建筑材料行業(yè)高純石英砂專題分析好砂難求行業(yè)景氣持續(xù)向上

建筑材料行業(yè)高純石英砂專題分析-好砂難求行業(yè)景氣持續(xù)向上1-高純石英砂的界定及應(yīng)用高純石英砂：“三五”個(gè)九高純石英指SiO2純度較高（純度一般99.9%）、雜質(zhì)元素含量極低的石英及其產(chǎn)品，是硅產(chǎn)業(yè)高端產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)，性能上看，高純石英砂具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性、高絕緣耐壓能力和極低的體膨脹系數(shù)，被廣泛應(yīng)用于新一代信息技術(shù)、新材料產(chǎn)業(yè)、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。行業(yè)通常采用N來(lái)代表石英砂中SiO2的純度，例如含量90%以上即為1N，99%以上即為2N，99.9%以上即為3N，以此類推。3N以上即為高純石英，3N及4N產(chǎn)品均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，其中99.998%以上的4N8產(chǎn)品代表石英砂最高等級(jí)，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體制造等高端領(lǐng)域?？v觀全球，生產(chǎn)高純石英砂的企業(yè)不多，國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)更是屈指可數(shù)。美國(guó)尤尼明（Unimin）在全球高端

（4N8及以上）石英砂市場(chǎng)一家獨(dú)大，對(duì)高純石英砂的價(jià)格擁有主導(dǎo)權(quán)，其生產(chǎn)的高純石英產(chǎn)品純度被全球公認(rèn)為高純石英砂的標(biāo)準(zhǔn)（含有20ppm的標(biāo)準(zhǔn)雜質(zhì)）。高純石英工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：總體和局部均有要求進(jìn)一步，高純度石英的定義很大程度上取決于其最終應(yīng)用。太陽(yáng)能硅市場(chǎng)，主要雜質(zhì)在于硼和磷的含量；石英玻璃市場(chǎng)，例如燈管，要求石英原材料Al濃度低于2x10^-5，用于單晶硅生產(chǎn)的坩堝制造商（半導(dǎo)體中使用的材料）需要≤17ppm的最高純度水平，用于光伏電池制造的坩堝生產(chǎn)商的純度標(biāo)準(zhǔn)為≤20ppm。價(jià)格方面，產(chǎn)品的價(jià)格與純度關(guān)聯(lián)緊密,低端產(chǎn)品二氧化硅含量為99.5%~99.99%(2N~4N),價(jià)格在600~800元/噸。中端產(chǎn)品的純度在99.995%~9.999%(4N~5N)，產(chǎn)品價(jià)格約為30000元/噸，而高端的5N以上的高純石英砂價(jià)格在60000元/噸，且市場(chǎng)供不應(yīng)求。高端產(chǎn)品主要應(yīng)用與半導(dǎo)體及光伏光伏和半導(dǎo)體領(lǐng)域需求近年快速增長(zhǎng)，但純度等級(jí)在4N5（SiO2=99.995%）以上的高端產(chǎn)品產(chǎn)能較少（主要用于制造石英坩堝、石英管、石英棒、石英舟和石英錠）。其中，石英坩堝內(nèi)涂層對(duì)高純石英砂純度要求更高，純度等級(jí)需要達(dá)到4N8（SiO2=99.998%），而石英坩堝外涂層、石英管、石英棒、石英舟和石英錠等產(chǎn)品則需達(dá)到4N5。半導(dǎo)體級(jí)產(chǎn)品主要由國(guó)外廠商壟斷，光伏級(jí)產(chǎn)品已有國(guó)產(chǎn)替代。賀利氏、邁圖、信越石英等占據(jù)了中國(guó)大部分光纖半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)，光纖芯棒以及套管的制造原材料主要由尤尼明壟斷。