石英玻璃是以天然結晶石英（水晶或高純硅石）或硅化合物為原材料，通過(guò)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(lèi)，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，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、耐熱震性、化學(xué)穩定性好、電絕緣性好、透光性好等優(yōu)點(diǎn)，具有“玻璃王“的稱(chēng)號。由于其特殊的物理化學(xué)特性，石英玻璃材料被廣泛運用于航空航天、軍事、半導體、光通訊、太陽(yáng)能等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟和國防建設中具有不可替代的作用。
表1 石英材料高端應用領(lǐng)域
1、石英材料在軍工和航空領(lǐng)域的應用
在航空領(lǐng)域，石英玻璃材料主要用于制作透波增強材料，包括機載雷達罩、導彈雷達罩、干擾電磁發(fā)射窗口等。
雷達罩是隨著(zhù)雷達行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，其主要功能有：1）保證機載雷達天線(xiàn)系統工作不受環(huán)境干擾，避免雷達天線(xiàn)在惡劣飛行環(huán)境中受到損壞；2）機載雷達天線(xiàn)罩具有透過(guò)電磁波的作用，是雷達天線(xiàn)系統的電磁窗口；3）機載雷達天線(xiàn)罩通常設計成流線(xiàn)型或卵形，具有改善飛機氣動(dòng)外形的作用。雷達技術(shù)的發(fā)展使其天線(xiàn)罩對力學(xué)性能和透波性能要求越來(lái)越高，而材料是雷達罩性能的關(guān)鍵決定性因素，力學(xué)性能和介電性能是雷達罩材料的關(guān)鍵參數。常用的雷達罩增強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 戰斗機雷達罩
在上述材料中，石英纖維是高性能機載天線(xiàn)罩最常用的增強纖維，它電絕緣性和隔熱性能優(yōu)良，與酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)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(jiàn)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基本不變化；再加上低密度、不吸濕性和優(yōu)秀的機械性能，使得石英纖維在實(shí)際中得到大量應用，如美國F-15戰斗機鼻椎天線(xiàn)罩都采用了石英纖維增強氰酸酯樹(shù)脂復合材料作為夾層結構的蒙皮，F-22等最新型戰斗機雷達罩也都選用了寬頻性能極佳的石英玻璃纖維。
表2 機載雷達天線(xiàn)罩常用透波纖維及性能
隨著(zhù)世界一流軍隊建設目標的提出，以及J-20、Y-20等新一代軍機列裝進(jìn)度加快，航空裝備產(chǎn)業(yè)鏈景氣度有望進(jìn)一步提升。雷達罩作為軍機結構的重要組成部分，其需要將隨著(zhù)軍機需求的增長(cháng)而快速增長(cháng)。
根據《2016中國的航天》白皮書(shū)，我國將航天事業(yè)作為國家戰略的重要組成部分，歷來(lái)高度重視。未來(lái)五年，我國還將繼續推進(jìn)載人航天、月球探測、北斗衛星導航系統、高分辨率對地觀(guān)測系統、新一代運載火箭等重大工程，并啟動(dòng)一批新的重大科技項目和工程項目。
圖2 航天飛船返回大氣層
從近年來(lái)看，我國航天發(fā)射的次數穩步增加，未來(lái)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(lái)需求有望隨著(zhù)我國航天事業(yè)的發(fā)展，保持穩定的增長(cháng)。
2、石英材料在半導體領(lǐng)域的應用
石英材料是半導體生產(chǎn)過(guò)程中的重要材料，其質(zhì)量、加工精度直接影響半導體產(chǎn)品的成品率。在半導體生產(chǎn)過(guò)程中，石英材料典型的應用有：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、擴散和光刻工程等。
圖3 全球及亞太地區半導體銷(xiāo)售情況（十億美元）
2017年全球半導體銷(xiāo)售額有望達到3970億美元，同比增速達到17%。同時(shí)，我國作為半導體消費大國，2017年前三季度半導體銷(xiāo)售額達到955億美元，同比增速達到24%，半導體產(chǎn)業(yè)呈現較高的景氣度。
按照每1億美元半導體消耗50萬(wàn)美元石英玻璃材料的比例估算，2017年，全球半導體領(lǐng)域石英玻璃材料市場(chǎng)規模超過(guò)20億美元。
圖4 我國集成電路制造業(yè)銷(xiāo)售額
在市場(chǎng)規?？焖僭鲩L(cháng)的同時(shí)，國家業(yè)高度重視我國半導體自主率不足的問(wèn)題，2015年我國半導體自給率僅為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)展我國半導體產(chǎn)業(yè)，并提高關(guān)鍵設備和材料的國產(chǎn)化率。隨著(zhù)我國成為半導體制造大國，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)制作光纖預制棒、預制棒生產(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(cháng)度564萬(wàn)公里，同比增速達到42%。在需求量增長(cháng)的同時(shí)，光纖價(jià)格也開(kāi)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)展戰略綱，指出了到2020年光纖入戶(hù)用戶(hù)占總寬帶用戶(hù)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(hù)普及率提升至85%，在上述規劃指引下，我國光纖產(chǎn)業(yè)有望在十三五期間將保持持續、高速增長(cháng)。
圖5 我國光纖光纜長(cháng)度
隨著(zhù)5G發(fā)展的不斷推進(jìn)，5G建設將進(jìn)一步拉動(dòng)對光纖的需求。除了我國實(shí)施寬帶中國戰略加強了對網(wǎng)絡(luò )基礎設施的建設外，美國、德國、法國、西班牙、印尼等國家也起動(dòng)了網(wǎng)絡(luò )基礎設施的建設，光纖的需求量進(jìn)一步擴大。全球主要國家的光網(wǎng)絡(luò )建設導致光纖持續供不應求，國際市場(chǎng)光纖價(jià)格已超過(guò)12美元/芯公里，價(jià)格持續上漲。全球光纖市場(chǎng)正處于量?jì)r(jià)齊升的發(fā)展機遇期。
圖6 2017-2022 年全球光纖光纜供貨量與需求量預測
未來(lái)五年，全球光纖需求量有望持續保持增長(cháng)，2018年，有望達到5.62億芯公里。我國作為全球光纖的主要生產(chǎn)國和消費國，光纖需求和增速有望超過(guò)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)現狀
石英玻璃行業(yè)具有較高的門(mén)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(mén)檻使得整個(gè)石英玻璃材料市場(chǎng)被邁圖、賀利氏、超精石英等少數幾家企業(yè)所主導。
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，基于國防建設的需要，石英玻璃被列入12年科技發(fā)展規劃中；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?；a(chǎn)，產(chǎn)業(yè)初具規模；1978年改革開(kāi)放以后，通過(guò)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(kāi)始快速發(fā)展，部分產(chǎn)品和技術(shù)達到世界先進(jìn)水平。
表4 國內石英材料相關(guān)企業(yè)
但與國際先進(jìn)的石英廠(chǎng)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。尤其是在半導體領(lǐng)域，我國產(chǎn)品的使用有限。向半導體和高端應用領(lǐng)域的擴張將會(huì )是我國石英玻璃企業(yè)發(fā)展的重要方向。
來(lái)源：國海證券、廣發(fā)證券相關(guān)研報
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