2017年中国石英玻璃行业发展前景分析

　　一、石英玻璃：各项性能突出，玻璃材料中的“皇冠”

　　石英是一种主要成分是二氧化硅的无机非金属矿物，是透明或半透明的晶体，一般为无色或乳白色，质地坚硬，常含有少量杂质成分。当杂质较少时，石英呈现透明的晶体状（即天然水晶），而当杂质较多时，透明度则会降低。石英是地球表面分布最广的矿物之一，其物理性质和化学性质均十分稳定，是生产石英砂的原料，最常用的石英矿石通常称为硅石。石英玻璃是由二氧化硅单一组分构成的特种工业技术玻璃，拥有优越的物理、化学性能，综合性能属于玻璃材料之最，被称为“玻璃王”，被广泛用于光源、电子、光通讯、光伏、仪表、激光、航天核技术和国防等领域。普通石英玻璃就是用天然水晶或硅石作原料经高温熔制而成；而还有一种高纯优质石英玻璃，则使用无机或有机含硅的液体化合物如四氯化硅经火焰水解合成工艺制成，称为合成石英玻璃。

石英矿石-石英砂-石英制品产业链

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　　石英是地球表面分布最广的矿物之一，主要成份为SiO2，常含有少量杂质元素，如Al2O3，CaO，MgO等，石英矿有多种类型，种类包括石英岩、石英砂岩、天然石英砂、脉石英、硅石等。中国石英矿资源丰富，已探明高品位的石英矿140亿吨以上，主要分布于广东、广西、海南、福建、云南、四川、江苏、黑龙江等地。从全国范围来看，其中江苏东海是高档石英原料的主产区，其石英管、石英砂原料产量占全国的80%以上。我国用于生产高纯石英玻璃的石英矿多产于变质岩地带的伟晶岩，形成于岩浆热液条件，虽然石英含量高，但具有石英中中流体杂质多、矿体规模小，矿石品质不稳定等缺点，受矿山特点限制，国内对于提纯高纯石英砂的设备和工艺更加复杂（美国尤尼明使用的石英矿石是白岗岩，矿体规模大、流体杂质少、品质稳定）。高纯石英砂应用高端，提纯技术复杂，壁垒较高石英是一种天然矿物，需要经粉碎、筛选、酸洗、水洗、煅烧等工序制成石英砂，作为石英玻璃原料通过熔炼工艺做成石英玻璃及其制品。工业上石英砂一般可分为普通石英砂、精制石英砂、高纯石英砂、熔融石英砂等，其中高纯石英砂通常要求SiO2≥99.998%，Fe≤1ppm，因其具有耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀以及独特的光学特性，应用在半导体、光通讯、电光源、航空航天、IT、新能源等高端产业。高纯石英砂提纯技术十分复杂，需采用1-3级天然水晶石和优质天然石，经过复杂的精细加工而成。最早制成高纯石英砂的原料是水晶，但水晶资源稀少，分布不均衡，且作为工艺品和工业材料相比价值差距大，后来通过技术革命，高纯石英砂目前普遍用价格更为低廉、分布更为广泛的硅石等石英矿石进行提取，但对于矿山的品质要求较高，提纯技术更加复杂，目前全球只有美国尤尼明等极少数公司具规模量产高纯石英砂的能力。美国尤尼明拥有优质的白岗岩矿产，矿体规模大、流体杂质少、品质稳定，其IOTA-STANDARD 等级石英砂，被全球公认为高纯石英砂的标准产品，其产品纯度指标被当作“国际标准纯度”。国内石英矿石由于所含的杂质种类、含量波动较大，对于生产高纯度的石英砂的技术工艺要求更高，国内目前只有石英股份具备规模化量产高纯石英砂的技术能力。

