行业研报:石英市场向高端领域扩展,国内外竞争呈寡头格局!

天然石英玻璃由天然水晶或硅石作原料经1730℃左右的高温熔制而成。

合成石英玻璃是使用无机或有机含硅的液体化合物四氯化硅经火焰水解合成工艺制成，比用天然原料制成的石英玻璃纯度更高。

石英是国家战略性产业和支柱性产业发展进步过程中不可替代的基础材料。下游从中低端的光源行业向高端领域迈进，逐渐广泛应用于光纤通信、半导体、光伏、新型电光源、冶金、化工、微电子、仪表、激光、核科学、天文学、航空航天以及国防军工等高科技领域。

1、全球市场空间大，国内产量趋升，需求结构升级

（1）石英下游半导体+光通信需求过半，全球市场规模达到百亿量级

据中国建筑玻璃与工业玻璃协会石英专业委员会报告，2015年全球石英玻璃市场规模超过200亿元，其中高端领域占比明显，半导体市场规模约105亿元，占整个石英市场45.36%左右，光伏行业占比约23.76%，光通讯占16.20%，光学领域占9.50%，光源行业占5.18%。其中光通信+半导体的市场规模已经达到61.56%，为石英材料下游应用最重要的领域。

石英材料作为电子信息的基础材料，在未来5-10年将迎来一个发展高峰期，预计未来每年会有不低于20%的年复合增长，石英材料也将会逐步成为高科技产业越来越重要的关键支撑材料。

（2）国内石英需求结构在向光纤半导体等高端领域调整

近年来，随着我国电子信息产业、电光源产业的迅速发展、光伏产业的爆发式增长，我国石英制品行业工业总产值保持较快增长。

根据中国电子信息产业统计年鉴，国内半导体材料石英制品和电子信息行业中压电石英晶体元器件产量在近几年呈整体向上趋势，2015年国内半导体石英制品产量53.52万吨，压电石英晶体元器件333.68亿只，均达到历年峰值，2016年有所回落，但相对以往呈整体向上趋势。

根据石英股份招股说明书，2012年国内石英玻璃市场规模53.16亿元，考虑石英行业较稳定的复合增长率，预计目前整体需求在百亿量级。

从需求结构来看，2012年电子信息产业整体占比66%，其中集成电路及分离元件占比23%、光纤及军工占比7.5%、硅单晶石英坩埚占比35%。国内石英需求结构在向光纤半导体等高端领域调整。

2、高端供应技术壁垒高，国内外呈寡头竞争格局

（1）高纯石英砂提炼存在高技术门槛

高纯石英砂是指二氧化硅含量在99.5%以上，总体杂质含量在22ppm以下，单类碱金属（钾、钠、锂）含量均小于1ppm的石英砂。它采用1~3级优质天然石类精细加工而成。

高纯石英砂纯度高，品质好，物理化学性能突出，被广泛应用于光伏、电子、高端电光源、光通讯、薄膜材料、国防科技等行业，是高端领域生产中不可替代的原料。

在光通信领域，高纯石英砂是光纤预制棒的重要上游原料，其中芯棒的纯度要求最高，需要四氯化硅水解的合成石英砂。高纯天然石英砂可用于制作光纤预制棒的套管、以及纯度相对要求较低的辅助材料靶棒、尾棒等。

目前全球芯棒、套管的制作原料的供应仍是美国尤尼明占垄断地位，国内高纯石英砂主要集中应用于辅助材料。

在半导体领域，高纯石英砂是半导体生产中所需的坩埚、大管等制品的重要原材料，石英砂的纯度直接影响到晶元片产品的成品数量，石英砂纯度需要在99.999%以上。

利用石英矿石进行提取，对于矿山的品质要求高，提纯技术十分复杂，目前全球只有美国尤尼明、石英股份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高纯度石英砂，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”，被作为石英砂质量衡量标准。尤尼明公司生产石英砂占据全球高纯石英砂市场份额的90%以上，具有绝对性垄断优势。

