石英玻璃是以天然結(jié)晶石英（水晶或高純硅石）或硅化合物為原材料，通過在潔凈的環(huán)境中經(jīng)高溫熔制而成。石英玻璃包括天然和合成兩大類，天然石英玻璃純度一般在99.9%以上，合成石英玻璃純度一般在99.9999%以上。純度是石英玻璃材料最重要的參數(shù)，是保證石英玻璃具備優(yōu)良性能的核心。
石英玻璃具有耐高溫、低膨脹系數(shù)、耐熱震性、化學(xué)穩(wěn)定性好、電絕緣性好、透光性好等優(yōu)點(diǎn)，具有“玻璃王“的稱號(hào)。由于其特殊的物理化學(xué)特性，石英玻璃材料被廣泛運(yùn)用于航空航天、軍事、半導(dǎo)體、光通訊、太陽能等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中具有不可替代的作用。
表1 石英材料高端應(yīng)用領(lǐng)域
1、石英材料在軍工和航空領(lǐng)域的應(yīng)用
在航空領(lǐng)域，石英玻璃材料主要用于制作透波增強(qiáng)材料，包括機(jī)載雷達(dá)罩、導(dǎo)彈雷達(dá)罩、干擾電磁發(fā)射窗口等。
雷達(dá)罩是隨著雷達(dá)行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，其主要功能有：1）保證機(jī)載雷達(dá)天線系統(tǒng)工作不受環(huán)境干擾，避免雷達(dá)天線在惡劣飛行環(huán)境中受到損壞；2）機(jī)載雷達(dá)天線罩具有透過電磁波的作用，是雷達(dá)天線系統(tǒng)的電磁窗口；3）機(jī)載雷達(dá)天線罩通常設(shè)計(jì)成流線型或卵形，具有改善飛機(jī)氣動(dòng)外形的作用。雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展使其天線罩對(duì)力學(xué)性能和透波性能要求越來越高，而材料是雷達(dá)罩性能的關(guān)鍵決定性因素，力學(xué)性能和介電性能是雷達(dá)罩材料的關(guān)鍵參數(shù)。常用的雷達(dá)罩增強(qiáng)纖維材料主要有玻璃纖維、高硅氧玻璃纖維、石英玻璃纖維、凱夫拉以及Spectra等。
圖1 戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)罩
在上述材料中，石英纖維是高性能機(jī)載天線罩最常用的增強(qiáng)纖維，它電絕緣性和隔熱性能優(yōu)良，與酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂都有很好的兼容性，并且具有彈性模量隨溫度升高而增加的罕見特性；介電性能十分優(yōu)異，ε值和tanδ值在玻璃纖維中最低，并且在較寬的頻帶范圍內(nèi)基本不變化；再加上低密度、不吸濕性和優(yōu)秀的機(jī)械性能，使得石英纖維在實(shí)際中得到大量應(yīng)用，如美國F-15戰(zhàn)斗機(jī)鼻椎天線罩都采用了石英纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂復(fù)合材料作為夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮，F(xiàn)-22等最新型戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)罩也都選用了寬頻性能極佳的石英玻璃纖維。
表2 機(jī)載雷達(dá)天線罩常用透波纖維及性能
隨著世界一流軍隊(duì)建設(shè)目標(biāo)的提出，以及J-20、Y-20等新一代軍機(jī)列裝進(jìn)度加快，航空裝備產(chǎn)業(yè)鏈景氣度有望進(jìn)一步提升。雷達(dá)罩作為軍機(jī)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其需要將隨著軍機(jī)需求的增長而快速增長。
根據(jù)《2016中國的航天》白皮書，我國將航天事業(yè)作為國家戰(zhàn)略的重要組成部分，歷來高度重視。未來五年，我國還將繼續(xù)推進(jìn)載人航天、月球探測(cè)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)、新一代運(yùn)載火箭等重大工程，并啟動(dòng)一批新的重大科技項(xiàng)目和工程項(xiàng)目。
圖2 航天飛船返回大氣層
從近年來看，我國航天發(fā)射的次數(shù)穩(wěn)步增加，未來有望保持年均20次以上。石英棉、石英布以及石英紗作為航天飛行器隔熱、耐高溫部件的重要原材料，未來需求有望隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展，保持穩(wěn)定的增長。
2、石英材料在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用
石英材料是半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中的重要材料，其質(zhì)量、加工精度直接影響半導(dǎo)體產(chǎn)品的成品率。在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中，石英材料典型的應(yīng)用有：石英坩堝用于硅單晶制造、石英玻璃鐘罩用于光刻工程、石英管制作的石英舟石英支架用于IC外延、擴(kuò)散和光刻工程等。
圖3 全球及亞太地區(qū)半導(dǎo)體銷售情況（十億美元）
2017年全球半導(dǎo)體銷售額有望達(dá)到3970億美元，同比增速達(dá)到17%。同時(shí)，我國作為半導(dǎo)體消費(fèi)大國，2017年前三季度半導(dǎo)體銷售額達(dá)到955億美元，同比增速達(dá)到24%，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)較高的景氣度。
