与半导体职业的其它供给链相同，石英资料制造商需求处理交货方案、所需出产设备的收购方案以及新员工的招聘和训练等问题。

1.石英玻璃—高新技能范畴要害原资料

石英玻璃是运用日益广泛的高新技能资料。石英玻璃的成分为二氧化硅（SiO2），具 有透光性高，耐温性好，膨胀系数低等优胜的物化性质，因而被广泛运用于半导体、光伏、 光学、光纤和军工等高新技能范畴。石英玻璃已成为近代科学技能和现代工业不行或缺的 重要资料。新资料范畴的专家们把石英玻璃称为“玻璃王”，无论从制造的高方针或工艺 的杂乱性，仍是运用场合的技能难度来看，石英玻璃可谓玻璃资料的“皇冠”。

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1.1 石英玻璃资料及制品物化性质优胜，运用范畴广泛

石英玻璃的力学、热学、光学和化学功用优胜，在半导体、光学、光纤、光伏、电光 源以及航空航天等范畴运用广泛。石英玻璃是由二氧化硅单一组分构成的工业技能玻璃， 因为二氧化硅为原子晶体，Si-O 间是共价键，所以石英玻璃耐温性强且化学性质安稳；Si-O 间化学键能大且结构严密，使得石英玻璃具有杰出的机械功用，耐压力强；此外石英玻璃 具有较小的密度，再加上石英玻璃的微观结构是由二氧化硅四面结构体结构单元组成的单 纯网络，短程有序，长程无序，使得其光学功用优秀且介电强度高。凭仗优胜的物化性质， 石英玻璃广泛运用于包含半导体、光纤、光学、光伏、电光源以及航空航天等许多高新技 术范畴。

1）半导体（占比约 65%）：石英制品是重要的半导体耗材，用于半导体加工全进程。石英玻璃内二氧化硅纯度高，化学性质安稳，不与除氢氟酸和磷酸外的任何酸反响，充分 满意半导体制造进程中需求抗高温、变形功用强、不活泼的资料作为晶圆承载和清洗等容 器的要求，被广泛运用于半导体出产进程。此外，因为石英玻璃折射率低，耐温性强，可以满意掩膜版关于基版资料光学透过率高，热膨胀率低的要求，是高精度玻璃掩膜版的重 要资料。

2）光纤（占比约 14%）：石英玻璃资料是出产光纤预制棒和光纤拉丝进程中首要的 消耗资料。石英玻璃的折射率极低，吸光系数小而且透光波段规划宽，而光纤作为以全内 反射原理传输的光传导东西，对折射率有极高的要求，因而石英玻璃被很多运用于光纤制 造，首要产品有预制棒、炉芯管、石英管等。

3）光学（占比约 10%）：石英玻璃构成的部件是光学仪器中的要害性元件。通明石 英玻璃的光学功用好，折射率低，可以满意 185-3500mμ波段规划内任意透光波段，因而 既可以作为光学仪器的透紫外资料也可以作为透红外资料，首要产品为制造摄谱仪、红外 照相机、棱镜以及透镜。一起，石英玻璃具有很强的热安稳性，数值在 800~1000℃之间， 光学石英玻璃还广泛运用于高空高温照相，比如：高温作业窥探窗口、高精度测距仪以及 大型天文望远镜。

4）光伏（占比约 7%）：光伏范畴出产加工环节中，石英玻璃制品为硬性耗材。石英 玻璃所制造的石英坩埚凭仗洁净、同质和耐高温的功用，一般作为熔融多晶硅料的盛装器 具，用于后续拉制单晶硅棒/多晶硅锭的进程，是出产进程中的首要耗材。跟着新动力工业 的微弱开展，我国光伏工业规划不断壮大，天然石英产品尤其是石英坩埚产品的商场需求 不断扩展。

5）电光源（占比约 4%）：在电光源范畴，石英玻璃电光源产品在家居、医疗、交通、 文娱等职业运用广泛。汽车照明用的氙灯，卫生消毒用的紫外线杀菌灯以及文娱场所用的 金属卤化物灯，都选用石英玻璃作为照明器具。

6）军工：在航空航天范畴，石英玻璃制品为宇宙飞船和航天飞机的中心元件。石英玻 璃的密度小，抗压才能强且光学功用好，满意太空窗口资料滤紫外耐辐射的要求，防止高 能射线照射下构成“色心”，被广泛运用于卫星及宇宙飞船，耐辐照的石英玻璃可以有用 操控航天器姿态，高强度抗辐照玻璃盖片能为宇宙飞船的太阳能电池动力体系提供有用保 护，此外，石英玻璃纤维隔热功用优秀，介电功用好，被广泛用于机载天线罩用复合资料 中。

1.2 石英工业链集中度较高，海外企业占主导

完好的石英玻璃制品工业链包含从高纯石英砂质料到下流运用范畴的全进程：高纯石 英砂—石英玻璃资料—石英玻璃制品—下流运用范畴。石英工业是以二氧化硅为首要原材 料成分的资料及制品职业。工业链中，上游为高纯石英砂出产及供给。现阶段，因为高纯 石英砂的出产与高质量矿源密切相关，工业界首要被背靠高质量石英矿的海外企业独占， 首要参与者包含尤尼明、挪威 TQC 等，国内石高纯英砂龙头出产厂家为石英股份。中游石 英玻璃资料一般会以锭、筒、棒、管等形状保存，现在工业界首要竞赛者包含国外的迈图、 贺利氏、东曹、昆希、以及国内的菲利华、石英股份等；下流的石英制品是以石英玻璃为 资料制成的一系列器材，包含石英舟、钟罩、坩锅等，其对出产技能人员和出产设备要求 高，国内石英制品加工企业技能与外资企业仍有距离，贺利氏信越、杭州大和、沈阳汉科、 泰谷诺等外资企业占有首要商场比例，国内石英制品加工企业首要有凯德石英，菲利华石 创、东科石英以及强华股份等；石英制品下流客户首要包含半导体设备商和晶圆制造商、 光伏石英坩埚制造商、光伏硅片制造厂商、以及光学、光纤、军工和电光源范畴相关出产 厂商，其间半导体商场为首要运用商场。

