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石英行业：下游行业需求旺盛，市场空间不断拓展
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- 2022-01-18 00:29:53
- 石英石网
- 石英
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石英基本概念：高端装备重要原材料，性能优越多领域应用石英玻璃产业是以二氧化硅为主要原材料成分的材料及制品产业，广泛应用于航空航天、光源、光学、光 纤、半导体等行业，是高端装备制造的重要原材料。整个产业链从基础原材料开始，从石英块、天然水晶、四 氯化硅中提取出普通和高纯度石英砂，普通纯度的石英砂主要制成普通玻璃、耐火材料等，高纯石英砂则广泛 应用于航空航天、半导体等高端制造产业，是附加值较高的材料。高纯石英砂或四氧化硅通过不同加工方式制 成天然和合成的石英玻璃。石英玻璃通过加工后形成各种类型的石英制品，广泛应用于航空航天、光源、光学、 光纤、半导体等高端制造产业。由于理化性质不同，天然石英玻璃和合成石英玻璃的下游应用领域既有区分也 有重合部分，如光纤通信里面用到的芯棒以及半导体里面用到的光掩模基板等由于纯度要求高，大部分使用合成石英玻璃。石英主要成分为二氧化硅，分布广泛。石英质地坚硬，具有稳定的物理和化学性质，是生产石英砂的主要 原料。根据不同成矿特性和理化特性，石英矿物可分为岩浆岩型、变质型、热液型、沉积型；对应的石英岩分 别为花岗伟晶岩、脉石英岩、石英岩和石英砂岩。石英玻璃最主要成分为二氧化硅，一般以棒或锭的形态保存。按目前国家部颁标准规定：不透明石英玻璃二氧化硅的含量为 99.5%以上，气炼透明石英玻璃的二氧化硅含量 在 99.97%以上，高纯石英玻璃二氧化硅的含量在 99.999%以上，采用四氯化硅合成的石英玻璃，其二氧化硅含 量可达 99.9999%以上。（报告来源：未来智库）石英玻璃制品是以石英玻璃为材料制成的一系列器件，包括石英玻璃舟、石英玻璃法兰、石英玻璃钟罩、 石英玻璃坩埚等，广泛应用于半导体、光纤通信、光伏等领域。石英玻璃具有优越的理化性能，广泛应用在半导体、光纤通信、光伏、光源、航空航天等多领域。石英玻 璃中二氧化硅含量极高，化学稳定性强，耐温性好，在高温下也不会与大部分酸碱发生反应，因此经常用在半 导体和光伏产业中，作为盛放和生产多晶硅、单晶硅的容器或连接仪器，如石英坩埚、石英法兰、石英舟等。同时由于电损耗低，热稳定性好，是半导体行业刻蚀集成电路的光掩膜基板的原材料。石英玻璃还具有优良的 光学性能，光谱透过波长宽，因此也经常被用于制造棱镜、透镜等光学器件和电光源的泡壳。由于电绝缘性良 好，纯度高，折射率低，是绝佳的光传输介质，且能掺杂多种不同的元素从而具有不同光学特性，因此也是光 纤的重要材料，光纤中的芯棒、靶棒、石英玻璃套管由不同纯度的石英玻璃制成。由于超声信号在熔融石英中 的传播速度要比在金属中小十倍，并且具有延迟温度系数相当低的特性，光学石英玻璃可作为雷达天线罩、超 声延迟线玻璃或反射镜等红外线测向仪的组件，在军事上有重要用途。石英玻璃纤维是软化石英玻璃棒后拉丝制得的一种无机纤维，二氧化硅含量 99.9%以上，直径一般为几微 米到几十微米。由于石英玻璃纤维对纯度以及制备过程的要求高于普通石英玻璃，在耐温性与介电常数等性能 上更加优越，其价格也更加昂贵，多用于生产复合材料，在航空航天和军工等高精尖领域发挥作用。石英玻璃纤维的介电损耗比石英玻璃更低，拉伸强度和隔热效果更好，同时兼具石英玻璃原有的热膨胀系 数低、光谱透过宽等优良性能。用其制成的石英棉、石英纱一般作为飞行器隔热填充材料或增强透波部件用编 织材料。石英纤维与其他纤维复合制成的复合材料可以制作火箭喷嘴、鼻锥体、宇宙飞船防热罩和观察窗。石英玻璃材料产业链中，上游石英砂与中游石英玻璃和石英制品高端产品国内供应商较少，中低端产品厂 商基础差别较小，竞争激烈。上游石英砂产业中，高纯石英砂生产与高品质矿源密切相关，低品质矿源提纯较为困难。尤尼明以美国 SprucePine 的花岗伟晶岩为原料提纯高纯石英砂，垄断了 80%的高纯石英砂市场，是众多高端石英玻璃材料企 业的供应商。其余市场参与者包括挪威 TQC 等，挪威 TQC 开采 SprucePine 和挪威本地的石英矿，近几年品质 提高，市场占比有增加趋势。