建筑材料行业高纯石英砂专题分析好砂难求，行业景气持续向上

　　（报告出品方作者：天风证券，鲍荣富、熊可为）1高纯石英砂的界定及应用
　　高纯石英砂：三五个九
　　高纯石英指SiO2纯度较高（纯度一般99。9）、杂质元素含量极低的石英及其产品，是硅产业高端产品的物质基础，性能上看，高纯石英砂具有极好的化学稳定性、高绝缘耐压能力和极低的体膨胀系数，被广泛应用于新一代信息技术、新材料产业、节能环保产业等战略性新兴产业。
　　行业通常采用N来代表石英砂中SiO2的纯度，例如含量90以上即为1N，99以上即为2N，99。9以上即为3N，以此类推。3N以上即为高纯石英，3N及4N产品均已实现国产化，其中99。998以上的4N8产品代表石英砂最高等级，主要应用于半导体制造等高端领域。
　　纵观全球，生产高纯石英砂的企业不多，国内实现规模化生产的企业更是屈指可数。美国尤尼明（Unimin）在全球高端（4N8及以上）石英砂市场一家独大，对高纯石英砂的价格拥有主导权，其生产的高纯石英产品纯度被全球公认为高纯石英砂的标准（含有20ppm的标准杂质）。
　　高纯石英工业标准：总体和局部均有要求
　　进一步，高纯度石英的定义很大程度上取决于其最终应用。太阳能硅市场，主要杂质在于硼和磷的含量；石英玻璃市场，例如灯管，要求石英原材料Al浓度低于2x105，用于单晶硅生产的坩埚制造商（半导体中使用的材料）需要17ppm的最高纯度水平，用于光伏电池制造的坩埚生产商的纯度标准为20ppm。
　　价格方面，产品的价格与纯度关联紧密，低端产品二氧化硅含量为99。599。99（2N4N），价格在600800元吨。中端产品的纯度在99。9959。999（4N5N），产品价格约为30000元吨，而高端的5N以上的高纯石英砂价格在60000元吨，且市场供不应求。
　　高端产品主要应用与半导体及光伏
　　光伏和半导体领域需求近年快速增长，但纯度等级在4N5（SiO299。995）以上的高端产品产能较少（主要用于制造石英坩埚、石英管、石英棒、石英舟和石英锭）。其中，石英坩埚内涂层对高纯石英砂纯度要求更高，纯度等级需要达到4N8（SiO299。998），而石英坩埚外涂层、石英管、石英棒、石英舟和石英锭等产品则需达到4N5。
　　半导体级产品主要由国外厂商垄断，光伏级产品已有国产替代。贺利氏、迈图、信越石英等占据了中国大部分光纤半导体应用市场，光纤芯棒以及套管的制造原材料主要由尤尼明垄断。截至2021年的数据显示，在光伏石英坩埚领域，凭借着价格优势，我国企业已占据绝大部分的市场份额；在半导体石英坩埚领域，伴随着国外半导体产业逐渐转移至国内，以及国内半导体硅片厂商的蓬勃发展，作为其重要配套原辅料供应行业，石英坩埚制造领域获得了较快的发展，产品正逐渐实现进口替代。
　　高纯石英砂的制备：天然法为主
　　高纯石英的制备方法主要有3大类，分别为天然水晶粉磨加工、石英矿物深度提纯及用含硅化合物化学合成。由于天然水晶资源逐渐枯竭，而化学合成法缺点较多，难以大规模工业应用，以脉石英、石英岩和石英砂岩等石英矿物替代水晶生产高纯石英砂为现在的主流方法。
　　高纯石英砂生产与矿源的品质密切相关，技术难点在于杂质的去除。高纯石英砂过去主要由水晶进行加工提纯，但考虑到水晶稀缺性及价格昂贵，20世纪8090年代，美、日、德等少数发达国家采用脉石英、花岗岩石英加工高纯石英砂。
　　具体工艺看，整个提纯过程可概括为预处理、物理处理和化学处理三个过程，具体为采用破碎、磨矿、筛分、磁选、酸洗、氯化焙烧等多种选矿方法。但是，考虑到技术水平及工艺差异，不同企业产品品质存在较大差异。2从全球高纯石英矿床分布看行业供给
　　美国斯普鲁斯派恩为目前主要来源
　　放眼全球，共有15处矿床，其中，有生产矿山的8处，尚未开采生产的7处。全球储量共探明2814。7万吨，其中已经生产的矿上合计探明储量为1842万吨。
　　美国斯普鲁斯派恩矿床是国际上公认的储量最大、品质好的高纯石英原料矿，规模超过1000万吨，由TQC和矽比科持有。
　　印度高纯石英原料矿情况
　　印度拥有大量的高纯石英原料的矿床，主要分布于自于古吉拉特邦、拉贾斯坦邦、西孟拉邦，安德拉邦等地区。
　　拉贾斯坦邦的多家小型开采公司为印度高纯石英原料矿主要供应商。
　　2018年印度全年石英产量为395。1万吨，而高纯石英原料产量仅为3。1万吨；不过随着拉贾斯坦邦和古吉拉特邦地区采用更先进的采矿设备，加大矿区基础设施建设，印度有潜力成为高纯石英原料矿的主要供应商。
　　各矿床品质有差异尤尼明一家独大