2. 上游：高纯石英砂资源特色强，呈寡头竞赛格式

2.1 高纯石英砂是上游原资料，产品纯度决议其运用范畴

高纯石英砂是石英玻璃制备要害原资料，产品纯度规范决议其运用范畴。高纯石英砂 是指 Si 含量大于 99.9%，Fe2O3 含量小于 0.0001%、Al2O3 含量小于 0.01%的石英砂。依照纯度方针高纯石英砂可分为 3N（低端）、4N（中端）、4N8（高端）、5N2（超纯）、 6N（高纯 SiCl4），纯度决议其运用范畴。半导体：6N 的 SiCl4 用来制造光掩模基板，5N2 砂可制硅生长坩埚，4N 和 4N8 砂可制硅片氧化、分散等用的石英资料；光纤：6N 的 SiCl4 用于制备芯棒，4N8 和 4N 砂可制堆积环节的种子棒与预制棒烧结的炉芯管；光伏：4N8 砂可制硅生长坩埚，4N 砂可制光伏电池分散等用石英资料；光源：4N8 和 4N 砂可制特种、 汽车灯和红外光源用石英资料；军工与航空航天：6N 的 SiCl4 可制对精度要求极高的传感 器，4N 砂可以出产石英纤维；光学：6N 的 SiCl4 制玻璃可作光刻镜头，激光陀螺等高端 产品，4N、4N8 砂可用来制造镀膜锭等产品。

2.2 矿藏提纯是干流制备工艺，矿藏质量和晶格除杂是要害

高纯石英砂的制备工艺依据天然和组成可以分为矿藏提纯和四氯化硅组成两种办法， 受制于质料储量和本钱，当时矿藏提纯为首要制备工艺。天然高纯石英砂可以经过天然水 晶经过粉碎-磁选-浮选-酸浸-枯燥-焙烧传统工艺得到，也可以经过花岗伟晶岩、脉石英岩 等在改善传统工艺环节的基础上添加络合和氯化煅烧等进程除去包裹体和晶格内的杂质深 度提纯获得。组成四氯化硅制备经过光反响提高四氯化硅杂质的沸点，再经过精馏除杂制 备。因为天然水晶的储量小且质料价格高，组成四氯化硅的制备本钱高，难以大规划出产， 因而，石英矿藏提纯加工是当时高纯石英砂的首要制备办法。

天然高纯石英砂制备选用物理和化学提纯相结合的办法，矿石质量和晶格除杂工艺是 产质量量决议要素。制备进程包含粗选-破碎-水淬-粉碎-磁选-分级-焙烧-水碎-浮选-去离 子水洗-枯燥-酸浸等 12 个步骤。石英矿藏提纯工艺流程较为杂乱，矿石质量和晶格除杂工 艺是产质量量的决议性要素。

矿石质量：矿石中不同矿藏包裹体、流体包裹体和晶格杂质含量决议了石英矿提纯和 加工后的高纯石英砂最终质量。依据不同成矿特性和理化特性，石英岩可分为花岗伟晶岩、 脉石英岩、石英岩和石英砂岩，其间，前两类岩石晶粒结晶粒度粗，易于单体解离，是中 高端高纯石英砂的抱负质料。现在以为，质料点评应当以化学成分、嵌布粒度、脉石矿藏、 包裹体和晶格杂质作为要害方针综合点评，当石英质料在 5 个方针中有 3 个及以上到达 A 级时，可以推荐为高纯石英质料。依据我国粉体网数据，当时，全球高纯石英质料矿床分 布于美国、挪威、澳大利亚、俄罗斯、印度、加拿大、我国等 7 个国家，除我国外有 14 处 矿床，其间没有开采的有 7 处，矿源质量最高和储量最大的为美国 Spruce Pine 矿。深度 绑定高质量矿石资源是职业界企业竞赛要害。

晶格除杂：石英矿藏中的 Al 离子和 Fe 离子简单代替石英晶格中的硅离子，构成新的 铝氧四面体和氧铁四面体，一起构成晶格内部电荷缺点而引入 K、Na、Li、H 等电荷补偿 杂质，该种杂质需求改动晶格结构才干得以去除，因而，晶格除杂为高纯石英砂加工进程 中难以打破的瓶颈。我国现在企图经过氯气、氯化氢与矿藏反响，高温焙烧改动石英晶体 结构到达除杂作用，可是受制于温度和酸浸参数，我国氯化焙烧处理才能仍处于较弱水平。尤尼明矿石的液体包裹体小于 5 个/cm2，我国则到达 15 个/cm2，经过高温焙烧对 Al 和 Fe 的去除率别离可以到达 96.7%和 87.7%，在确认起始温度、焙烧时刻、酸浓度及反响时 间方面，仍有待一步打破。

高纯四氯化硅制备以光化和精馏结合工艺为主，除杂环节本钱昂扬是我国企业技能路 线的“卡脖子”环节，三孚股份首先完结技能打破。现在工业界选用光化与精馏结合的方 式制备高纯四氯化硅，详细工艺流程如下：（1）光化反响：运用光照条件将氯分子解离为 氯自由基，取代三氯氢硅及其它含有氢杂质含氯化合物上的氢原子，得到 HCl、SiCl4 和其 他含氢化合物。光化反响对去除三氯氢硅杂质极为有用，可以将某些杂质转化为沸点更高 的杂质；（2）精馏：首要依据四氯化硅与各种杂质沸点不同来完结分离，可以将 SiCl4 中 的低沸点组分和高沸点组分分离出来，可是 AlCl3，FeCl3 等极性重金属氯化物有或许构成 合作物，挥发度同四氯化硅相近，精馏法不能到达抱负作用。此类杂质可用吸附法进一步 提纯，可是活化处理十分冗杂且费用高，给除杂带来困难，杂质吸附环节是技能路线中关 键本钱环节。近年跟着国内精馏技能的提高，三孚股份首先完结技能打破，产品到达 9N 等级，完结对原资料要求较为苛刻的 PCVD 芯棒出产工艺的规划化供给，开始完结进口替 代。现在公司 3 万吨高纯四氯化硅产能已悉数投产，国产化进程加快。