石英砂分类情况

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　　石英制品是主要由具备良好物理化学性能的石英玻璃做成的产品，石英玻璃分为透明和不透明两大类，其原材料大多取自纯度在99.5%以上的精致石英砂，石英玻璃制成品有各种规格，按照产品形状可分为管材、棒材、板材、坩埚、钟罩和灯工制成品以及石英玻璃纤维石英棉等。从特殊功能方面还有低膨胀石英玻璃、耐辐照石英玻璃、透紫外线或红外线石英玻璃、滤紫外线石英玻璃等。普通石英玻璃的熔制工艺分为：电熔工艺、气炼工艺、电弧工艺三大类。国内方面采用连续熔化工艺制造电光源用石英玻璃管已经较为成熟，在半导体工业用石英制品方面，比如气炼电熔二步法制造的管材、棒材、板材制品近年来也有较大发展。整体来看，石英玻璃制品性能优越、规格丰富，广泛运用于光纤光通讯、半导体、光伏、化工、光学、航空航天等领域。

石英玻璃性能优越

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石英玻璃制品形态丰富，应用领域多元

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　　二、百亿量级市场，高端领域需求高景气

　　石英玻璃凭借其优越的性能，下游应用领域广泛，包括光伏、电光源、半导体、光纤光通讯、航空航天、光学镀膜等行业，作为特殊新材料，需求整体增长平稳，市场空间在百亿量级。目前石英制品多应用于光源、半导体、光纤、光伏等领域，据石英行业协会报告，2015年全球石英玻璃市场规模超过200亿元，半导体市场规模占整个石英市场60%，光纤行业占比约20%，太阳能占比约6%，光学、电光源分别占比约7%。

全球石英玻璃应用及市场规模

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　　1、电光源行业：从传统光源向高端、特种光源升级

　　石英玻璃具备良好的光学性能，从紫外区到红外区均有优良的光透性和耐热性，因此成为主要的照明用泡壳材料，主要产品有石英管。用于电光源行业的主要为采用连续熔化工艺制造的小口径透明或不透明石英玻璃管，工艺比较简单且因连续生产成本低廉，由于普通电光源石英管技术壁垒不高，国内企业在满足产品质量同时价格较低，国内传统电光源是石英管主要应用领域，在全球市场已经占据主导地位。2009年、2010年全国电光源类石英产品需求量分别为3万吨、3.46万吨，总销售额分别为8.7亿元、10.24亿元。2014年全球电光源需求390亿美元，国内电光源需求82亿美元，按石英管等石英材料在电光源中成本占比3%-5%计算，全球电光源石英材料市场空间为9-15亿美元，国内市场为2-4亿美元(考虑到LED对传统电源的替代，实际市场规模会更小)。

　　2016年国内电光源产量为230.85亿只，同比增长0.34%，2015年电光源实际出口数量达到12.02亿只，同比增长87.58%，电光源市场需求整体保持增长态势，带动上游石英管同样保持稳健发展。

　　2、未来汽车整灯、杀菌灯等高端、特种光源成为新的需求增长点。

　　近年由于LED灯的广泛普及，对传统光源产生了一定冲击，但在特种光源领域，LED难以替代，国内电光源石英管行业也在从传统光源向高端光源、特种光源转变，如HID灯、农用植物生长灯、固化灯、环保UV杀菌灯等，而相比技术门槛低、竞争激烈的传统光源领域，此类特种光源对石英制品的性能及质量要求也会更高。汽车灯方面，受益于国内汽车保有量持续增长，需求仍有稳定支撑，LED因为成本等原因主要用在尾灯，HID前大灯是发展趋势，电光源石英管仍有较大发展空间，国内石英股份等企业电光源石英管过去主要应用于汽车灯维修市场，汽车灯整车市场仍被海外生产商垄断，随着海外企业逐步退出，国内企业正在逐步渗透至整车市场。