截至2021年的數(shù)據(jù)顯示，在光伏石英坩堝領(lǐng)域，憑借著價(jià)格優(yōu)勢(shì)，我國(guó)企業(yè)已占據(jù)絕大部分的市場(chǎng)份額；在半導(dǎo)體石英坩堝領(lǐng)域，伴隨著國(guó)外半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)移至國(guó)內(nèi)，以及國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片廠商的蓬勃發(fā)展，作為其重要配套原輔料供應(yīng)行業(yè)，石英坩堝制造領(lǐng)域獲得了較快的發(fā)展，產(chǎn)品正逐漸實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。高純石英砂的制備：天然法為主高純石英的制備方法主要有3大類，分別為天然水晶粉磨加工、石英礦物深度提純及用含硅化合物化學(xué)合成。由于天然水晶資源逐漸枯竭，而化學(xué)合成法缺點(diǎn)較多，難以大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，以脈石英、石英巖和石英砂巖等石英礦物替代水晶生產(chǎn)高純石英砂為現(xiàn)在的主流方法。高純石英砂生產(chǎn)與礦源的品質(zhì)密切相關(guān)，技術(shù)難點(diǎn)在于雜質(zhì)的去除。高純石英砂過(guò)去主要由水晶進(jìn)行加工提純，但考慮到水晶稀缺性及價(jià)格昂貴，20世紀(jì)80~90年代，美、日、德等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家采用脈石英、花崗巖石英加工高純石英砂。具體工藝看，整個(gè)提純過(guò)程可概括為預(yù)處理、物理處理和化學(xué)處理三個(gè)過(guò)程，具體為采用破碎、磨礦、篩分、磁選、酸洗、氯化焙燒等多種選礦方法。但是，考慮到技術(shù)水平及工藝差異，不同企業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)存在較大差異。2-從全球高純石英礦床分布看行業(yè)供給美國(guó)斯普魯斯派恩為目前主要來(lái)源放眼全球，共有15處礦床，其中，有生產(chǎn)礦山的8處，尚未開采生產(chǎn)的7處。全球儲(chǔ)量共探明2814.7萬(wàn)噸，其中已經(jīng)生產(chǎn)的礦上合計(jì)探明儲(chǔ)量為1842萬(wàn)噸。美國(guó)斯普魯斯派恩礦床是國(guó)際上公認(rèn)的儲(chǔ)量最大、品質(zhì)好的高純石英原料礦，規(guī)模超過(guò)1000萬(wàn)噸，由TQC和矽比科持有。印度高純石英原料礦情況印度擁有大量的高純石英原料的礦床，主要分布于自于古吉拉特邦、拉賈斯坦邦、西孟拉邦，安德拉邦等地區(qū)。拉賈斯坦邦的多家小型開采公司為印度高純石英原料礦主要供應(yīng)商。2018年印度全年石英產(chǎn)量為395.1萬(wàn)噸，而高純石英原料產(chǎn)量?jī)H為3.1萬(wàn)噸；不過(guò)隨著拉賈斯坦邦和古吉拉特邦地區(qū)采用更先進(jìn)的采礦設(shè)備，加大礦區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，印度有潛力成為高純石英原料礦的主要供應(yīng)商。各礦床品質(zhì)有差異——尤尼明“一家獨(dú)大”斯普魯斯派恩礦床礦石（世界上最純凈）的主要造巖礦物為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、白云母，幾乎不含鎂鐵質(zhì)礦物，礦業(yè)權(quán)由挪威TQC和比利時(shí)矽比科全資子公司矽比科北美公司(前身為尤尼明)持有。截至2020年8月，TQC擁有的高純石英原料資源量大于1000萬(wàn)噸；矽比科的保有資源量可滿足數(shù)十年的開采。從截至21年1月的數(shù)據(jù)看（包括控制、和探明+推斷），博維爾礦業(yè)權(quán)由艾礦產(chǎn)股份公司(I-Minerals,Inc.)