2.2 光伏石英砂需求旺盛，供给继续紧张，职业景气高企

咱们估计到 2024 年，全球光伏用高纯石英砂商场空间有望达 9.15 万吨，21-24 年 CAGR 到达 27.3%。在光伏范畴，高纯石英砂首要用来制造拉制单晶硅棒的石英坩埚。在 全球“双碳”方针和光伏发电本钱不断下降的双重驱动下，全球光伏装机量迎来高添加。依据新长脸伏装机量，硅片生长炉工作时刻及产能，石英坩埚均匀运用寿命，可以测算出 高纯石英砂的需求量。咱们作出如下假定：

（1）全球硅片产值：咱们猜测，21-24 年全球新长脸伏装机量为 240、300、350GW。在制备组件/电池片/切片进程中的良品率别离为 99%/98%/99%，新增装机量和硅片产值 比例大约为 1：1.25，21-24 年光伏硅片产值估计为 299、373、435GW。

（2）生长炉产能：依据国内技能与规划双领先的光伏设备供货商晶盛机电晶体生长设 备的收入和销量，可以计算出生长炉的单价为 218.5 万元。又依据隆基股份公告，1GW 硅 片产能约需求 2 亿元晶硅生长炉。由此可得，晶体生长炉的产能约为 10.9MW/台/年，假 设职业均匀晶体出产炉产能为 10 MW/台/年。跟着生长炉设备企业研制的继续投入与技能 的不断打破，估计单台设备产能 22-24 年添加为 0.8、1、1MW/台/年，21-24 年单台生 长炉产能为：10/10.8/11.8/12.8MW/台/年。（陈述来历：未来智库）

（3）生长炉工作时刻：跟着光伏范畴制造设备的不断改善，高操控精度全主动晶体生 长炉的遍及，现已可以完结全进程计算机操控主动生长，延长了设备的工作时刻。因而， 咱们假定 22-24 年每台生长炉工作时长为 7750、8000、8200h。

（4）石英坩埚寿命：因为光伏职业关于石英坩埚的纯度、洁净度、精度具有严格规范， 一起大硅片的演进也使得石英坩埚工艺技能一向向“高纯度、大尺度、低本钱、长寿命” 方向开展。依据晶盛机电和欧晶科技的公告，咱们假定 21 年坩埚均匀寿命为 350 小时， 跟着坩埚寿命的不断提高，咱们假定 22-24 年坩埚运用寿命为 360、380、400h。

（5）我国硅片产值占全球比例：依据 CPIA 数据，我国硅片产值的全球比例不断提高， 从 2018 年的 93.04%添加至 2021 年的 99.23%。跟着全球光伏硅片龙头企业隆基、中环等继续扩产，咱们估计我国光伏硅片产值占全球比例将进一步提高，22-25 年均保持在 99.5%。综上，咱们估计 21-24 年，全球的光伏用高纯石英砂需求为 4.43/6.31/8.07/9.15 万吨。咱们估计 22-24 年商场供给约 5.5/7.5/8.9 万吨，供给偏紧，未来三年仍有 0.81、 0.57、0.25 万吨的缺口，景气量将继续，跟着产能开释，估计 25 年开始供给将逐步宽松。

2.4 海外企业高度独占商场，我国企业快速兴起

高纯石英砂商场被美国尤尼明长时间独占，国内仅石英股份可规划量产。尤尼明具有美 国北卡罗莱纳州 Spruce Pine 区域花岗质伟晶岩原矿，储量超过 1000 万吨，是全球最抱负的高纯石英砂提纯矿石，其还把握先进的提纯工艺，可以运用数学模型验证矿体，保证 产品安稳供给，因而，长时间处于独占方位，占有全球 70%以上的高纯石英砂商场。挪威 TQC 依托美国 Spruce Pine 区域的优质矿源和本地石英矿成为第二大石英砂供货商，占有 10% 的商场比例。我国石英股份公司 2009 年获得严峻技能打破，成为全球第三家，国内仅有一 家可以规划量产高纯石英砂的企业。石英股份深度绑定上游矿源，协助企业继续出产高品 质高纯石英砂，保证产品产值和继续供给才能，快速兴起。

高纯石英砂制备技能海内外距离逐步缩小，国产代替为必然趋势。国外现已可以规划 量产 5N2 的高纯石英砂，我国尚处 4N8 阶段，多数高端产品依托进口。我国的矿源首要 为脉石英和石英岩，杂质含量多，提纯难度大，现在 3N 和 4N 产品现已完结国产化，石英 股份出产的半导体和光伏级高纯石英砂都到达了 4N8 水平，与尤尼明 IOTA-规范产品到达 相同纯度。跟着我国选矿点评体系的完善和提纯工艺的进步，国产代替成为必然趋势。

本乡龙头石英股份加快扩产，国产化进程提速。在国产代替及高纯石英砂需求激增的 驱动下，石英股份活跃扩产迎接机遇，商场比例有望进一步提高。石英股份已有高纯石英 砂产能 1.5 万吨，新建的 2 万吨已根本建成，另有 1.5 万吨高纯石英砂项目方案 2023 年投 产，菲利华方案建造两万吨超纯石英砂产能，估计 23 年投产 1 万吨，25 年两万吨悉数投 产。尤尼明、TQC 和 Russian Quartz 近两年无显着扩产方案，跟着高纯石英砂需求的不 断走高，估计 2022 年高纯石英砂仍有缺口，国产化进程提速显着。