　　斯普鲁斯派恩矿床矿石（世界上最纯净）的主要造岩矿物为斜长石、钾长石、石英、白云母，几乎不含镁铁质矿物，矿业权由挪威TQC和比利时矽比科全资子公司矽比科北美公司（前身为尤尼明）持有。截至2020年8月，TQC拥有的高纯石英原料资源量大于1000万吨；矽比科的保有资源量可满足数十年的开采。
　　从截至21年1月的数据看（包括控制、和探明推断），博维尔矿业权由艾矿产股份公司（IMinerals，Inc。）持有，矿石中石英晶体的纯度大于99。9，Al2O3、Fe2O3含量均低于40106，艾矿产探明其资源量437。8万吨，推断资源量885。7万吨，共计1323。5万吨。国内情况看，灵虬山脉石英矿产权由湖北省蕲春县灵虬山石英矿床持有，湖北省基本建设委员会探明脉石英储量387。4万吨，矿石几乎全由石英组成，矿石SiO2纯度99。35，Al2O30。22，Fe2O30。02，矿山的设计矿山规模为年采1。5万吨矿石（21M1论文数据）。
　　对比看，我们认为美国主导高纯石英市场关键在于矿资源的品质优异。国内的矿床品质距美国、澳洲的有较大差距，因此虽然国内矿床探明储量不小，加之国内勘探技术和提纯技术发展相对较晚，同时不同应用领域对于各元素指标要求不一，导致国内公司如石英股份原材料主要来源于海外。3需求展望新兴产业需求增长较快，主要集中在亚洲
　　全球需求不断增长，光伏半导体带动国内需求
　　20122019年，全球高纯石英消耗量逐年增加，应用领域上看，主要是用于半导体、光通讯、光伏、电光源领域需求增加，从区域上看，亚洲的需求增速较快。据WSTS、中国建筑材料科学研究总院、建筑材料工业技术情报研究所数据，2012年全球消费高纯石英73。35万吨，其中半导体领域45。36万吨（61。84），光通讯领域消费8。79万吨（11。98），光伏领域消费6。67万吨（9。09）、电光源领域消费2。92万吨（3。98）、其他领域消费9。61万吨（13。10），用于半导体、光伏、光通讯、电光源等战略性新兴产业领域约占消费量的87。2019年全球消费高纯石英121。44万吨，其中用于电光源领域消费4。74万吨（3。90）、半导体领域消费79。30万吨（65。30），光伏领域消费14。52万吨（11。93），光通讯领域消费17。97万吨（14。80），其他领域消费4。91万吨（4。04），半导体、光伏、光通讯、电光源等战略性新兴产业领域约占消费量的96。区域上看，亚洲消费量由2012年31。37万吨增长到2019年的62。53万吨，2019年在全球高纯石英消费中占51。49，根据Fact。MR估计，中国和日本占亚太地区高纯石英砂总消费量的65左右，主要是由于对太阳能光伏和半导体制造的大量投资。
　　高纯石英砂是半导体集成电路行业重要的战略性核心原材料之一，各工序中使用的高纯石英材料主要包括硅片制造环节拉制单晶硅棒的石英坩埚、晶圆制造环节石英玻璃扩散管以极扩管配套的石英法兰、石英玻璃炉管、石英舟等石英玻璃器具、芯片制造环节光刻、刻蚀和薄膜沉淀使用的光掩膜基板等。光伏领域高纯石英多用于多晶硅、单晶硅光伏生产用的扩散管、承载器及电弧法坩埚等石英制品。
　　全球需求不断增长，国内高端需求主要靠进口
　　2021年全球高纯石英出口量19。05万吨，其中德国出口量6。56万吨，约占全球总出口量34，是全球第一大高纯石英出口国，其出口金额达15。5亿美元，主要出口到中国（5。09万吨）；美国为第二大出口国，2021年高纯石英出口5。06万吨，占全球27，出口日本1。9万吨（占37。5）。
　　高纯石英产品出口单价相差悬殊，近年涨幅较大；美国、日本、韩国、德国等国主要出口高纯石英深加工产品，出口单价较高。2021年，日本36234。82美元吨、美国22437。27美元吨、瑞士12098。33美元吨、德国23643。70美元吨、马来西亚19317。66美元吨，挪威10331。24美元吨，相对2019年日、美、德出口单价涨幅分别为24。5、6、79。7。
　　国内进口情况看，20202021年我国进口高纯石英总量较20172019年有所减少；2021年单价上升较快且进口量较20年也有所增加，我们认为主要系光伏级高纯石英砂需求增加所致（对于高端产品国内目前并没有与之匹配的石英砂矿源）。
　　石英坩埚国产化显著，光伏级石英制品需求高增