受我国矿山特点限制，在国内提纯高纯石英砂所需要的设备和工艺会更加复杂。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，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，打破了向国际厂商进口高纯石英砂的依赖局面，自投产后，产品销量增长迅速，有望引领国内行业加快进口替代步伐。

（2）国内的连云港东海县为高纯石英主产区之一

中国石英矿资源丰富，种类包括石英岩、石英砂岩、天然石英砂、脉石英（水晶）等，在石英矿物种类中，脉石英品质最佳，其颜色是纯白色，油脂光泽，纯度极高，矿物组成基本上是石英，其二氧化硅含量达到了99%以上，但在我国石英矿资源中所占比例仅有0.93%。从整体来看，我国虽石英矿资源分布广，总量大，但真正能作为高纯石英玻璃原料的石英矿物规模小。

江苏东海县的石英管及其原料石英砂的产量占全国产量的70%以上，石英制品行业具有明显地域性特点。全国脉石英矿床最具代表性之一的是江苏省东海脉石英矿床，据探明在数百平方千米范围内，其水晶储量达几百万吨，白水晶的二氧化硅含量高达99.999%，使江苏东海成为高纯石英原料的主产区。

截至2015年，东海县共有注册登记硅工业企业已达530家，总产值100多亿元，产业集聚优势明显，硅微粉、石英管、石英玻璃原料的产量均占全国80%以上。

（3）国内外高端石英产品呈现寡头竞争格局

我国企业生产的石英制品大部分偏中低端，主要以电光源需求为主，国内相关企业和产品较多，竞争激烈。相较国外厂商具有价格优势，发展成熟。而光通信、半导体、高端特种电光源、光伏等行业的中高端石英制品，对石英管的材料纯度、口径、质量以及质量稳定要求严苛，国内大部分企业无法生产高纯度石英砂或没有完全掌握石英制品的精细加工工艺等因素，大部分是从美国、日本、德国等国家进口高纯石英砂原料及半成品，再进行二次深加工。

高端石英行业竞争格局呈现寡头局面，市场集中度较高。国内主要有石英股份、菲利华，国外主要有美国迈图、德国贺利氏、日本东曹、美国尤尼明、德国昆希等公司。

从国内外竞争格局来看，我国石英生产企业规模普遍较小，产品结构不合理，多数企业生产技术落后，产品质量不够稳定，亟待产业升级。相比较而言，国际上的石英材料企业技术水平较高，产品品质稳定，所生产的石英产品多数供应高端领域行业，产品附加值较高，随着高端领域需求景气，企业业绩将稳定提升。

海外龙头企业技术优势凸显，垄断高端市场：

尤尼明是世界领先的高纯度石英生产商，世界最大的玻璃、陶瓷、油漆和塑料用低铁霞石生产商以及世界上最大的石油、天然气回收石英支撑剂生产商。作为世界领先的采矿和矿物加工企业，尤尼明拥有包括石英砂、长石、碳酸钙、高纯石英砂和特种粘土等多种非金属矿物。利用美国北卡罗来地区独特矿床产出的石英，通过专门工艺处理、化学提纯生产出的高纯石英砂处于世界领先水平，在高纯石英砂领域占据垄断地位，控制全球90%的高纯石英砂市场，具有绝对主导权，绝大多数国内外企业都需要从尤尼明进口高纯石英砂作为高端石英制品的原材料。尤尼明的高纯石英砂IOTA系列已成为国际标准。

贺利氏集团主营涵盖贵金属及其他金属生产、石英玻璃、材料技术、传感器等领域，2016年总收入215亿欧元，非贵金属收入20亿欧元，贵金属营收占比达90.70%。贺利氏石英是是贺利氏集团六大分部之一，是制造和加工高纯度熔融石英的技术领导者，熔融石英管在光纤生产中占据重要地位，当前生产光纤预制棒中芯棒的主流方法化学汽相沉积法（MCVD、FCVD、PCVD等）都需要用到贺利氏的熔融石英材料作为衬管的标准材料，同时熔融石英管还可作为主流包层材料，包括套管和RIC套柱，因此在高端石英玻璃材料供应市场上处于寡头垄断地位。