3. 中游：石英玻璃技能壁垒高企，国内企业快速追逐

3.1 纯度和不同杂质含量决议石英玻璃资料运用范畴

石英玻璃资料分为天然石英玻璃和组成石英玻璃，首要制备办法包含电熔法、气炼法 以及化学组成法，纯度和不同杂质含量决议其运用范畴。石英玻璃由高纯度的二氧化硅组 成，一般以棒、管、片或锭的形状保存，依照质料的不同，可以分为天然石英玻璃和组成 石英玻璃。依据制备工艺，可以分为电熔法和气炼法和化学组成法。电熔法羟基含量低于 气炼法，金属杂质含量较高通常用于电光源和半导体分散氧化等高温环节，气炼法羟基含 量较高，气泡少，首要用于光源和半导体刻蚀等低温环节。CVD 法制得的石英玻璃纯度高， 金属杂质含量低，但本钱高，能耗大其被广泛运用于高端光学，半导体光掩模板以及光纤 等。

3.2 电熔和气炼法是首要制备工艺，CVD 法是未来开展方向

电熔法和气炼法为石英玻璃的干流制备工艺，二者都运用高温熔融石英砂的原理，但 加热办法不同导致产品羟基和金属杂质含量有差异。电熔法工艺流程为：将处理好的石英 砂加入反响炉中，通电抽真空并注入氮气或氢气，加热翻料熔融，将熔融态石英进行机械 拉管、切开、磨平、酸洗等工序制成石英玻璃，该法制备玻璃质量首要取决于质料纯度， 金属杂质含量较高。气炼法工艺流程为：氢气和氧气点燃构成氢氧焰，喷洒到石英玻璃靶 托上，靶托匀速旋转并下降，石英砂粉末不断融化成玻璃态，后续流程同电熔法，因为气 炼法采氢氧焰加热，氢气会渗入石英玻璃，所以该种办法羟基含量较高。

化学气相堆积工艺（CVD）是组成玻璃的制备工艺，产品纯度更高，改善加热办法和 制备步骤可进一步下降羟基含量。CVD 法的详细制备流程为：（1）氢气和氧气别离过滤 后通入反响熔炉，燃烧构成氢氧焰作高温热源；（2）氢气作为载流气体将鼓泡瓶中的高纯 SiCl4 经过上料管输送入反响熔炉；（3）SiCl4 在氢氧焰中高温水解或氧化生成 SiO2 微粒， 并逐层堆积在旋转的基体上构成通明石英玻璃；（4）冷却后出炉引料头，经过机械拉管、 切开与酸洗得到石英玻璃制品。CVD 制得的石英玻璃 SiO2 含量可达 6N，但羟基含量超 1000ppm。若选用等离子（PCVD）代替氢氧焰加热，羟基含量可降至 5ppm；若选用低 温 CVD 堆积再进行烧结（间接组成法），羟基含量可降至 1ppm。

电熔法制备石英玻璃的长处是羟基含量少，但金属杂质多；气炼法制备金属杂质少但 羟基含量高；四氯化硅组成的石英玻璃杂质和羟基含量都较少，可是制备本钱较高。电熔 和气炼工艺均是以高纯石英砂为质料，经过 1800℃以上高温熔制成石英玻璃，因为质料纯 度和熔制工艺本身的约束，所制备的石英玻璃纯度较低、存在较多气泡、杂点，技能空间 提高小等缺点，但技能老练，是现在石英玻璃干流的制备办法。选用化学组成办法（CVD、 PCVD、两步 CVD）制备出的组成石英玻璃不但质量较高，而且以四氯化硅为质料也很好 地处理了多晶硅工业副产品对环境的污染问题，但制备本钱高，工艺流程较为杂乱，是未 来技能首要开展方向，其间两步 CVD 法克服了电熔法对质料纯度的依托以及一步法中羟基 含量过高的缺点，为制备大尺度低羟基石英玻璃提供了处理办法，是工业界近年来的重点 开展方向。

石英玻璃质量首要受制备办法和工艺影响，业界领军企业均保有高技能壁垒。世界上：迈图在熔融石英职业处于领先方位，首要把握出产熔融石英的气炼法和电熔法，占有半导 体和光纤商场。贺利氏把握气炼法制备石英玻璃技能已有 117 年，具有完好的熔融石英预制棒出产-拉丝工艺光纤工业链，深耕光纤范畴。东曹主营范畴为半导体，把握氢氧焰融、 电熔法出产熔融石英玻璃，和火焰水解组成工艺出产组成石英玻璃的技能，在半导体范畴 具有优势。昆希是全球仅有把握等离子技能的企业，在半导体范畴具有共同优势。我国石 英玻璃制备技能与国外先进技能水平相比，在高纯度、大尺度石英玻璃制备、熔制设备和 节能操控方面还有较大距离。

菲利华、石英股份、亿仕达（退市）和鑫亿鼎（新三板）等国内石英资料出产企业逐 步兴起，加大技能投入，缩小海外距离。菲利华：把握电熔法、气熔法以及组成法三条工 艺路线以及气炼电熔二步法出产大规划石英分散管技能，深厚的技能堆集助力菲利华的石 英资料全面布局，公司现在获得三大要害半导体设备厂商认证，产质量量获世界认可。同 时，公司仍是全球石英纤维首要提供商之一。石英股份：公司以电熔法工艺为主，为国内 连熔技能职业标杆，在连熔出产工艺技能上立异开展，添补国内多项连熔法出产半导体级 高档石英管、棒、板、筒等产品的空白。产品质量安稳，具有本钱优势。公司产品经过 TEL 分散，LAM 刻蚀环节认证，AMAT 认证也获得阶段性效果。此外，亿仕达（退市）和鑫亿 鼎（新三板）均把握石英资料出产工艺，产品运用于电光源、半导体、光伏等多个范畴。

3.3 海外龙头占有商场首要比例，我国企业活跃扩产加快代替

石英玻璃商场集中度高，全球 CR5 约为 74%。现在全球高端石英玻璃商场（尤其是 以半导体、光通讯为主的电子级石英玻璃商场），首要由贺利氏、迈图、东曹、昆希等海外龙头企业把握。这些海外龙头企业历史悠久，具有共同的技能优势，各自有其擅长的领 域和商场，产品附加值高、竞赛力强，且在长时间商场耕耘进程中，堆集了较强的上下流产 业途径优势和工业规划优势。依据 IBISWorld 统计的数据，2013 年全球石英商场比例中， 美国迈图公司占比 38%、德国贺利氏占比 21%、日本东曹占比 8%，三家企业合计占比 67%。（陈述来历：未来智库）