国内电光源产量整体上升

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　　3、光伏行业：石英坩埚竞争激烈，随行业景气波动

　　石英制品广泛应用于太阳能光伏行业，主要产品石英坩埚，是用于提炼单/多晶硅过程中的消耗品，石英坩埚按形状分为，方形坩埚和圆形坩埚，分别对应为多晶坩埚和单晶坩埚。石英坩埚用来装载高纯多晶硅料，经历1500℃高温连续作业50个小时以上，生产硅锭或拉制单晶，属于光伏产业链上游的关键技术环节，为避免高纯硅料被污染，需使用洁净、同质、耐高温且性质稳定的材料，对石英坩埚用的高纯石英砂原料要求较高，用气炼熔融法或电弧熔融法造成透明或半透明的高纯度坩埚，SiO2含量通常需在99.99%以上。另外在太阳能电池片的生产过程中，各类石英玻璃材料及制品也是其主要的工艺耗材，如扩散炉管、法兰等。

光伏产业链

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石英坩埚

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　　石英坩埚相对而言技术门槛不高，国内企业较多市场竞争激烈，利润率不高，随整个光伏行业景气波动。2010年国内用于生产单晶石英坩埚的高纯石英砂用量2.3万吨，销售额27.08亿。考虑到2011年之后，高纯石英砂价格下滑幅度较大（2011年外销高纯石英砂单价4.3万吨下滑至2014年的2.1万吨）,按2010年之后需求量复合增长15%，单价2万元/吨计算，目前市场规模约在10亿左右。2016年全球光伏安装量整体持续增长，日本、法国、英国等发达国家有所下降，中国新增容量34.5亿瓦，成为全球增长贡献最大的国家。2017 年上半年，中国装机容量增加24.4兆瓦，超过去年同期，此外，国家能源局出台规划指出未来4年（2017-2020）光伏发电指标为 86.5GW，光伏装机容量持续增长，将拉动石英坩埚行业景气回升。

历年各国光伏发电装机容量情况（兆瓦）

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中国光伏发电装机容量快速增长

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　　4、光通讯行业：光纤重要生产材料，景气向上、发展趋势高端化

　　光纤光缆生产产业链分为：光纤原料的制备和提取（光纤预制棒）、预制棒熔炼光纤拉丝、光纤制成光缆制品。石英玻璃材料是生产光纤预制棒和光纤拉丝过程中主要的辅助配套材料。光纤预制棒生产技术主要包括MCVD、 PCVD、OVD、VAD等，制棒环节中预制棒主要成分为通过SiCl4、氧气化学反应制备而成的高纯度合成石英玻璃，高纯石英玻璃沉积基管作为芯层；另外为提高预制棒单棒拉丝长度、提高产量、降低成本，在制棒技术上采用芯棒外加套管的方法，基管、套管对材料要求纯度极高。同时光纤预制棒生产、光纤拉丝生产过程中还需使用多种石英玻璃辅材，主要包括 MCVD、 PCVD 工艺中的头管、尾管，OVD、VAD 工艺中使用的把持棒、石英玻璃烧结管，预制棒拉丝过程使用的把手棒、把手管、石英罩杯等。其中用量最大的有：与沉积管（基管）匹配的头管、有收集灰尘功能的尾管、OVD、VAD工艺中用的与芯棒匹配的把手棒、拉丝接棒用的大尺寸把手等。石英玻璃辅材相比基管、套管的材料纯度要求有所降低。

光纤光缆生产工艺流程中预制棒制备、拉丝均要使用石英玻璃

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　　国内光纤用石英制品主要集中在石英辅助材料，产品相对偏中低端，价值量偏低，因此市场空间不大，大概2-3亿市场规模；因2010年之前预制棒仍然大部分依赖进口，国内上游相关的基管、套管等高端石英产品发展也相对欠缺，目前仍主要通过进口满足，2016年我国进口3506吨套管，折合市场规模约15亿元左右，国内占全球光缆需求一半以上，对应全球市场规模在30亿元左右。光纤行业景气度持续向上，我国光缆线路累计长度呈现持续增长的趋势，从2003年至今，光缆线路长度增长超过13.39倍，2017年6月国内光缆线路累计长度达3406.10万千米，同比增长18.08%； 2015年我国光纤光缆消耗超过2亿芯公里，按每芯公里售价60元，石英材料使用占比10%-15%测算,对应光纤石英材料整体市场规模12-18亿。2016年全球光缆需求量达到4.25亿芯公里，同比增长17％，对应光纤石英材料整体市场规模26-38亿。。同时随着国内光纤产业的快速发展、技术提升，光纤预制棒的国产化比例逐步提高，2015年商务部针对美、日进口光棒征收8%-41.7%的反倾销税，促使国内光棒产能进一步提升，目前国内光棒自给率已经接近80%，这也使得国内光通讯领域的石英玻璃原料、辅材的配套也在向高端化发展。