东曹公司是日本化学和特种产品和材料集团的母公司，业务涵盖石化板块、高机能材料板块、工程服务板块、氯碱板块和其他五大板块，在历年主营构成中高机能材料占比小幅提升，2016年营业收入64亿美元，高机能材料营收占比23.67%。东曹石英生产的石英材料制品纯度高且气泡含量低，主要是熔融石英，尤其是不透明OP系列熔融石英玻璃凭借其纯度高和优异的红外线阻隔性能，已成为用于半导体和太阳能制造设备的首选隔热材料，公司将近67%的石英产品应用于半导体行业。

石英股份与菲利华在国内处于绝对龙头地位。国内石英行业中目前仅石英股份、菲利华在A股上市，两家公司2017年收入分别达到5.63亿和5.45亿，另外久智光电是A股上市公司鑫茂科技的控股子公司，亿仕达、凯德石英、路德石英三家企业在新三板挂牌，规模较小，除亿仕达2016年收入突破1亿元，其他三家均在千万规模，另外行业内还有众多更小规模的生产中低端产品的企业。

石英股份地处国内脉石英最大原产地之一东海，是国内最大高端石英材料制造企业。2017年营收结构分行业光源、光纤半导体、光伏分别占比47.95%、32.37%和19.68%，分产品石英管棒、高纯石英砂、石英坩埚分别占80.32%、6.38%和13.30%。2009年公司成功研发高纯石英砂提纯技术，是国内唯一一家具备规模化生产高纯石英砂的企业，打破国际厂商高纯石英砂垄断，半导体和光纤领域的电子级产品进口替代持续快速放量。

菲利华是全球少数几家具有石英纤维批量产能的制造商之一，军工领域是国内石英纤维独家供应商，在核心业务-石英玻璃材料的技术开发方面投入了大量资金，形成了自动控制制锭成套设备的专有技术和熔制工艺。2017年报，包括半导体和航天航空领域的石英玻璃材料占比54%，光通讯和太阳能领域的石英玻璃制品占比45%。菲利华半导体石英砣2011年通过东京电子认证，是国内首家半导体材料通过国际主设备商认证的企业，供应用于半导体蚀刻环节的石英材料。目前，公司已通过美国应用材料公司AMAT及LamResearch的认证的石英材料规格达20种。

久智光电是由鑫茂科技控股，集研发、生产、销售高端石英材料为一体的高科技企业，国内唯一能够生产光纤预制棒用衬管和套管的企业，主营业务包括光通信、半导体及光电系统。2017年实现营收8353万元，同比增长36%，其中光通信和半导体产品收入分别为5085万元和2015万元，分别同比增长53%、46%。2017年套管产量137吨，产能全部释放，随着二期在2018年2季度内投产，届时产能将达到230吨。

1、光纤光缆供需持续紧张

在“宽带中国”“三网融合”等国家政策驱动下，光通信产业发展迅猛，已经形成了从光纤预制棒-光纤-光缆-光网络产品完整的产业链。

CRU数据显示，2007年到2016年，中国光纤需求总量增长了6.5倍，达到了2.43亿芯公里。2017年三大运营商集采加快，国内光纤光缆需求量约为2.9亿芯公里，光纤光缆需求持续旺盛。根据前瞻产业研究院估计，2018年国内光纤需求有望达到3.5亿芯公里。

此外，中国光纤光缆已占据全球市场半壁江山，逐渐成长为全球光纤光缆的制造与需求大国、成为了光纤光缆业的世界工厂，在全球市场有着举足轻重的主导地位。

（1）5G接棒FTTx，光纤光缆需求持续旺盛

应对5G流量爆发，前传新架构C-RAN应运而生。在新架构下，基站集中布放程度进一步提高，同时CU和DU拆分，多出一段中传部分，需要布放光纤组成环网汇聚或者直连。从运营商角度，综合考虑到光纤复用、城市管网敷设条件、成本控制等情况以后，我们初步测算由5G前传网络架构变化带来光纤的增量大约在6亿芯公里，约是4G的3~4倍。

