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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

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

1000×106

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

100×106

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

50×106

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

20×106

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

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

推断:885.7

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

推断:89.3

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

预测:500

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

地下预测:100

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

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-CGIOTA-4I0TA-6I0TA-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(NC4XFNC4XNC4AFNC4ACGNC4A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-1PQE-1APQSTPQSNPQSCPQSF)、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%。

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

数据来源:观研天下整理

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。

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%。

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%。

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%。

数据来源:观研天下整理(WYD)

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