按照每1億美元半導(dǎo)體消耗50萬美元石英玻璃材料的比例估算，2017年，全球半導(dǎo)體領(lǐng)域石英玻璃材料市場(chǎng)規(guī)模超過20億美元。
圖4 我國集成電路制造業(yè)銷售額
在市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L的同時(shí)，國家業(yè)高度重視我國半導(dǎo)體自主率不足的問題，2015年我國半導(dǎo)體自給率僅為13.5%左右?！秶壹呻娐樊a(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》提出大力發(fā)展我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，并提高關(guān)鍵設(shè)備和材料的國產(chǎn)化率。隨著我國成為半導(dǎo)體制造大國，石英材料國產(chǎn)化將提高更加廣闊的發(fā)展空間。
3、石英材料在通信領(lǐng)域的應(yīng)用
在光通訊領(lǐng)域，石英玻璃材料主要用于生產(chǎn)制作光纖預(yù)制棒、預(yù)制棒生產(chǎn)支撐材料以及光纖拉絲用支撐材料等。
2017年前三季度，我國新增光纜長度564萬公里，同比增速達(dá)到42%。在需求量增長的同時(shí)，光纖價(jià)格也開始上漲，中國聯(lián)通2017年集采價(jià)格增幅接近20%。2016年，我國發(fā)布了國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱，指出了到2020年光纖入戶用戶占總寬帶用戶的比率提升至80%，固定寬帶家庭普及率提升到70%，移動(dòng)寬帶用戶普及率提升至85%，在上述規(guī)劃指引下，我國光纖產(chǎn)業(yè)有望在十三五期間將保持持續(xù)、高速增長。
圖5 我國光纖光纜長度
隨著5G發(fā)展的不斷推進(jìn)，5G建設(shè)將進(jìn)一步拉動(dòng)對(duì)光纖的需求。除了我國實(shí)施寬帶中國戰(zhàn)略加強(qiáng)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)外，美國、德國、法國、西班牙、印尼等國家也起動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，光纖的需求量進(jìn)一步擴(kuò)大。全球主要國家的光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)導(dǎo)致光纖持續(xù)供不應(yīng)求，國際市場(chǎng)光纖價(jià)格已超過12美元/芯公里，價(jià)格持續(xù)上漲。全球光纖市場(chǎng)正處于量價(jià)齊升的發(fā)展機(jī)遇期。
圖6 2017-2022 年全球光纖光纜供貨量與需求量預(yù)測(cè)
未來五年，全球光纖需求量有望持續(xù)保持增長，2018年，有望達(dá)到5.62億芯公里。我國作為全球光纖的主要生產(chǎn)國和消費(fèi)國，光纖需求和增速有望超過全球增速。公司作為光通信領(lǐng)域石英材料的優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，有望充分受益于光纖產(chǎn)業(yè)的高景氣度。
4、我國高端石英材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
石英玻璃行業(yè)具有較高的門檻，是氣煉熔制技術(shù)、真空電熔技術(shù)、連熔連拉熔制技術(shù)等多種技術(shù)交叉的綜合學(xué)科，對(duì)技術(shù)有較高的要求，目前也僅有美國、德國、法國、日本、英國、中國等少數(shù)國家能夠大量生產(chǎn)石英玻璃。石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)的高技術(shù)門檻使得整個(gè)石英玻璃材料市場(chǎng)被邁圖、賀利氏、超精石英等少數(shù)幾家企業(yè)所主導(dǎo)。
表3 國外石英材料相關(guān)企業(yè)
我國石英玻璃產(chǎn)業(yè)起步于1957年，基于國防建設(shè)的需要，石英玻璃被列入12年科技發(fā)展規(guī)劃中；1957年至1966年，我國石英玻璃產(chǎn)業(yè)以生產(chǎn)工藝研究為主；1967年至1977年，各個(gè)品種相繼形成規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模；1978年改革開放以后，通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)、自主創(chuàng)新等方式，我國石英玻璃產(chǎn)業(yè)開始快速發(fā)展，部分產(chǎn)品和技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
表4 國內(nèi)石英材料相關(guān)企業(yè)
但與國際先進(jìn)的石英廠家相比，我國企業(yè)還存在材料純度不夠高、產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定等缺點(diǎn)，與國際先進(jìn)水平還存在一定的差距。尤其是在半導(dǎo)體領(lǐng)域，我國產(chǎn)品的使用有限。向半導(dǎo)體和高端應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)張將會(huì)是我國石英玻璃企業(yè)發(fā)展的重要方向。
來源：國海證券、廣發(fā)證券相關(guān)研報(bào)
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