在过去的1~2年里，光纤用量第一位是光纤接入网FTTH约占60%以上，其余是无线网络，约占20%。而到了5G时代，光纤用量最多将来自前传网络（约占到40%）。

目前，三大运营商已陆续开展2018年光纤光缆集采，需求逐步明朗。我们判断中国移动集采1.9亿芯公里，中国联通约4000万芯公里，中国电信约6000万芯公里，广电约3000万芯公里，再加上智慧城市等领域约2000万芯公里，总体需求量预计3.5亿芯公里，较2017年同比增长约20%（不计后续补招）。

（2）光棒扩产困难，国内供给持续紧张

从供给端看，光纤光缆完整的产业链形态是光棒-光纤-光缆。光棒是整个产业链最核心的环节，占光纤成本的70%左右。目前光纤光缆扩产速度较快，但光棒制造过程复杂，投资额较大，扩产周期为2-3年。

上游光棒扩产效果一直低于预期，同时国内需求进一步增长，海外需求也持续旺盛。目前国内光棒产能几乎被大厂商垄断，美国龙头厂商康宁势必先满足当地需求，国内供给将进一步压缩，短期内供给短缺问题无法解决。

此外，我国商务部在2014-2015年期间连续5次对美日厂商光纤预制棒实行“反倾销”调查，对于日本和美国光棒公司分别征收8.0%-9.1%和17.4%-41.7%的反倾销税，加剧了供需紧张的局面，也进一步拉升了光棒价格。

自2017年8月19日起，继续对原产于美日的进口光纤预制棒所适用的反倾销措施进行期终复审调查，调查于2018年8月18日前结束，期间将继续对原产于日本和美国的进口光纤预制棒征收反倾销税。我们认为2018年难以看到供需格局的改变，光纤光缆行业高景气无忧，并且存在继续涨价的预期。

（3）棒纤供需紧张格局延续，上游石英砂直接获益

石英制品是光纤预制棒以及光纤拉丝过程中重要的核心材料以及辅材，包括制作光纤预制棒的大口径石英套管、作为辅材的石英靶棒、尾棒等，在光纤光缆需求上涨周期中直接受益。

光棒的核心材料：芯棒+石英套管。早期光棒制造技术采用一步法。为了提高单根预制棒的可拉纤长度以提高生产效率，经过三十年的发展，最终确定了两步法的工艺路线，即先制造芯棒，然后在芯棒外采用不同技术制造外包层套管。

芯棒制造工艺主要有VAD、OVD、MCVD和PCVD（具体的光棒制造过程中多采用组合工艺），外包技术主要有火焰水解法（合成法、SOOT法）、套管法、等离子喷涂法等。一般而言，芯棒的制造决定了光纤的传输性能，而外包层则决定光纤的制造成本和产量。作为光纤预制棒的核心材料，芯棒和套管对材料纯度的要求非常高，由于严重依赖进口，直接制约光棒扩产进度。芯棒采用四氯化硅水解合成法，目前全依赖进口。套管90%依赖进口，国内久智科技小批量供货，目前石英股份正在研发进程中，国产替代需求强烈。

根据海关数据统计，2016年我国进口3506吨套管，折合市场规模约15亿元左右，对应全球市场规模在30亿元左右，按照每年20%的增长需求，预计2018年全球石英套管的市场规模在43亿人民币。

光棒和光纤生产过程石英辅材：靶棒、尾棒、烧结管等。由于一些金属杂质（如Co、Cr、Cu、Fe等）和含氢杂质对光纤衰耗的影响很大，故光纤用石英对纯度的要求极高。以OVD法为例，沉积过程首先需要一根母棒（靶棒），材料包括是氧化铝陶瓷、高纯石墨或高纯石英玻璃。当使用高纯石英玻璃作为靶棒时，只需要沉积包层玻璃。在OVD工艺中，靶棒边旋转边来回移动，进行逐层沉积，形成多孔玻璃体。