半导体为石英玻璃资料首要运用范畴，我国企业加快完结半导体原厂认证，加快国产 代替进程。现在全球只有 6 家石英玻璃制造企业获 得 TEL 认证，其间四家为海外公司包含迈图、贺利氏、昆希、东曹，中资企业有菲利华和 石英股份。我国企业菲利华现在获得三大要害半导体设备厂商认证；石英股份经过 TEL 扩 散，LAM 刻蚀环节认证，AMAT 认证也获得阶段性效果，加快完结半导体原场认证将助力 我国企业快速开展，推进国产代替进程。

石英股份大幅扩张产能，菲利华活跃布局全工业链。截止 2020 年末，石英股份具有 9500 吨/年石英资料产能，近年来均处于满产状态。2019 年公司发行 3.6 亿可转债募投 6000 吨/年电子级石英资料以及 1800 吨/年石英砣产能，2021 年四季度完结扩产项目。跟着扩产工程顺利落成投产，公司产能及成绩规划将再上台阶。菲利华现有天然石英产能 2500 吨，组成石英锭约 400 吨的产能。2019 年发布定增募投项目用于组成石英玻璃、 电熔石英玻璃的扩产，估计达产后石英玻璃新增收入达 2 亿元。

4. 下流：石英制品是科技范畴要害耗材，内资龙头切入高端半导体范畴

4.1 石英制品为顶级科技范畴要害耗材，不行代替

石英制品是顶级科技范畴中的要害耗材，品种丰厚且运用广泛，在半导体、光伏、光 学、光纤、高端电光源、航空航天等高新科技范畴产品出产进程中至关重要，不行代替。石英玻璃是由石英资料进行加工改型后制得的石英玻璃器材，涵盖石英管道、石英舟、石 英坩埚等多种产品，作为要害资料被广泛运用于半导体、光纤、光学、光伏、电光源、航 空航天等范畴，其间半导体是最首要的运用范畴，占比超过 65%。

4.2 火加工看技工冷加工看设备，内资龙头切入高端商场

冷加工+火加工工艺是石英制品首要制备工艺，设备和经验丰厚的技工是工艺进程要害 要素。冷加工首要工艺为切开、研磨和抛光，多运用数控机械设备对石英资料进行处理， 有的刻蚀类产品可以直接依托机械设备做成制品，设备的品种、数量和精度是加工要害。

火加工是将石英部件进行二次改型，制备适合下流工业运用的产品，经验丰厚的技工是该 环节的中心。火加工分为玻璃车床和手工火加工，因为熔融石英玻璃熔点和粘度都很高， 温度过低无法熔融，过高则过于稀软且极易蒸发，而焊接需求行分层次、分部件操作且使 其均匀受热，因而对技工要求极高，职业界老练的火加工技能工人培训周期通常为 8-10 年， 该技能至今仍然高度依托技工老练的手工，难以被代替。

要害环节一：碱金属除杂。因为碱金属极其活泼简单污染制品，故在高端石英制品制 造中碱金属除杂尤为要害。全进程多次清洗是碱金属除杂的首要手段，清洗试剂浓度是除 杂要害。要害环节二：脱羟处理。羟基可以改动二氧化硅的键合结构，导致石英制品耐热 功用大幅下降，含量高于 200ppm 的资料软化变形温度可下降 100 余摄氏度。经过脱羟处 理可有用去除羟基。要害环节三：退火消除热应力。热应力是在非均匀温度下发生的应力， 可以下降石英制品的机械安稳性，热安稳性和光学均匀性。在半导体硅片出产中，石英制 品对硅片发生的应力作用或许会导致碎片，因而消除热应力至关重要。石英玻璃的应力分 为两种：（1）冷加工的中发生的应力（暂时应力），可以经过酸洗和火抛消除；（2）加 热冷却不均匀发生的应力（永久应力），有必要经过退火工艺消除。退火工艺的首要流程为 加热、恒温和冷却。其间，温度操控和冷却速率对除应力作用起决议性作用。

外资企业占有高端产品首要比例，内资龙头石英制品公司逐步切入高端半导体石英制 品范畴。我国高端石英制品加工技能与国外领先水平仍有一定距离，火加工范畴，国内大 尺度高端石英制品产品精度和产品洁净度与海外龙头企业仍有距离，冷加工范畴，国外企 业具有先进仪器设备提高加工精度，如东曹石英选用的激光加工设备具有微孔加工等精密 研磨技能，最小加工直径到达 0.3mm，国内先进仪器设备缺乏。但跟着技能堆集和立异， 火加工企业凯德石英完结技能打破，其出产的 12 英寸石英晶舟经过中芯世界认证，系列石 英制品经过 TEL 认证初审，强华股份 8 英寸石英制品经过中芯世界认证，内资龙头石英制 品公司逐步切入高端半导体石英制品范畴，敞开了中高端石英制品代替之路。

4.3 石英纤维技能壁垒高，菲利华是我国仅有可量产企业

石英纤维物化性质愈加优异，是军工和航空航天范畴要害资料。石英玻璃纤维是一种 SiO2 含量高（>99.95%）的无机高功用纤维，由石英玻璃资料拉丝制得，坚持了石英玻璃 的部分特色，在某些功用上愈加优胜。石英纤维可分为石英棉、石英毡、石英纱、石英布、 石英套管和石英纤维桩等，广泛运用于军品商场，在许多航空航天项目的运用中获得成功， 在高功用资猜中处于重要战略方位，如制造火箭喷火口，航天热防护装置、飞机导弹雷达 罩等。