　　石英坩埚为单晶硅生产所需耗材中产量较大、产值较高的产品类别。近几年来，我国石英制品行业的技术进步较为明显，尤其是石英坩埚技术水平与国外企业产品的差距逐步缩小，在坩埚尺寸、纯度、拉晶时间和拉晶次数等方面均取得显著进步。在光伏石英坩埚领域，凭借着价格优势，我国企业已占据绝大部分的市场份额；在半导体石英坩埚领域，伴随着国外半导体产业逐渐转移至国内，以及国内半导体硅片厂商的蓬勃发展，作为其重要配套原辅料供应行业，石英坩埚制造领域获得了较快的发展，产品正逐渐实现进口替代。
　　石英坩埚主要应用在硅棒的拉制过程中，从使用寿命上看，石英坩埚寿命理想状态400多小时，较差情况为300小时左右。因此石英坩埚更换周期较短，属于消耗性产品，下游需求量大。
　　从上市公司的经营数据看，2021年石英股份光源、光伏和光纤半导体行业收入约各占33，其中光伏行业实现营业收入3。19亿元，同比增加108。5。21年石英股份光伏相关业务的毛利率在各业务中较高、提升最为明显，反映短期我国光伏行业需求处高景气。
　　石英砂及坩埚价格水涨船高
　　20年以来，高纯石英砂价格逐步攀升，尤其当行业对硅料有降价预期阶段，高纯石英涨价幅度明显提升。国产高纯石英砂由去年年中的5万元吨涨至23年3月的14万元吨，由于海外长单多数被锁定，国内unimin高纯石英砂的代理商为北京雅博，我们认为目前国内进口高纯石英砂为边际定价，且更为紧缺，涨幅较国产砂更大。
　　石英坩埚方面，21H1隆基坩埚采购均价3441元只，目前行业32及36寸石英坩埚分别达到1。3、1。8万元只。坩埚尺寸虽有变大趋势，但更多在于石英砂涨价坩埚价格随之水涨船高。
　　随着硅料产能不断释放，硅片排产逐月提升，我们预计后续石英砂及坩埚仍有涨价空间。4主要相关上市公司
　　石英股份：国内高纯石英龙头
　　公司是国内首家实现高纯石英砂量产技术突破的企业，打破了国际厂商对高纯石英砂的垄断，公司22年拥有高纯石英砂产能5万吨年，石英坩埚产能4万吨年，并且已于23年1月底启动三期项目（6万吨高纯石英砂、15万吨半导体级高纯石英砂、5800吨半导体石英制品）的建设。
　　欧晶科技：光伏坩埚龙头企业，优质原材料保障产品品质
　　立足硅产业，公司业务主要涉及石英坩埚、硅材料清洗以及切削液处理。在石英坩埚产品领域，公司与中环、宁夏协鑫、有研半导体等大中型单晶硅片生产商建立了稳定的合作关系；在硅材料清洗及切削液处理服务领域与中环股份建立了稳定的合作关系。
　　凯盛科技：国内首家批量生产合成法高纯石英
　　凯盛应用材料（原中创）拟建年产5000吨半导体用二氧化硅生产线项目（投资1。87亿元），我们预计23年底可建成。项目建成后，将形成电子级硅溶胶、半导体用合成二氧化硅、光伏用合成二氧化硅等产品生产能力。若以目前价格计算，在全部光伏用情况下，本项目有望给公司带来收入利润贡献分别为5。61。7亿元。
　　22M10中研院和华光集团拟与公司签订《股权托管协议》，委托公司对凯盛基材70股权、太湖石英100股权、黄山石英70股权进行管理，托管费用为每家50万年。
　　江瀚新材：IPO募资扩产6N级合成石英砂
　　公司主营为功能性硅烷（偶联剂领域），为国内功能性硅烷行业产品最为丰富、产业链最长的生产厂商之一。在新能源、半导体、航空航天等各领域均有应用。
　　公司向产业链下游延申，在超高纯6N级合成石英砂技术研发领域另辟蹊径，采用原料四氯化硅SiCl4和硅酸乙酯及粒径适度的石英砂进行合成，合成的超高纯6N级石英砂的金属离子总量0。1ppm，羟基含量60ppm（光伏坩埚标准为150ppm），能够满足高端石英应用领域的指标。
　　菲利华：石英玻璃纤维领军企业
　　公司为国内外规模较大的石英材料及石英纤维制造企业，全球少数几家具有石英纤维批量生产能力的制造商，主营产品为石英玻璃材料和石英玻璃制品，广泛用于半导体、航空航天、光通讯等领域。在材料端，公司掌握电熔法、气熔法以及合成法三条工艺路线，以上海石创为平台实现加工材料一体化，并且进入了中微产业链。
　　中旗新材：收购广西脉石英矿，品质有待确认
　　中旗新材为人造石英石材的生产制造商，20182020年，公司营业收入较为稳定（5亿元左右），21年随产能释放，公司营收yoy30。6。21年12月，公司与罗城仫佬族自治县人民政府协商，在广西省河池市罗城县仫佬族自治县投资建设罗城硅晶新材料研发开发制造一体化项目，项目投资810亿元，项目建设周期18个月，经营期限不低于20年，项目全部建成达产后高端石英硅晶产品100万吨年。报告节选：
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　　精选报告来源：【未来智库】。链接