持有，礦石中石英晶體的純度大于99.9%，Al2O3、Fe2O3含量均低于40×10-6，艾礦產(chǎn)探明其資源量437.8萬(wàn)噸，推斷資源量885.7萬(wàn)噸，共計(jì)1323.5萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)情況看，靈虬山脈石英礦產(chǎn)權(quán)由湖北省蘄春縣靈虬山石英礦床持有，湖北省基本建設(shè)委員會(huì)探明脈石英儲(chǔ)量387.4萬(wàn)噸，礦石幾乎全由石英組成，礦石SiO2純度＞99.35%，Al2O3＜0.22%，F(xiàn)e2O3＜0.02%，礦山的設(shè)計(jì)礦山規(guī)模為年采1.5萬(wàn)噸礦石（21M1論文數(shù)據(jù)）。對(duì)比看，我們認(rèn)為美國(guó)主導(dǎo)高純石英市場(chǎng)關(guān)鍵在于礦資源的品質(zhì)優(yōu)異。國(guó)內(nèi)的礦床品質(zhì)距美國(guó)、澳洲的有較大差距，因此雖然國(guó)內(nèi)礦床探明儲(chǔ)量不小，加之國(guó)內(nèi)勘探技術(shù)和提純技術(shù)發(fā)展相對(duì)較晚，同時(shí)不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ诟髟刂笜?biāo)要求不一，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)公司如石英股份原材料主要來(lái)源于海外。3-需求展望新興產(chǎn)業(yè)需求增長(zhǎng)較快，主要集中在亞洲全球需求不斷增長(zhǎng)，光伏&半導(dǎo)體帶動(dòng)國(guó)內(nèi)需求2012-2019年，全球高純石英消耗量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域上看，主要是用于半導(dǎo)體、光通訊、光伏、電光源領(lǐng)域需求增加，從區(qū)域上看，亞洲的需求增速較快。據(jù)WSTS、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院、建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所數(shù)據(jù)，2012年全球消費(fèi)高純石英73.35萬(wàn)噸，其中半導(dǎo)體領(lǐng)域45.36萬(wàn)噸(61.84%)，光通訊領(lǐng)域消費(fèi)8.79萬(wàn)噸(11.98%)，光伏領(lǐng)域消費(fèi)6.67萬(wàn)噸(9.09%)、電光源領(lǐng)域消費(fèi)2.92萬(wàn)噸(3.98%)、其他領(lǐng)域消費(fèi)9.61萬(wàn)噸(13.10%)，用于半導(dǎo)體、光伏、光通訊、電光源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域約占消費(fèi)量的87%。2019年全球消費(fèi)高純石英121.44萬(wàn)噸，其中用于電光源領(lǐng)域消費(fèi)4.74萬(wàn)噸(3.90%)、半導(dǎo)體領(lǐng)域消費(fèi)79.30萬(wàn)噸(65.30%)，光伏領(lǐng)域消費(fèi)14.52萬(wàn)噸(11.93%)，光通訊領(lǐng)域消費(fèi)17.97萬(wàn)噸(14.80%)，其他領(lǐng)域消費(fèi)4.91萬(wàn)噸(4.04%)，半導(dǎo)體、光伏、光通訊、電光源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域約占消費(fèi)量的96%。區(qū)域上看，亞洲消費(fèi)量由2012年31.37萬(wàn)噸增長(zhǎng)到2019年的62.53萬(wàn)噸，2019年在全球高純石英消費(fèi)中占51.49%，根據(jù)Fact.MR估計(jì)，中國(guó)和日本占亞太地區(qū)高純石英砂總消費(fèi)量的65%左右，主要是由于對(duì)太陽(yáng)能光伏和半導(dǎo)體制造的大量投資。高純石英砂是半導(dǎo)體集成電路行業(yè)重要的戰(zhàn)略性核心原材料之一，各工序中使用的高純石英材料主要包括硅片制造環(huán)節(jié)拉制單晶硅棒的石英坩堝、晶圓制造環(huán)節(jié)石英玻璃擴(kuò)散管以極擴(kuò)管配套的石英法蘭、石英玻璃爐管、石英舟等石英玻璃器具、芯片制造環(huán)節(jié)光刻、刻蝕和薄膜沉淀使用的光掩膜基板等。