棒拉丝法为首要制备办法，制备质料、拉丝工艺、滋润剂的运用对石英纤维的质量起 决议作用。石英玻璃纤维制法首要有三种：直接熔融拉丝法、棒拉丝法和溶胶凝胶法。其 中棒拉丝法为工业出产中的首要制备办法。石英纤维的质量首要受以下几个方面要素的影 响：1）质料直接影响着石英纤维的力学功用和抗烧蚀功用；就国内状况而言，制备质料主 要包含水晶料、硅石料等。2）拉丝工艺的质量直接影响着纤维的功用。防止外表热损害工 艺是技能要害，石英纤维的强度跟着温度的升高而下降，高温下石英纤维外表发生很多裂 纹和缺点，纤维强度丢失严峻。石英纤维的热损害缓解机制的技能仅由极少量厂家把握， 也约束了绝大部分厂家的出产。4）滋润剂的品种、质量、涂抹的均匀程度和运用量等均显 著影响着制备产品的功用。

高纯石英纤维技能壁垒高，美国在职业中处于领先方位，菲利华是国内仅有一家具有 军工资质的石英纤维制造商，工业链延伸将进一步打开生长空间。在出产方面能到达石英 纤维规划化出产的企业较少，全球仅有少量企业具有量产才能，其间美国企业在职业中处 于领先方位。全球具有批量出产才能的企业首要包含法国圣戈班、美国 JPS、俄罗斯 NPO、 英国 TFP、日本 AFG 和我国菲利华。我国现阶段石英纤维出产本钱较高，出产技能全体水 平与全球存在一定距离。国内能把握石英纤维量产才能的企业仅菲利华一家，占有国内 95% 的商场比例，打破国外石英纤维出产技能及产品独占，满意国内航天等中心范畴对高功用 石英纤维的需求。跟着我国航天范畴逐步进入高速开展期，航天器隔热、耐高温部件对石 英纤维及其制品的需求将显著添加，叠加民用商场扩展，考虑当时供给有限且价格昂扬， 咱们以为现阶段菲利华未来开展潜力巨大。

4.4 光纤用四氯化硅精馏技能打破，国产代替提速

光纤经过四氯化硅、四氯化锗、氢气、氧气、氦气等原资料出产，其制造进程可分为 制棒、拉丝与涂敷三道首要工序，预制棒质量是光纤质量决议要素。光纤预制棒是用于拉 制光纤的资料预制件，是石英系列光纤的中心原资料，属于技能密集型、高附加值产品， 光纤预制棒占有光纤职业利润的 70%，光纤预制棒首要原资料为高纯四氯化硅，占 30% 以上的本钱。（陈述来历：未来智库）

2022年全球高纯四氯化硅商场规划有望打破15.5万吨，国内商场估计到达7.7万吨， 职业继续高度集中。跟着 5G 和物联网的高速开展，全球光纤需求快速添加，据 CRU 猜测， 2022 年全球光纤预制棒需求量有望到达 2.58 万吨。全球光纤商场高度集中，CR10 到达 98.59%，其我国内龙头长飞、亨通、烽火、中天和富通合占 47%的商场比例。在“宽带中 国”、“三网融合”等政策驱动下，我国光纤商场有望继续添加，依据工业和信息化部统 计数据，到 2021 年末，我国累计建成并注册 5G 基站 142.5 万个，上一年全年新建超 65 万个，总量占全球 60%以上。估计 2022 年我国预制棒产值占全球的 50%，依据每吨预制 棒需 6 吨高纯四氯化硅计算，2022 年我国高纯四氯化硅需求有望打破 7.75 万吨。

因为精馏技能的打破，我国现在已可以自给要求最苛刻的高端芯棒用高纯四氯化硅， 未来全面国产代替是必然趋势。2019 年之前，我国 95%以上的光纤预制棒进口自傲越化 学、住友电气，古河电工等企业。跟着精馏技能的打破，三孚股份经过研制可以出产不同 纯度产品的四氯化硅精馏技能，用多通道出料办法节省了添加精馏塔的费用和能耗；经过 一起出产电子级四氯化硅等三种产品的办法下降除杂本钱。现在，公司的高纯四氯化硅达 到 9N 等级。公司经过改善组成炉，完结了对原资料要求较为苛刻的 PCVD 芯棒的规划化 供给。公司现在有 3 万吨/年的产能，产销量超 90%。武汉新硅、洛阳中硅等企业也可出产 用于预制棒外包层的高纯四氯化硅，产能别离到达 3 万吨和 0.62 万吨。咱们估计当时国内 高纯四氯化硅总产能 8.62 万吨，除去出口海外的产品，自给率到达 80%。又因为 2018 年 商务部决议对原产于日本、美国的进口光纤预制棒继续征收 5 年的反倾销税，国产高纯四 氯化硅代替提速。

5. 重点企业剖析

5.1 石英股份：深耕高纯石英砂，发力半导体石英资料

公司是国内首家且是仅有一家可以规划量产高科技范畴用高纯石英砂的企业，活跃扩 产推进成绩添加。公司自 2003 年开始深耕高纯石英砂范畴，致力于研讨石英砂的提纯制备 工艺，2009 年完结了石英砂提纯技能的打破，首先打破了海外企业尤尼明的独占，敞开了 高纯石英砂规划量产之路。公司所出产的高纯石英砂产品可供公司克己石英管及出售给下 游厂商出产光伏用石英坩埚。跟着下流光伏职业的不断添加，高纯石英砂需求高居不下。现在公司已有产能 1.5 万吨/年，跟着扩产方案的推进，估计 2022 年产能到达 3.5 万吨/年， 2023 年到达 5 万吨/年，成绩添加可期。

深耕高端石英资料，产品获得半导体范畴多项认证，逐步树立职业壁垒。自 1999 年设 立以来，公司一向专心于石英管的制造，是国内最大的石英管制造企业。公司近年来发力 半导体用高端石英资料，现在已获得多项认证。公司产品经过了日本东京电子株式会社（TEL） 官方认证，成为全球第三家、国内首家经过 TEL 高温分散范畴认证的原资料供货商；2020 年下半年又经过了美国拉姆研讨（（Lam Research）刻蚀环节的世界认证；美国运用资料 （AMAT）认证也获得阶段性效果，日本及国内其他世界知名半导体厂商认证也处于快速 推进中。因为该范畴认证技能难度大、门槛高、程序杂乱等特色，短期内难以有新的进入 者。

