品主要集中在石英輔助材料，產(chǎn)品相對偏中低端，價值量偏低，因此市場空間不大，大概2-3億市場規(guī)模；因2010年之前預(yù)制棒仍然大部分依賴進(jìn)口，國內(nèi)上游相關(guān)的基管、套管等高端石英產(chǎn)品發(fā)展也相對欠缺，目前仍主要通過進(jìn)口滿足，2016年我國進(jìn)口3506噸套管，折合市場規(guī)模約15億元左右，國內(nèi)占全球光纜需求一半以上，對應(yīng)全球市場規(guī)模在30億元左右。光纖行業(yè)景氣度持續(xù)向上，我國光纜線路累計長度呈現(xiàn)持續(xù)增長的趨勢，從2003年至今，光纜線路長度增長超過13.39倍，2017年6月國內(nèi)光纜線路累計長度達(dá)3406.10萬千米，同比增長18.08%； 2015年我國光纖光纜消耗超過2億芯公里，按每芯公里售價60元，石英材料使用占比10%-15%測算,對應(yīng)光纖石英材料整體市場規(guī)模12-18億。2016年全球光纜需求量達(dá)到4.25億芯公里，同比增長17％，對應(yīng)光纖石英材料整體市場規(guī)模26-38億。。同時隨著國內(nèi)光纖產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、技術(shù)提升，光纖預(yù)制棒的國產(chǎn)化比例逐步提高，2015年商務(wù)部針對美、日進(jìn)口光棒征收8%-41.7%的反傾銷稅，促使國內(nèi)光棒產(chǎn)能進(jìn)一步提升，目前國內(nèi)光棒自給率已經(jīng)接近80%，這也使得國內(nèi)光通訊領(lǐng)域的石英玻璃原料、輔材的配套也在向高端化發(fā)展。

國內(nèi)光纜線路累計長度及增速（萬千米）

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　　5、半導(dǎo)體行業(yè)：快速增長的高端市場，技術(shù)壁壘高、認(rèn)證周期長

　　高純度石英材料是半導(dǎo)體IC芯片生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵性輔助耗材，在切片、拋光、氧化、外延、光刻、刻蝕、擴(kuò)散、CVD和注入離子、磨平等對硅晶圓進(jìn)行一系列處理的工藝環(huán)節(jié)中，石英玻璃憑借高純度、耐高溫、低的熱膨脹等優(yōu)良性能而被大量采用主要產(chǎn)品有用于提煉、清洗容器以及制作晶圓IC載體的石英坩堝、用于擴(kuò)散、氧化載體的擴(kuò)散管和石英環(huán)、用于硅片外延工序的石英鐘罩，硅片酸洗和超聲波清洗工序使用的花籃、支架，硅片擴(kuò)散工序使用的硅片承載器、石英玻璃舟等；此外生產(chǎn)平板顯示器件需要的關(guān)鍵材料光掩膜基板主要基礎(chǔ)材料也是石英玻璃（小尺寸、高分辨率用石英玻璃；大尺寸、分辨率要求低可用蘇打玻璃），其石英玻璃基片通常需要采用高純合成石英錠。

半導(dǎo)體制造過程

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半導(dǎo)體領(lǐng)域用石英玻璃材料

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　　全球半導(dǎo)體市場維持持續(xù)增長，2017上半年半導(dǎo)體全球市場銷售額已達(dá)到1905億美金，同比增長21%，其中中國銷售額達(dá)到了614億美元，同比增長24%，國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)雖起步較晚，但目前處于快速成長期，2014年6月發(fā)布的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》將發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略以來，大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來快速發(fā)展，2016 年全球和我國半導(dǎo)體消費額分別為3387億美元、1075 億美元，據(jù)每生產(chǎn)1億美元的電子信息產(chǎn)品，平均需要消耗價值50萬美元的石英玻璃材料測算，對應(yīng)全球、國內(nèi)半導(dǎo)體級石英材料空間分別已達(dá)到17億美元、5億美元。半導(dǎo)體用石英制品下游應(yīng)用占比高，已成為石英制品行業(yè)需求最關(guān)鍵的增長點。且由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈相對較為復(fù)雜，技術(shù)門檻高，對石英制品的純度及性能要求也高，因此半導(dǎo)體級石英制品行業(yè)的技術(shù)壁壘也相對較高。國際半導(dǎo)體設(shè)備制造商對石英玻璃材料供應(yīng)商實施嚴(yán)格的資質(zhì)認(rèn)證，從而保證半導(dǎo)體使用材料的質(zhì)量和性能，認(rèn)證過程中從產(chǎn)品、技術(shù)到研發(fā)體系及經(jīng)營管理制度對公司進(jìn)行全方位持續(xù)考核，認(rèn)證周期一般在3-5年。

中國半導(dǎo)體銷售額占比平穩(wěn)上升（億美元）

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中國集成電路銷售額（億元）

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大陸半導(dǎo)體材料銷售額（十億美元）

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　　6、航空航天行業(yè)：行業(yè)進(jìn)入門檻高，產(chǎn)品附加值高

　　由于航空航天領(lǐng)域的高精密度及高技術(shù)性，對使用的材料要求很高，高純石英耐高溫、耐腐蝕、耐輻射，介電常數(shù)和介電損耗小及膨脹系數(shù)小，是多種航空、航天飛行器關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)、透波、隔熱材料，其主要使用是石英纖維及其制品，包括石英棉、石英紗、石英布等。航空航天領(lǐng)域準(zhǔn)入門檻高，毛利率高，需求規(guī)模不大相對穩(wěn)定，且相對于民用領(lǐng)域毛利率高，但企業(yè)前期開拓有一定難度。

航空航天用石英制品具體種類及應(yīng)用

　　三、海外巨頭具備技術(shù)優(yōu)勢，高端市場占優(yōu)

　　目前全球市場主要還是由賀利氏、邁圖、東曹、尤尼明、昆希等海外龍頭企業(yè)掌握，其均具備獨特的技術(shù)優(yōu)勢，各自有其占領(lǐng)的領(lǐng)域和市場，且下游應(yīng)用領(lǐng)域集中于半導(dǎo)體、光伏、航空航天等高端領(lǐng)域，產(chǎn)品附加值高，競爭力強(qiáng)。據(jù)IBISWorld統(tǒng)計，賀利氏、邁圖、東曹2013年的全球市場份額占比合計超過60%。

2013年全球石英市場格局

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海外龍頭企業(yè)對比情況

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