半导体用石英材料产业链概况

1、石英材料特性

石英拥有良好的透光性能、耐热性能、电学性能及化学稳定性，高纯石英材料就是一种重要的应用材料。通过对纯度高于 99.98%的石英矿石进行提纯和加工，就得到包括石英砂、石英管、石英棒、石英片、石英砣、石英舟、石英坩埚等石英材料及石英制品。石英材料由于拥有良好的透光性能、耐热性能、电学性能及化学稳定性，被作为重要的基础材料广泛应用于半导体、光伏、光通信、光源等行业。不同应用市场采用石英材料的品质标准不同，高端应用领域对石英材料品质要求严格。半导体用石英材料品质要求最高，纯度要求达 5N 以上（>99.999%），其次是光伏和光通信领域，品质要求达 4N7 以上（>99.997%），光源领域品质要求相对较低（>99.99%）。

2、石英材料产业链

石英材料产业链覆盖从石英矿石、石英砂、石英材料、石英制品到终端应用多个环节，上游石英矿石的资源壁垒、中游高纯石英材料的提纯及加工技术壁垒以及下游终端客户的认证壁垒等构筑了石英材料产业极高的进入门槛。

石英材料的生产工艺主要有气熔工艺、电熔工艺以及合成工艺，不同的生产工艺所得到的石英材料的特性也有所差异。

3、石英材料制品应用

石英材料制品下游应用中，半导体、光纤等高端领域占比较高，且发展迅速，国内通过高端应用领域客户认证的企业仍在少数。石英材料制品下游应用主要集中在半导体、光纤、光学、光伏和电光源等细分领域，半导体、光纤、光学、光伏和光源行业的占比分别为 65%、14%、10%、7%和 4%，其中，光纤、光伏和半导体领域目前增长较快，将成为石英材料制品行业发展的主要驱动力。

2021 年石英材料制品市场规模超 300 亿元。根据凯德石英招股书数据，考虑石英玻璃制品在半导体生产线中属于硬性消耗品，且随着晶圆尺寸的增加，在半导体生产线中使用的石英玻璃制品的种类和数量也都更多，估算半导体用石英制品规模与半导体销售规模的比例约为 6.6:1000。按照石英材料制品半导体领域占比 65%测算，2021 年全球半导体市场销售额为 5558.93 亿美元，按美元对人民币汇率 6.38 折算，2021 年全球半导体用石英材料制品市场规模约 234 亿元，全球石英材料制品市场规模约 360 亿元，预计 2022 年全球石英材料制品市场规模将增长到 412 亿元。

半导体是石英材料的最大应用领域，石英制品贯穿硅片制造和晶圆加工环节，半导体行业高景气有助于拉动石英材料制品需求。半导体制造过程可分成三个环节：硅片制造、晶圆加工和芯片封测，而石英制品贯穿硅片制造和晶圆加工环节。硅片制造环节中，拉晶过程需要石英坩埚，研磨、抛光、清洗过程需要石英清洗槽、石英舟；晶圆制造环节中，低温应用场景代表是刻蚀过程需要用到石英环，高温应用场景包括沉积过程需要石英法兰，离子注入和氧化扩散等过程需要石英扩散管等，其他应用场景还包括光刻过程需要光掩模板和石英钟罩。

石英材料制品作为半导体制造过程中的耗材，深度受益于半导体行业快速发展，预计 2022 年全球半导体石英制品市场规模将达 267 亿元。

高纯石英砂在光伏领域的主要应用是制作石英坩埚，石英坩埚是太阳能拉制单晶硅棒的辅助性耗材。

伴随光伏新增装机量持续提升叠加 N 型电池技术路线不断渗透，光伏石英坩埚用高纯石英砂需求量预计持续增长。根据 CPIA 新增光伏装机量预测数据，假设光伏硅片产量和装机量容配比为 1.37：1；考虑到单晶炉不断迭代升级，假设 2021-2025 年每 GW 硅片产能单晶炉需求量为 100 台、95 台、90 台、85 台、80 台；假设每年单晶炉工作时间为 360 天；而 P 型硅片坩埚寿命一般约 15 天，N 型硅片坩埚寿命较短，约 12 天；参考 CPIA 预测数据假设 2021-2025 年 N 型硅片渗透率为 4%、9%、15% 、20%、25%；考虑坩埚沿着大尺寸化趋势发展，假设2021-2025 年单只坩埚重量分别为 80kg、85kg、90kg、95kg、100kg。综合以上假设，在光伏新增装机乐观预测下，2021-2025 年全球光伏石英坩埚高纯石英砂需求量为 4.52 万吨、6.52 万吨、7.60 万吨、8.36 万吨、9.22 万吨。

4、石英材料制品厂家

石英材料制品高端市场目前主要被海外厂商掌握。目前全球石英材料制品市场呈现寡头格局，主要厂商包括德国贺利氏（Heraeus）、德国昆希（Qsil）、日本东曹（Tosoh）、美国迈图（Momentive），他们所生产的石英制品多数供应高端照明领域、光纤、半导体等行业，产品附加值较高。国内大部分石英制品厂商主要供应中低端光源领域，其中石英股份、菲利华等在半导体、光纤、光伏等高端领域实现突破，领先国内。

尤尼明垄断高纯石英砂市场，石英股份是全球第三家、国内目前唯一可稳定量产高纯石英砂的公司。全球可稳定量产供应高纯石英砂的公司主要有美国尤尼明、挪威 TQC、石英公司等。石英股份于 2009 年量产高纯石英砂，打破国外对高纯石英砂垄断，成为全球第三家，国内唯一一家量产高纯石英砂公司。