光伏領(lǐng)域高純石英多用于多晶硅、單晶硅光伏生產(chǎn)用的擴(kuò)散管、承載器及電弧法坩堝等石英制品。全球需求不斷增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)高端需求主要靠進(jìn)口2021年全球高純石英出口量19.05萬(wàn)噸，其中德國(guó)出口量6.56萬(wàn)噸，約占全球總出口量34%，是全球第一大高純石英出口國(guó)，其出口金額達(dá)15.5億美元，主要出口到中國(guó)(5.09萬(wàn)噸)；美國(guó)為第二大出口國(guó)，2021年高純石英出口5.06萬(wàn)噸，占全球27%，出口日本1.9萬(wàn)噸（占37.5%）。高純石英產(chǎn)品出口單價(jià)相差懸殊，近年漲幅較大；美國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)等國(guó)主要出口高純石英深加工產(chǎn)品，出口單價(jià)較高。2021年，日本36234.82美元/噸、美國(guó)22437.27美元/噸、瑞士12098.33美元/噸、德國(guó)23643.70美元/噸、馬來(lái)西亞19317.66美元/噸，挪威10331.24美元/噸，相對(duì)2019年日、美、德出口單價(jià)漲幅分別為24.5%、6%、79.7%。國(guó)內(nèi)進(jìn)口情況看，2020&2021年我國(guó)進(jìn)口高純石英總量較2017-2019年有所減少；2021年單價(jià)上升較快且進(jìn)口量較20年也有所增加，我們認(rèn)為主要系光伏級(jí)高純石英砂需求增加所致（對(duì)于高端產(chǎn)品國(guó)內(nèi)目前并沒(méi)有與之匹配的石英砂礦源）。石英坩堝國(guó)產(chǎn)化顯著，光伏級(jí)石英制品需求高增石英坩堝為單晶硅生產(chǎn)所需耗材中產(chǎn)量較大、產(chǎn)值較高的產(chǎn)品類別。近幾年來(lái)，我國(guó)石英制品行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步較為明顯，尤其是石英坩堝技術(shù)水平與國(guó)外企業(yè)產(chǎn)品的差距逐步縮小，在坩堝尺寸、純度、拉晶時(shí)間和拉晶次數(shù)等方面均取得顯著進(jìn)步。在光伏石英坩堝領(lǐng)域，憑借著價(jià)格優(yōu)勢(shì)，我國(guó)企業(yè)已占據(jù)絕大部分的市場(chǎng)份額；在半導(dǎo)體石英坩堝領(lǐng)域，伴隨著國(guó)外半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)移至國(guó)內(nèi)，以及國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片廠商的蓬勃發(fā)展，作為其重要配套原輔料供應(yīng)行業(yè)，石英坩堝制造領(lǐng)域獲得了較快的發(fā)展，產(chǎn)品正逐漸實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。石英坩堝主要應(yīng)用在硅棒的拉制過(guò)程中，從使用壽命上看，石英坩堝壽命理想狀態(tài)400多小時(shí)，較差情況為300小時(shí)左右。因此石英坩堝更換周期較短，屬于消耗性產(chǎn)品，下游需求量大。從上市公司的經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)看，2021年石英股份光源、光伏和光纖半導(dǎo)體行業(yè)收入約各占33%，其中光伏行業(yè)實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入3.19億元，同比增加108.5%。21年石英股份光伏相關(guān)業(yè)務(wù)的毛利率在各業(yè)務(wù)中較高、提升最為明顯，反映短期我國(guó)光伏行業(yè)需求處高景氣。石英砂及坩堝價(jià)格水漲船高20年以來(lái)，高純石英砂價(jià)格逐步攀升，尤其當(dāng)行業(yè)對(duì)硅料有降價(jià)預(yù)期階段，高純石英漲價(jià)幅度明顯提升。