跟着公司高纯砂市占率提高，以及半导体范畴认证打破，公司营收安稳添加，ROE 连 续四年超 10%且继续添加。收入端：公司 2019/2020/2021 年营收别离为 6.2/6.5/9.6 亿 元，同比添加-1.73%/3.7%/48.8%。2019 年营收下降系受到光伏退补政策影响，国内新 长脸伏装机量下降，另单晶硅片迅速代替多晶硅片，导致公司多晶用石英坩埚营收下降 60.09%。2021 年营收完结爆发添加首要系：（1）高纯石英砂量价齐增，产值添加 50%， 营收同比添加 110.95%，价格上涨，本钱保持低位，毛利上涨；（2）公司进入半导体高 端商场， 半导体类产品收入同比添加 101.01%。盈余端：公司盈余才能全体安稳添加。19 毛利下降主因光源产品加工本钱上升，下流光纤价格下降导致光纤石英制品价格下降， 20 年毛利下降主因光源外销收入下降，光纤价格进一步下降导致。据此，公司活跃调整营 收结构，扩展半导体范畴营收占比，一起，光纤商场也迎来新一轮快速开展期，公司盈余 才能继续攀升。

公司全工业链布局，进军高端石英资料，毛利有望进一步提高。公司作为业界稀缺的 从高纯石英砂到电子级石英管棒类资料及下流石英器材全工业链布局的优质企业，具有全 工业链优势。本钱端：公司自产石英制品原资料高纯石英砂，本钱有望进一步下降。收入 端：跟着下流光伏职业的高速添加，高纯石英砂的供给短缺估计构成价格添加。另外，半 导体范畴石英制品附加值高，跟着公司认证的继续打破，营收结构将继续调整，毛利有较 大的添加空间。

公司继续推进高纯石英砂研制，不断完善工艺，国产高纯石英砂有望进一步完结进口 代替。海外尤尼明、TQC 等长时间占有全球较高商场比例，国内高端产品用石英砂多从尤尼 明进口。跟着国内双碳方针的继续推进，新动力范畴全工业链竞赛力不断提高。现在 3N 和 4N 石英砂现已完结国产化，石英股份出产的光伏级高纯石英砂现已到达 4N8 水平，与 尤尼明 IOTA-规范产品纯度相同。跟着公司除杂技能与产品安稳性的提高，高纯石英砂实 现国产代替是开展趋势。

5.2 菲利华：军用石英纤维仅有供货商，石英玻璃资料专家

公司是石英玻璃龙头企业，产品线丰厚，在半导体、航空航天、光通讯及光伏等高科 技范畴运用广泛。公司产品品种极其丰厚，首要包含：（1）半导体范畴：半导体制程分散、 氧化、堆积、蚀刻工艺中石英法兰、分散管等制品用资料石英锭、石英筒和光掩膜基版的 首要基材组成石英锭；（2）航空航天范畴：可作航空航天飞行器要害部位的结构增强、透 波、隔热资料的石英纤维；（3）光通讯：光纤预制棒制造和预制棒拉纤时的支撑资料石英 棒、管；（4）光学：用作高端光学范畴的透镜、棱镜，TFT-LCD 高清显示器的组成石英 玻璃资料。

在半导体、航空航天、光通讯及光学等多项事务驱动下，公司营收连年添加，盈余能 力安稳提高。收入端：公司 2017-2021 年的营收为 5.5 /7.2/7.8/8.6/12.2 亿元，归母净利 润为 1.2 /1.6 /1.9 /2.4 /3.7 亿元,CAGR 别离到达 22.04%和 32.51%，2021 年公司营收 同比添加 41.68%，首要系（1）半导体范畴消费类电子产品需求旺盛，世界半导体职业景 气量继续上扬，商场需求规划快速扩展，半导体用石英资料营收增幅显着；（2）国家航空 航天事业的高速开展带动了石英玻璃纤维需求量的快速添加。盈余端：公司毛利与净利稳 定添加，ROE 水平保持在 12%以上。总体来看，公司事务结构合理，管理才能强，各项费 用操控较好，2021 年管理费用率和出售费用率显著下降，规划效应凸显，净利率继续添加。2018 年毛利小幅下降首要系境外产品毛利下降。2019 年和 2020 年权益乘数与总财物周 转率均小幅下降导致 ROE 稍微下降。

公司是全球少量几家具有石英纤维批量产能的制造商之一，我国航空航天等国防军工 范畴仅有的石英纤维供货商。公司继续开发运用在航空航天与海洋配备范畴的功用资料石 英玻璃纤维系列产品，延伸石英玻璃纤维工业链，拓宽石英玻璃纤维立体织造、石英玻璃 纤维增强复合资料制造范畴。公司立足于高功用石英玻璃纤维和低本钱机织物的技能特色 和优势，开展了先进结构与功用一体化防隔热复合资料和高绝缘石英玻璃纤维复合资料的 研制工作。2021 年，公司二个类型的复合资料产品研制成功并经过了相关试验的查核；另 有多个类型高功用复合资料项目在研制中。依据《2021 我国航天》白皮书，未来五年，中 国将敞开全面建造航天强国新征程，作为国内军工范畴仅有石英纤维供货商，公司必将率 先受益。

公司已获得多项世界与国内半导体设备厂商认证，驱动公司海内外事务同步添加。从 海外来看，公司的半导体用气熔石英玻璃资料经过了日本东京电子株式会社（TEL）、泛林 研制（Lam Research）、运用资料公司（AMAT）三大世界半导体原厂设备商以及日立高 新技能公司的认证，公司境外事务有望提高。从国内来看，公司电熔石英玻璃资料研制成 功并得到认可，上海石创的石英玻璃制品经过中微半导体设备（上海）股份有限公司认证。在半导体自主可控国产化的国家政策支持下，公司国内事务有望获得更大打破。

