石英行業(yè)的初始上游為石英礦石，中游為石英材料行業(yè)，下游為石英玻璃制品行業(yè)，最終產品形式主要為不同應用領域產品的耗材。
目前石英材料供求的總態(tài)勢是：普通石英供求基本平衡，需求略勝，優(yōu)質石英略有缺口，高純、超純石英貨緊價高。我國生產的普通石英、優(yōu)質乃至準高純石英可以自給，但高純、超高純石英尚需進口。石英制品行業(yè)的上游為石英礦石、石英砂和石英玻璃材料制造業(yè)。
▲石英行業(yè)產業(yè)鏈
石英市場的價值量集中在光纖及半導體領域。而在電光源和光伏領域，生產門檻較低，國內廠商眾多，產品競爭激烈，產業(yè)價值逐步走低。在集成電路和光纖應用領域，外資企業(yè)主導整個產業(yè)鏈，從上游原材料到下游制品均設置了較高的進入壁壘。國產石英生產商急需突破技術壁壘和認證封鎖。
▲半導體石英行業(yè)產業(yè)鏈上下游重要公司
1.石英材料同行競爭格局：高端石英材料國產化率急需提升
光纖半導體市場對石英材料的純凈度、規(guī)格精度、質量穩(wěn)定性要求高，國內大部分石英制品生產企業(yè)不具備生產高純石英砂及電子級石英制品的能力。目前國內光纖半導體廠商仍以向外企業(yè)進口石英制品為主，國際知名石英企業(yè)—賀利氏、邁圖、日本東曹等占據了中國大部分光纖半導體應用市場。據IBISWorld統(tǒng)計，賀利氏、邁圖、東曹2013年的全球市場份額占比合計超過60%。
目前全球高端石英玻璃市場（尤其是以半導體、光通訊為主的電子級石英玻璃市場），主要還是由賀利氏、邁圖、東曹、昆希等海外龍頭企業(yè)掌握。其均具備獨特的技術優(yōu)勢，各自有其占領的領域和市場，且下游應用領域集中于半導體、光伏、航空航天等高端領域，產品附加值高，競爭力強。
▼國際石英制品行業(yè)企業(yè)情況
海外龍頭企業(yè)歷史悠久，伴隨光纖半導體產業(yè)成長，有極強的上下游產業(yè)渠道優(yōu)勢和產業(yè)規(guī)模優(yōu)勢。目前國內石英材料企業(yè)占據的市場份額仍低，除石英材料本行業(yè)的技術和產業(yè)規(guī)模差距急需縮短外，更需要上下游共同配合，打破技術和渠道壁壘。
2.石英材料上游：高純石英砂提純工藝突破是關鍵，國產技術逐步追平
高純石英砂是石英行業(yè)領域重要的上游原材料，一般特指SiO2純度在99.99%以上的石英砂。高純石英砂的生產由硅礦石（或稱為天然石英或水晶）通過加工、提純等生產工藝實現。工藝步驟主要包括破碎、篩分、磁選、浮選、重選、酸洗、過濾、煅燒、氯洗、熱脫以及綜合選等處理工藝。
▲石英股份高純石英提純工藝流程
最初高純石英砂是由水晶加工而成。隨著水晶資源逐步枯竭，自上世紀70年代開始，美國等國家開始開發(fā)用普通石英代替水晶制備高純石英砂的技術。高純石英砂的生產是一項復雜的系統(tǒng)工程，不僅需要擁有先進的生產設備，而且更需要與獨特的石英礦產資源相配套的復雜工藝，因此技術流動性相對低，產業(yè)容易形成壟斷。
光通訊、半導體、特種材料等應用領域通常要求石英砂純度99.998%以上，雜質含量在22ppm以下，單類堿金屬（鉀、鈉、鋰）含量小于1ppm的高純石英砂。由于對石英砂的純度、質量、規(guī)格要求極高，半導體光纖用的高純石英砂壟斷程度遠高于一般高純石英砂市場。美國Unimin是上游高純石英砂長期壟斷的全球行業(yè)龍頭（最高市場份額曾占90%以上）。目前半導體光纖用的高純石英砂使用標準以Unimin的產品純度作為“國際標準純度”，即對應Unimin的IOTA-STANDARD等級石英砂。
▼Unimin IOTA-STANDARD高純石英砂等級指標
Unimin生產的高純石英砂利用的石英礦石是美國北羅來納州斯普魯斯番地區(qū)產出的獨特白崗巖，是一種巖漿作用形成的火成巖，具有礦體規(guī)模大、石英中流體雜質少、礦石品質穩(wěn)定等優(yōu)點。而我國石英多產于變質巖地帶的偉晶巖，形成于巖漿熱液條件，雖然石英含量高，但具有石英中流體雜質多、礦體規(guī)模小、礦石品質不穩(wěn)定等缺點。因此，我國的高純石英砂提純工藝較Unimin更為復雜，導致高純石英砂長期依賴進口。