此外，氧化铝陶瓷或高纯石墨制成的靶棒，在沉积工序完成抽去靶棒时，容易引起预制棒中心层折射率分布紊乱，降低光纤传输性能。因此相较而言，高纯石英靶棒的优势更为明显。

2、物联网、人工智能崛起，半导体市场空间广阔

半导体市场包括集成电路、光电器件、分立器件和传感器四大类。随着物联网、智能汽车、人工智能等市场的迅速崛起，半导体行业迎来更多发展机遇和空间。

未来存储器、汽车电子和工业用半导体芯片是带动半导体市场成长的最直接因素，5G网络、NB-IoT也将积极推动半导体产业步入黄金期。而PC和智能手机等传统半导体市场的增长将持续放缓。物联网将成为发展最快的领域，2015～2020年CAGR高达13.3%，IC整体市场的增长率约为4.9%。

同时，汽车电子领域也呈现出高速增长的态势，增长率达到10.3%。按照平均每1亿美元的半导体销售额需要消耗价值50万美元的石英材料测算，预计到2019年石英材料的整体市场空间约达到21亿美元。

在半导体领域中，石英是不可或缺的原料。几乎所有工序从生产辅助部件到用于实际硅片加工的工具都或多或少的使用着石英制品。石英坩埚用于制造单晶硅环节，石英玻璃钟罩用于光刻工程，石英管制作的石英舟和石英支架可以用于IC外延、扩散和光刻工程等。故而作为半导体重要的支持材料，也将在半导体市场的发展进程中充分获益。

半导体国际认证资质有助于企业顺利进入主流采购目录。石英玻璃材料的质量和加工精度直接影响半导体产品生产的成品率，国际半导体设备制造商普遍通过对石英玻璃材料的供应商实施严格的资质认证的方式加强供应商管理，一般只有通过其认证的石英玻璃材料企业才能进入半导体生产的供应链。主要的半导体原产设备厂商供应商认证的有日本东京电子认证、美国应用材料公司AMAT、LamResearch等。

东京电子主要从事工业用电子产品的制造和销售，其中半导体制造设备部门致力于提供用于晶片处理、等离子体蚀刻设备、热处理系统等的涂布机和显影机，是国际领先的主要半导体设备商，目前国内石英原料仅有菲利华通过其认证，石英股份正在积极推进国际认证，预计2018年上半年获取认证资质，目前进展顺利。

3、乘政策东风，光伏产业进程加快

光伏是以硅材料的应用开发形成的光电转换产业链，具有清洁、安全、稳定、高效等优异特点，已成为世界各国普遍关注和国际能源竞争的新兴产业。

近年来，资源环境压力不断加大，我国能源结构正处于战略性调整过程中，以光伏发电为代表的清洁能源发展迅速，我国光伏装机量稳居世界第一，先进工艺技术产业化进程加快。目前西北地区弃光限电形势依然严峻，再加上补贴拖欠缺口的逐步增大，2018年我国光伏产业发展将是机遇与挑战并存。

截至目前，中国光伏产业已经成完整产业链，已成为全球第一大制造国和需求国。在整个光伏产业链中，上游太阳能晶硅制造技术门槛高，具有一定垄断性。多晶硅生产技术主要掌握在美、德、日、韩等外国企业手中，形成垄断局面。我国多晶硅产业在2005年光伏产业的推动下逐步发展起来。

近年来，国内厂商生产技术逐渐提高，多数企业已经掌握冷氢化、万吨级生产线集成技术等，部分企业生产水平已达到全球领先水平，逐步摆脱对国外厂商的依赖。

石英在太阳能利用方面展示了广阔的应用前景，成为光伏产业的3大关键材料（高纯硅、高纯石英及高纯石墨）之一，其主要应用形式有多晶硅铸锭、石英坩埚、硅片高温扩散炉中的石英管，还有各种石英器皿。太阳能行业的多晶硅和单晶硅都是超高纯的物质，且经过高温处理过程，这要求与其配套的石英材料必须高纯。

通常要求石英制品中SiO2质量分数大于99.99%。因此在光伏产业发展的广阔前景下，拥有高纯度石英产品的公司将迎来更多机会。

来源：国盛证券《石英股份：信息化加速看上游，国产石英待腾飞》