我国缺少高品质矿源，提纯难度更大。东海太平洋石英股份公司是国内唯一可量 产高纯石英砂的企业。高纯石英砂行业技术壁垒高，竞争者较少。掌握核心技术的企业掌握定价权，毛利率较 高。高纯度合成石英厂商有德国贺利氏、日本东曹、美国康宁、日本信越以及中国菲利华等。在中国高纯合成石英市场中，美国康宁的高纯合成石英产品占比最高，达到 33%。中游石英玻璃材料产业中，不同制备方法影响生产成本和成品质量，能够满足高端半导体应用的厂商较少。目前全球获得国际主要半导体设备制造商认证的企业是美国迈图、德国贺利氏以及昆希、日本东曹、中国的菲 利华、石英股份。美国迈图是国际半导体市场用石英玻璃的主要供应商，德国贺利氏和日本东曹不仅自己生产 石英玻璃材料，还从事石英玻璃器件的加工，在材料和加工领域占有较大的市场份额。德国昆希公司起步较晚， 却凭借其价格上的优势在近几年发展迅速。菲利华作为后来者，已经掌握合成石英、电熔石英和石英玻璃纤维 的核心技术。石英股份是全球第三家、国内唯一一家可批量供应高纯石英砂企业，已通过国际主流半导体设备 厂商 TEL/LAM 认证。下游石英玻璃制品产业，高端产品技术壁垒高，具备供应能力的企业少。中低端产品区别度小，竞争激烈， 毛利率低。在石英玻璃制品的加工方面，国内目前的加工能力已经达到较高的水平，但距国际领先还有一定的 距离，主要表现为材料纯度水平不高、产品质量不够稳定、先进产品不具备自主生产技术等。国外企业在大功 率灯管、半导体生产用光掩膜基板、大尺寸光学镜头、液晶显示用合成石英玻璃、光纤套管和光纤预制棒、特 种石英玻璃及高附加值石英玻璃等产品方面的技术更加成熟。高端石英玻璃制品厂商具有较高的技术、资金和人才壁垒。某些石英玻璃制品由于应用领域特殊需要较高 的技术支撑，高端石英玻璃制品生产厂商非常重视技术研发和专利申请。石英玻璃制品从采购、研发到加工和 销售，每一个环节都需要大量资金来保障产品线的正常运转，企业还需要投入大量资金以建设高洁净度的清洁 车间和自动化的生产厂房。石英玻璃制品生产过程中许多操作需要人工完成，培养一个能独立生产 12 英寸高端 石英玻璃制品的成熟工人至少需要 8-10 年。石英玻璃纤维复合材料因其热学、力学和电学性能成为优良的透波和耐烧蚀材料，广泛应用于军事及航空、 航天等领域。由于天然的高纯度石英晶体非常稀少，石英玻璃纤维比其他替代品（E-玻璃纤维、S-玻璃纤维、 高硅氧纤维等）更昂贵，应用范围有限，主要用于生产复合材料。石英玻璃纤维是指二氧化硅含量达 99.9%以上，丝径在 1-15 微米的特种玻璃纤维，经过后期纺织工艺可织成各种规格的石英玻璃纱、石英布、石英玻璃套 管、石英玻璃绳、石英玻璃带等。石英玻璃纤维具有很高的耐热性，能长期在 1050℃以下使用，耐温性仅次于碳纤维。当温度高于 1600℃， 石英玻璃纤维开始升华，用吸热反应来消耗热能。利用这种性能，石英玻璃纤维可用作宇航飞船和洲际导弹返 回大气层的烧蚀材料。石英玻璃纤维在航空航天的主要应用包括：导弹、飞机、卫星雷达罩；卫星、军舰天线；电磁窗（干扰、反干扰设备）、隐身技术的结构材料（飞行器、军舰、潜艇）；飞行器发动机环境，机身防火屏 障，空间运载火箭的热防护，火箭推进器的绝热等。石英玻璃制品是以石英玻璃为材料制成的一系列器件，在半导体、光纤通信、光伏、光学、电光源、航空 航天等领域广泛应用。据 2018 年数据显示，石英玻璃制品最主要的应用领域是半导体，占比达到 65%，其次分 别是光纤通信、光学、光伏和电光源。半导体行业生长硅单晶的坩埚、舟皿、扩散炉炉芯管必须使用高纯石英 玻璃制品。在光纤通信方面，石英玻璃用于制作芯棒、靶棒和石英套管。在光学方面，石英玻璃可以做优质高 级光学棱镜、透镜、透光窗、吸收盒、比色槽。在新型电光源方面，由石英玻璃作灯管的高压水银灯、长弧疝 灯、碘钨灯、碘化铊灯、红外线灯、杀菌灯等光效高、寿命长。在高温工业方面，石英玻璃制品可作熔融光学 玻璃的坩埚、烧成荧光体的容器、电炉炉芯管、热电偶保护管。在电工方面，石英玻璃制品可作高压高频绝缘 管、行波管。在化工方面，可作高温酸性气体的燃烧、冷却和通风装置。文章部分内容来源于网络，由石英石网整理，贵在分享，如有侵权请告知删除！
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