由于高純度石英砂對于高性能石英玻璃材料的重要意義，以及隨著市場需求的旺盛，多個國家企業(yè)紛紛投入資金、人力進入高純度石英砂的提純制造領域。尤其是2008年金融危機后，由于Unimin減產造成全球供應緊張，但中國太陽能市場對高純度石英砂需求快速上升，市場倒逼使中國石英砂原料的加工制造技術有了較大提升。
在國家的相關產業(yè)政策的扶持下，我國高純石英砂提純技術取得明顯進步。到2010年末，中國市場用于太陽能坩堝制造的原料已有一部分為其他公司提供，逐步打破了美國Unimin長期壟斷市場的局面。
3.石英材料下游：半導體認證壁壘有待打破，國產生產商逐步滲透
石英材料生產商的下游是石英器件（比如石英舟架、石英環(huán)、石英法蘭等）行業(yè)，產品直接作為下游終端產品的生產耗材，被廣泛應用于半導體、光纖、光伏等領域。從下游應用來看，半導體占據著市場最大的需求，占到市場需求的60%。我國石英玻璃制品產業(yè)主要由三類企業(yè)構成：
▼我國石英制品行業(yè)企業(yè)情況
集成電路的生產過程中用到大量的石英器件，主要分為設備廠商按設備需要配套初裝的石英玻璃器件和晶圓代工廠設備使用過程中定期修理或更換的石英玻璃制品。石英器件商是石英材料直接的下游。進入半導體晶圓代工廠的石英器件合格供應商有三類，對應著石英產業(yè)鏈的三種產品流通路徑：
一是設備廠商，設備廠商向上游石英器件生產商采購，將石英器件作為設備的配套耗材出售給下游晶圓加工廠。作為直接供應商，石英器件商需取得原廠的認證。在半導體等高端領域，一線設備原廠除對石英器件產品做認證外，還同時認證上游石英材料供應商。
二是取得原廠認證并獲得授權（即設備廠商授權加工企業(yè)向晶圓代工廠直接銷售）的石英器件加工企業(yè)。石英器件生產商直接向半導體晶圓加工廠銷售產品。原廠的授權是行業(yè)的重要“通行證”，通常授權也涉及指定上游石英材料的供應商。
三是產品經試用合格的石英器件加工企業(yè)。此種情況下石英器件生產商同樣直銷到晶圓廠，但需要通過每家晶圓廠的認證。
▲石英產業(yè)鏈的產品流通路徑
綜上所述，半導體石英材料市場有相對較高的進入壁壘。認證路徑主要分為晶圓廠自主認證和設備原廠認證和授權。而半導體設備供應商頒發(fā)的半導體用石英材料認證，主要有東京電子技術認證（TEL）、日立國際電氣認證（KE）等。以東京電子技術認證為例，全球取得該項認證的企業(yè)僅有5家；從整個石英器件行業(yè)來看，具有技術領先和國際資質認證優(yōu)勢的外資廠商往往占據著高端市場的絕大份額，競爭地位穩(wěn)固，競爭優(yōu)勢明顯。
目前4、6英寸等中低端半導體芯片生產線用石英玻璃制品廠商之間的技術水平差別不大、產品同質化嚴重、競爭較為激烈，產品的優(yōu)劣主要取決于生產成本及產品品質的穩(wěn)定性。目前我國絕大部分的石英制造廠家均已掌握中低端石英制品的生產制造技術，而掌握高端核心技術的石英制品廠商屈指可數。在技術突破的過程中，國產石英器件生產商囿于東京電子技術認證等國際銷售資質的影響，在半導體等高端市場僅實現極少量銷售。
▼我國石英制品行業(yè)企業(yè)市場及認證情況
目前以凱德石英為代表的國產石英器件生產商在技術積累上已經可以進入8、12英寸中高端半導體芯片生產線用石英玻璃制品市場。國產石英器件生產商的認證壁壘突破有望帶動上游國產石英材料進入半導體等高端市場。與此同時，石英材料生產環(huán)節(jié)也在加緊突破國際認證壁壘。“材料生產——器件加工”的全產業(yè)鏈升級，有望加速石英行業(yè)的國產化進程。
▼東京電子石英玻璃原材料認證情況
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