国内光缆线路累计长度及增速（万千米）

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　　5、半导体行业：快速增长的高端市场，技术壁垒高、认证周期长

　　高纯度石英材料是半导体IC芯片生产过程中的关键性辅助耗材，在切片、抛光、氧化、外延、光刻、刻蚀、扩散、CVD和注入离子、磨平等对硅晶圆进行一系列处理的工艺环节中，石英玻璃凭借高纯度、耐高温、低的热膨胀等优良性能而被大量采用主要产品有用于提炼、清洗容器以及制作晶圆IC载体的石英坩埚、用于扩散、氧化载体的扩散管和石英环、用于硅片外延工序的石英钟罩，硅片酸洗和超声波清洗工序使用的花篮、支架，硅片扩散工序使用的硅片承载器、石英玻璃舟等；此外生产平板显示器件需要的关键材料光掩膜基板主要基础材料也是石英玻璃（小尺寸、高分辨率用石英玻璃；大尺寸、分辨率要求低可用苏打玻璃），其石英玻璃基片通常需要采用高纯合成石英锭。

半导体制造过程

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半导体领域用石英玻璃材料

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　　全球半导体市场维持持续增长，2017上半年半导体全球市场销售额已达到1905亿美金，同比增长21%，其中中国销售额达到了614亿美元，同比增长24%，国内半导体行业虽起步较晚，但目前处于快速成长期，2014年6月发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》将发展集成电路产业上升为国家战略以来，大陆半导体产业迎来快速发展，2016 年全球和我国半导体消费额分别为3387亿美元、1075 亿美元，据每生产1亿美元的电子信息产品，平均需要消耗价值50万美元的石英玻璃材料测算，对应全球、国内半导体级石英材料空间分别已达到17亿美元、5亿美元。半导体用石英制品下游应用占比高，已成为石英制品行业需求最关键的增长点。且由于半导体产业链相对较为复杂，技术门槛高，对石英制品的纯度及性能要求也高，因此半导体级石英制品行业的技术壁垒也相对较高。国际半导体设备制造商对石英玻璃材料供应商实施严格的资质认证，从而保证半导体使用材料的质量和性能，认证过程中从产品、技术到研发体系及经营管理制度对公司进行全方位持续考核，认证周期一般在3-5年。

中国半导体销售额占比平稳上升（亿美元）

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中国集成电路销售额（亿元）

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大陆半导体材料销售额（十亿美元）

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　　6、航空航天行业：行业进入门槛高，产品附加值高

　　由于航空航天领域的高精密度及高技术性，对使用的材料要求很高，高纯石英耐高温、耐腐蚀、耐辐射，介电常数和介电损耗小及膨胀系数小，是多种航空、航天飞行器关键部位的结构增强、透波、隔热材料，其主要使用是石英纤维及其制品，包括石英棉、石英纱、石英布等。航空航天领域准入门槛高，毛利率高，需求规模不大相对稳定，且相对于民用领域毛利率高，但企业前期开拓有一定难度。

航空航天用石英制品具体种类及应用

　　三、海外巨头具备技术优势，高端市场占优

　　目前全球市场主要还是由贺利氏、迈图、东曹、尤尼明、昆希等海外龙头企业掌握，其均具备独特的技术优势，各自有其占领的领域和市场，且下游应用领域集中于半导体、光伏、航空航天等高端领域，产品附加值高，竞争力强。据IBISWorld统计，贺利氏、迈图、东曹2013年的全球市场份额占比合计超过60%。

2013年全球石英市场格局

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海外龙头企业对比情况

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