國(guó)產(chǎn)高純石英砂由去年年中的5萬(wàn)元/噸漲至23年3月的14萬(wàn)元/噸，由于海外長(zhǎng)單多數(shù)被鎖定，國(guó)內(nèi)unimin高純石英砂的代理商為北京雅博，我們認(rèn)為目前國(guó)內(nèi)進(jìn)口高純石英砂為邊際定價(jià)，且更為緊缺，漲幅較國(guó)產(chǎn)砂更大。石英坩堝方面，21H1隆基坩堝采購(gòu)均價(jià)3441元/只，目前行業(yè)32及36寸石英坩堝分別達(dá)到1.3、1.8萬(wàn)元/只。坩堝尺寸雖有變大趨勢(shì)，但更多在于石英砂漲價(jià)坩堝價(jià)格隨之水漲船高。隨著硅料產(chǎn)能不斷釋放，硅片排產(chǎn)逐月提升，我們預(yù)計(jì)后續(xù)石英砂及坩堝仍有漲價(jià)空間。4-主要相關(guān)上市公司石英股份：國(guó)內(nèi)高純石英龍頭公司是國(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)高純石英砂量產(chǎn)技術(shù)突破的企業(yè)，打破了國(guó)際廠商對(duì)高純石英砂的壟斷，公司22年擁有高純石英砂產(chǎn)能5萬(wàn)噸/年，石英坩堝產(chǎn)能4萬(wàn)噸/年，并且已于23年1月底啟動(dòng)三期項(xiàng)目（6萬(wàn)噸高純石英砂、15萬(wàn)噸半導(dǎo)體級(jí)高純石英砂、5800噸半導(dǎo)體石英制品）的建設(shè)。歐晶科技：光伏坩堝龍頭企業(yè)，優(yōu)質(zhì)原材料保障產(chǎn)品品質(zhì)立足硅產(chǎn)業(yè)，公司業(yè)務(wù)主要涉及石英坩堝、硅材料清洗以及切削液處理。在石英坩堝產(chǎn)品領(lǐng)域，公司與中環(huán)、寧夏協(xié)鑫、有研半導(dǎo)體等大中型單晶硅片生產(chǎn)商建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系；在硅材料清洗及切削液處理服務(wù)領(lǐng)域與中環(huán)股份建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系。凱盛科技：國(guó)內(nèi)首家批量生產(chǎn)合成法高純石英凱盛應(yīng)用材料（原中創(chuàng)）擬建年產(chǎn)5000噸半導(dǎo)體用二氧化硅生產(chǎn)線項(xiàng)目（投資1.87億元），我們預(yù)計(jì)23年底可建成。項(xiàng)目建成后，將形成電子級(jí)硅溶膠、半導(dǎo)體用合成二氧化硅、光伏用合成二氧化硅等產(chǎn)品生產(chǎn)能力。若以目前價(jià)格計(jì)算，在全部光伏用情況下，本項(xiàng)目有望給公司帶來(lái)收入/利潤(rùn)貢獻(xiàn)分別為5.6/1.7億元。22M10中研院和華光集團(tuán)擬與公司簽訂《股權(quán)托管協(xié)議》，委托公司對(duì)凱盛基材70%股權(quán)、太湖石英100%股權(quán)、黃山石英70%股權(quán)進(jìn)行管理，托管費(fèi)用為每家50萬(wàn)/年。江瀚新材：IPO募資擴(kuò)產(chǎn)6N級(jí)合成石英砂公司主營(yíng)為功能性硅烷（偶聯(lián)劑領(lǐng)域），為國(guó)內(nèi)功能性硅烷行業(yè)產(chǎn)品最為豐富、產(chǎn)業(yè)鏈最長(zhǎng)的生產(chǎn)廠商之一。在新能源、半導(dǎo)體、航空航天等各領(lǐng)域均有應(yīng)用。公司向產(chǎn)業(yè)鏈下游延申，在超高純6N級(jí)合成石英砂技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域另辟蹊徑，采用原料四氯化硅SiCl4和硅酸乙酯及粒徑適度的石英砂進(jìn)行合成，合成的超高純6N級(jí)石英砂的金屬離子總量＜0.1ppm，羥基含量＜60ppm（光伏坩堝標(biāo)準(zhǔn)為＜150ppm），能夠滿足高端石英應(yīng)用領(lǐng)域的指標(biāo)。菲利華：石英玻璃/纖維領(lǐng)軍企業(yè)公司為國(guó)內(nèi)外規(guī)模較大的石英材料及石英纖維制造企業(yè)，全球少數(shù)幾家具有石英纖維批量生產(chǎn)能力的制造商，主營(yíng)產(chǎn)品為石英玻璃材料和石英玻璃制品，廣泛用于半導(dǎo)體、航空航天、光