5.3 凯德石英：本乡石英制品龙头，半导体国产化开局人

公司深耕石英制品二十五载，已成为国内职业领头人。公司成立于 1997 年，主营事务 为半导体和光伏用石英制品的研制、出产和出售，包含石英仪器、石英管道、石英舟等， 21 年半导体和光伏范畴事务别离占比 74.7%和 23.8%。从人员来看，技能人员对石英制品 类技能密集型职业至关重要，公司深耕职业 25 年，培养和堆集很多石英制品加工人才。公 司现有研制人员 39 人，出产人员 143 人，位居职业前列。从技能来看，公司技能水平领 先，有 12 项发明专利，稳居职业第一梯队。

受半导体和光伏职业驱动，公司成绩稳步提高，盈余才能较为安稳。收入端：公司 2017-2021年营收从0.91亿元添加至1.66亿元，归母净利润从0.12亿元添加至0.4亿元， CAGR 别离为 16.2%和 35.1%。主因近年半导体职业回暖以及光伏工业规划不断扩展，双 轮驱动下公司成绩稳步提高。盈余端：公司毛利率、净利率相对平稳，盈余才能安稳。19 年公司光伏事务占比提高 25.03%，而光伏毛利率比半导体毛利率低 8.41%，因而毛利下 降；20 年因为履行新收入原则，调整运费包装费至营业本钱，毛利下降；21 年毛利上升系 公司高毛利的半导体产品营收占比上升 19.9%，拉升全体毛利。而 19-21 年净利继续上涨 系因公司利息收入添加，财务费用操控较好。20 与 21 年 ROE 下降首要系总财物周转率下 降。

公司上市助力高端产品线产能落地，推进成绩安稳添加。2021 年我国集成电路产值同比添加 33.3%，估计我国半导体商场坚持高添加。2020 年公司产 能运用率到达 111.57%，产能缺乏成为制约公司进一步拓宽商场的首要阻止。公司募投 5 亿元建造高端石英制品出产线项目，达产后估计可构成年产高端石英制品 10.7 万件/年的 新增产能，从 2023 年起 2.14 万件/年的产能开释将进一步增强公司产品的商场供给才能， 满意下流商场日益添加的需求一起增强公司营业收入与中心竞赛力。（陈述来历：未来智库）

公司为国内首家经过中芯世界 12 英寸零部件认证的石英制品企业，“国产代替”助力 成绩添加。公司成立于 1997 年，专心于技能立异和产品研制，2020 年成为国内首家经过 中芯世界 12 英寸零部件认证的石英制品企业，处理了中芯世界石英零部件国产代替的要害 问题，完结了“零”的打破。此外，公司现在具有较多待认证产品，产品涉及半导体工艺 中的氧化分散、热处理、薄膜等各项环节，咱们以为跟着认证进程的推进及公司技能团队 的继续研制，公司或将成为石英制品范畴高端产品国产化开局人。

5.4 三孚股份：专心精细化工，高纯四氯化硅助力循环经济

公司位列精细化工范畴前列，首要出产化工中间体，构成了较为完善的循环经济模式。公司首要产品及运用范畴为：（1）三氯氢硅：制造多晶硅及硅烷偶联剂，其间多晶硅可作 光伏电池、半导体资料与光导纤维等；硅烷偶联剂首要用于外表处理剂、无机填充塑料、 特种橡胶粘合促进剂等范畴；（2）氢氧化钾：可组成碳酸钾、高锰酸钾及其他钾盐等，其 在化工、食品、医药、农业、轻工等职业具有广泛运用；（3）硫酸钾：用作农业上的钾肥 和硫基氮磷钾复合肥，也可用于工业玻璃，染料，香料，医药等职业。（4）高纯四氯化硅：首要运用于光纤预制棒制造。公司树立了科学的循环经济体系，使各个出产体系之间发生 的副产品及余能余热充分运用，内部树立低消耗、低排放、高效率的循环开展经济体系， 完结整个出产进程质料运用高效化、动力消耗节省化，污染物排放最小化，然后下降产品 出产本钱，提高发行人的经济和环保效益。

公司营收安稳添加，盈余才能逐步上升。收入端：公司 2017-2021 年营收别离为 10.7/11.0/11.6/10.1/16 亿元，CAGR 到达 10.58%，添加较为安稳。2020 年营收小幅下 降系疫情影响，运输受限，三氯氢硅产销量下降。公司 2021 年营收大幅添加首要系（1） 公司高纯四氯化硅二期 2 万吨新增产能投料开车，销量大幅添加；（2）2021 年以来，多 晶硅职业景气量上升，多家多晶硅出产企业规划新建、扩产项目，然后对三氯氢硅、工业 硅等产品需求大幅提高，一起受上游金属硅粉价格动摇等要素影响，三氯氢硅产品在 2021 年价格动摇较大，均价提高。盈余端：2018 与 2019 毛利下降首要系原资料氯化钾价格上 升，2020 毛利下降首要系依据新收入原则，公司出售费用重分类至营业本钱。2021 年毛 利全体上升是因为（1）国内外对光纤光缆需求添加，对高纯四氯化硅产品需求添加，然后 促进高纯四氯化硅产品价格上涨趋；（2）三氯氢硅价格上升，公司全体盈余才能提高。

公司打破高纯四氯化硅提纯技能，产品可以到达 9N 等级，高端芯棒出产原资料完结 进口代替。光纤预制棒属于技能密集型、高附加值产品，其出产技能最初首要把握在日本、 美国等国外企业。近年来，跟着精馏技能的提高，公司已具有将三氯氢硅的副产品一般四 氯化硅制成 9N 高纯四氯化硅的才能，产品成功销往欧洲。公司高纯四氯化硅现在在我国 职业界商场占有率较高，尤其是在高端芯棒出产方面，已完结对原资料要求较为苛刻的 PCVD 芯棒出产工艺的规划化供给，逐步完结进口代替。跟着“宽带我国”政策的不断深 化，5G 带动光纤宽带布置规划扩展，作为光纤预制棒原资料的高纯四氯化硅的需求将继续 添加，国产化率也将进一步提高。