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石英材料制品行業產業鏈結構及細分市場應用情況

1、石英材料制品行業產業鏈結構分析

石英材料性能優越、終端應用廣泛。石英制品行業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，進而導致行業整體周期性特征并不明顯，發展比較穩定。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。

我國石英制品工業起步較晚，基礎薄弱，產品主要作為工業用基礎性材料，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迎來了新的發展空間和機遇。伴隨著國外先進設備的引進以及核心技術的自主研發，我國石英玻璃材料及制品行業在石英制品工藝、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的重視程度持續增加，陸續出臺了關于半導體、光伏產業升級及配套優惠政策。受益于下游半導體產能轉移、5G 光纖需求增長、光伏產業持續發展，石英材料行業有望加速進口替代，進入快速上行趨勢。

產業鏈上游主要包括石英砂、石英材料，中游主要為各規格及型號不同的石英制品，行業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，尤其是給半導體集成電路生產線配套的石英制品產業門檻較高，石英制品供應商提供的不同規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。行業內具備高純度、大尺寸石英制品供應能力的企業較少。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、產品質量不夠穩定、先進產品不具備自主生產技術等。而行業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發展的助推器。

石英制品在下游應用廣泛，產品貫穿集成電路產業的各個環節，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。

石英材料制品行業產業鏈結構圖

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）半導體行業生產加工各環節所需的主要石英制品類型及功能

我國半導體工業發展較晚，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，但對于國內同行業實行技術封鎖，國內企業只能依靠自主創新，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出臺了若干鼓勵政策，我國的集成電路產業有了突飛猛進的發展。但我國與發達國家石英制品的生產規模、技術水平差距仍然很大。

半導體領域加工環節在芯片設計流程后，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的應用主要在單晶硅片制造和晶圓制造兩個環節。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、擴散等環節中所需要的材料。

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。

電子行業的快速發展使半導體行業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的快速發展。

（2）光伏領域生產加工各環節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、清洗等環節，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、石英材料制品行業發展趨勢

隨著半導體行業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生一次變化，下游行業對石英制品的尺寸、純度、精度的要求會越來越高，行業迫使產業鏈的企業不斷提升研發大尺寸、高規格產品，以滿足下游行業的需要。

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，隨著物聯網和 5G 的快速發展，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式增長，云計算、物聯網、大數據等新業態快速發展，石英材料作為高端制造的重要輔材的石英產業也將持續增長。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或迎來新的增長點。此外，石英纖維在光纖、汽車、醫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、高附加值發展。

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