头部企业扩产意愿不强石英砂行业供给受限半导体、光伏等领域拉动需求增长

2023-12-05 10:08

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一、石英砂概述

根据观研报告网发布的《中国石英砂行业发展深度研究与投资前景预测报告（2024-2031年）》显示，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。而高纯石英砂被称为硅石，是一种透明无色的酸性矿物，由天然石英矿物经过一系列物理以及提纯工艺技术生产而成的，它是一种高纯非金属矿物原料，其物理化学性质随纯度水平进行变化，被广泛应用于光伏、半导体、光通信、高端电光源等领域。

石英材料特性

特性	细节
羟基含量	具有非常低的羟基含量。
反应性	一般用途下不具反应性，碱性溶液会有轻微侵蚀，其反应速率会随温度和溶液浓度而增加，氢氟酸能在所有温度下腐蚀石英。
渗透率	基本上不渗透绝大多数气体，但氦、氢、氘和氖会通过石英扩散，扩散速率会随着温度和压差而增加。
机械特性	具有极强的抗压性，设计抗压强度优于1.1x10^9Pa(160,000psi)。
电学特性	石英能在极高温下和宽频率范围内保持其电绝缘和微波传输特性，是电绝缘和低损耗介电特性玻璃材料的理想选择。
光学特性	紫外线截至波长、高红外透射率。
热特性	超高的抗热冲击性、极低的热膨胀系数，使其尤为适合光学平面、反射镜、炉窗和要求对热变化不灵敏的关键光学应用。

资料来源：观研天下整理

高纯石英砂产品依据SiO2纯度可分为高端（4N8）、中高端（4N5）、中端（4N）和低端（3N）4个等级，SiO2纯度分别为≥99.998%/≥99.995%/≥99.99%/≥99.9%。不同应用领域采用高纯石英产品的品质标准不同，高端应用领域对高纯石英产品的品质要求严格。

不同应用领域的高纯石英材料品质要求差别

纯度	13种杂质元素总量	应用领域	主要产品	原料划分
≥99.9%（3N）	≤1000×10−6	用于冶炼硅铁、陶瓷、研磨材料等领域	高级玻璃，电子填充料，熔炼石类，精密铸造，化工，陶瓷等。	D级矿（下等矿或下等原料）
≥99.99%（4N）	≤100×10−6	主要应用于照明、电子封装，光学工业等领域。	高温灯管、熔融石英管、石英玻璃、硅微粉、光学装置、特种石英光学玻璃等。	C级矿（中等矿或中等原料）
≥99.995%（4N5）	≤50×10−6	4N5产品可应用于石英玻璃拉管材料的制备，芯片封装用球形硅微粉，太阳能光伏以及通信工业等领域。	单晶硅坩埚、多晶硅坩埚、优质石英玻璃及制品、光导纤维及附属光电元件等。	B级矿（上等矿或上等原料）
≥99.998%（4N8）	≤20×10−6	可广泛应用于半导体、光伏、电子信息，高端电光源以及晶圆制造与芯片封装等领域。	CZ坩埚、半导体用超高纯石英玻璃、半导体用高端石英坩埚等	A级矿（优质矿或优质原料）

资料来源：观研天下整理

二、石英砂供给市场分析

1、石英砂供给受制于矿端优质石英矿源壁垒

目前，大部分高纯石英矿产于太古宙－元古宙黑云母片麻岩等古老变质岩系中，经历长期的变质过程，从而形成质量优异的高纯石英，高纯石英原料矿床紧缺。目前，全球已发现16处高纯石英原料矿床，其中9处矿床已经在生产，6处正在勘探中，1处停产。根据数据，2019年，全球高纯石英存储量下降至7287万吨。

全球高纯石英原料矿床的资源分布及开发现状

国家/地区	矿床	类型	矿业公司	资源量/万吨	开发利用现状
美国北卡罗莱纳州	斯普鲁斯派恩	白岗岩型	挪威石英股份公司	>1000	生产
美国北卡罗莱纳州	斯普鲁斯派恩	白岗岩型	矽比科北美公司	-	生产
美国爱达荷州	博维尔	风化残积型	艾矿产股份公司	探明：437.8；	勘探
美国爱达荷州	博维尔	风化残积型	艾矿产股份公司	推断：885.7	勘探
挪威诺尔兰郡	德拉格	伟晶岩型	挪威石英股份公司	26.7	生产
挪威霍达兰郡	内索登	热液脉石英型	挪威北欧石英股份公司	控制：189.9；	勘探
挪威霍达兰郡	内索登	热液脉石英型	挪威北欧石英股份公司	推断：89.3	勘探
俄罗斯车里雅宾斯克州	克什特姆	热液脉石英型	俄罗斯石英有限责任公司	储量：136	生产
俄罗斯汉特-曼西自治区	萨兰保尔	热液脉石英型	极地石英股份公司	33	生产
澳大利亚昆士兰州	白泉	热液脉石英型	石墨烯与太阳能技术有限公司	推断：150	生产
	石英山	热液脉石英型	石墨烯与太阳能技术有限公司	预测：1400	勘探
	糖袋山	热液脉石英型	高纯石英有限公司	探明+控制：120（<70m）	勘探
	灯塔	热液脉石英型	亨特贝二氧化硅有限公司	探明+推断：183.4；	生产
	灯塔	热液脉石英型	亨特贝二氧化硅有限公司	预测：500	生产
澳大利亚维多利亚州	克雷西克	金矿尾矿型	佩特拉矿产有限公司	地表推断：100；	勘探
澳大利亚维多利亚州	克雷西克	金矿尾矿型	佩特拉矿产有限公司	地下预测：100	勘探
加拿大魁北克省	约翰比兹	热液脉石英型	PAL公司	控制：225	勘探
毛里塔尼亚努瓦迪布湾省	查米	热液脉石英型	毛里塔尼亚石英股份公司	探明：72.5	生产
毛里塔尼亚努瓦迪布湾省	乌姆阿奎尼纳	热液脉石英型	毛里塔尼亚矿产公司	预测：500-1000	停产（不确定）

资料来源：观研天下整理

同时，全球可稳定量产供应石英砂的公司主要有美国尤尼明、挪威TQC、石英公司等。其中，美国尤尼明是世界上最大的高纯石英砂生产企业，背靠美国SprucePine，提纯技术领先，几乎垄断着国际市场4N8（SiO2>99.998%）及以上高端石英砂市场。而国内石英股份于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。不过，海外高纯石英砂龙头扩产意愿不强，导致供给紧缺。

高纯石英砂主要公司梳理

公司名称	公司简介	主要产品	矿产来源
尤尼明	尤尼明是全球目前最大的高纯石英砂制造商，在全球高纯石英砂市场处于垄断地位，并在石英砂研究、开发投入等方面处于全球领先地位。	高纯石英砂系列（I0TA-CG、IOTA-4、I0TA-6、I0TA-8等），应用于半导体、光伏、光源等领域。	北卡罗纳州SprucePine矿床
挪威TQC	目前在挪威和美国经营石英矿石开采和生产，其采用的矿石主要位于美国北卡罗来纳州斯普鲁斯番的石英矿，生产的高纯石英砂销往全球市场。	高纯石英砂系列（NC4XF、NC4X、NC4AF、NC4ACG、NC4A等），广泛应用于半导体、太阳能、光纤和照明市场，以及其他要求较高的领域。	北卡罗纳州SprucePine及挪威德拉格矿床
石英股份	石英股份公司是一公司在光源、光伏、光纤、光学及半导体等领域用石英材料的市场及技术位居行业前列，是中国石英材料行业中的标杆企业。	高纯石英砂（PQE-1、PQE-1A、PQST、PQSN、PQSC、PQSF）、石英管（棒）、大口径石英扩散管、石英筒、石英锭、石英板等及多种石英器件。主要应用于光源、光伏、光纤、半导体等领域	主要以外购为主

资料来源：观研天下整理

2、我国石英砂市场低端产能为主

近年来我国石英砂产量呈现逐年上升的态势，但仍然以普通及精制石英砂为主。根据数据显示，2022年，我国石英砂产量为9407吨，其中普通石英砂的产量占比为49.7%，精制石英砂的产量占比为42.6%，高纯及超高纯石英砂的产量占比为7.7%。

数据来源：观研天下整理

三、石英砂行业需求市场分析

1、半导体、光纤等高端领域需求占比较高

石英砂主要应用于半导体、光纤、光学、光伏和电光源等领域，半导体、光纤、光学、光伏和光源行业，占比分别为65%、14%、10%、7%和4%，其中，光纤、光伏和半导体领域增长较快，是行业发展主要驱动力。

数据来源：观研天下整理

2、半导体行业高景气有助于拉动石英砂需求增长

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，光刻过程也需要光掩模板和石英钟罩。近年来，在电子信息技术快速发展环境下，我国半导体市场持续高景气，有助于拉动石英砂需求增长。根据数据显示，2022年，我国集成电路行业产量达3241.9亿块，同比下降9.8%，截止2023年1-10月产量达2765亿块，同比增长0.9%。

数据来源：观研天下整理

3、光伏新增装机量持续提升，石英砂需求有望持续增加

在单晶硅片生产流程中，石英坩埚是光伏单晶炉的关键部件，是拉制大直径单晶硅的消耗性器皿，主要用于盛装熔融硅并制成后续工序所需晶棒。目前，我国光伏发电产业进入大规模、高比例、高质量快速发展阶段，市场高景气度将刺激石英坩埚行业快速发展。根据国家能源局数据，2022年我国光伏发电新增装机容量达到8605万千瓦，截止2023年1-10月光伏新增装机容量达1.43亿千瓦,同比增长144.78%。