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(chǎn)品形式主要為不同應用領(lǐng)域產(chǎn)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(zhì)石英略有缺口，高純、超純石英貨緊價(jià)高。我國生產(chǎn)的普通石英、優(yōu)質(zhì)乃至準高純石英可以自給，但高純、超高純石英尚需進(jìn)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(chǎn)業(yè)鏈

 
　　石英市場(chǎng)的價(jià)值量集中在光纖及半導體領(lǐng)域。而在電光源和光伏領(lǐng)域，生產(chǎn)門(mén)檻較低，國內廠(chǎng)商眾多，產(chǎn)品競爭激烈，產(chǎn)業(yè)價(jià)值逐步走低。在集成電路和光纖應用領(lǐng)域，外資企業(yè)主導整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，從上游原材料到下游制品均設置了較高的進(jìn)入壁壘。國產(chǎn)石英生產(chǎn)商急需突破技術(shù)壁壘和認證封鎖。
 

▲半導體石英行業(yè)產(chǎn)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(chǎn)化率急需提升
 
　　光纖半導體市場(chǎng)對石英材料的純凈度、規格精度、質(zhì)量穩定性要求高，國內大部分石英制品生產(chǎn)企業(yè)不具備生產(chǎn)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(chǎng)商仍以向外企業(yè)進(jìn)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(chǎng)。據IBISWorld統計，賀利氏、邁圖、東曹2013年的全球市場(chǎng)份額占比合計超過(guò)60%。
　　目前全球高端石英玻璃市場(chǎng)（尤其是以半導體、光通訊為主的電子級石英玻璃市場(chǎng)），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(shù)優(yōu)勢，各自有其占領(lǐng)的領(lǐng)域和市場(chǎng)，且下游應用領(lǐng)域集中于半導體、光伏、航空航天等高端領(lǐng)域，產(chǎn)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(chǎn)業(yè)成長(cháng)，有極強的上下游產(chǎn)業(yè)渠道優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)規模優(yōu)勢。目前國內石英材料企業(yè)占據的市場(chǎng)份額仍低，除石英材料本行業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)規模差距急需縮短外，更需要上下游共同配合，打破技術(shù)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(guān)鍵，國產(chǎn)技術(shù)逐步追平
 
　　高純石英砂是石英行業(yè)領(lǐng)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(chǎn)由硅礦石（或稱(chēng)為天然石英或水晶）通過(guò)加工、提純等生產(chǎn)工藝實(shí)現。工藝步驟主要包括破碎、篩分、磁選、浮選、重選、酸洗、過(guò)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(zhù)水晶資源逐步枯竭，自上世紀70年代開(kāi)始，美國等國家開(kāi)始開(kāi)發(fā)用普通石英代替水晶制備高純石英砂的技術(shù)。高純石英砂的生產(chǎn)是一項復雜的系統工程，不僅需要擁有先進(jìn)的生產(chǎn)設備，而且更需要與獨特的石英礦產(chǎn)資源相配套的復雜工藝，因此技術(shù)流動(dòng)性相對低，產(chǎn)業(yè)容易形成壟斷。
　　光通訊、半導體、特種材料等應用領(lǐng)域通常要求石英砂純度99.998%以上，雜質(zhì)含量在22ppm以下，單類(lèi)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(zhì)量、規格要求極高，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(chǎng)。美國Unimin是上游高純石英砂長(cháng)期壟斷的全球行業(yè)龍頭（最高市場(chǎng)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(chǎn)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(chǎn)的高純石英砂利用的石英礦石是美國北羅來(lái)納州斯普魯斯番地區產(chǎn)出的獨特白崗巖，是一種巖漿作用形成的火成巖，具有礦體規模大、石英中流體雜質(zhì)少、礦石品質(zhì)穩定等優(yōu)點(diǎn)。而我國石英多產(chǎn)于變質(zhì)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(zhì)多、礦體規模小、礦石品質(zhì)不穩定等缺點(diǎn)。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(cháng)期依賴(lài)進(jìn)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(zhù)市場(chǎng)需求的旺盛，多個(gè)國家企業(yè)紛紛投入資金、人力進(jìn)入高純度石英砂的提純制造領(lǐng)域。尤其是2008年金融危機后，由于Unimin減產(chǎn)造成全球供應緊張，但中國太陽(yáng)能市場(chǎng)對高純度石英砂需求快速上升，市場(chǎng)倒逼使中國石英砂原料的加工制造技術(shù)有了較大提升。
　　在國家的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的扶持下，我國高純石英砂提純技術(shù)取得明顯進(jìn)步。到2010年末，中國市場(chǎng)用于太陽(yáng)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(cháng)期壟斷市場(chǎng)的局面。
 
3.石英材料下游：半導體認證壁壘有待打破，國產(chǎn)生產(chǎn)商逐步滲透
 
　　石英材料生產(chǎn)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(chǎn)品直接作為下游終端產(chǎn)品的生產(chǎn)耗材，被廣泛應用于半導體、光纖、光伏等領(lǐng)域。從下游應用來(lái)看，半導體占據著(zhù)市場(chǎng)最大的需求，占到市場(chǎng)需求的60%。我國石英玻璃制品產(chǎn)業(yè)主要由三類(lèi)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(chǎn)過(guò)程中用到大量的石英器件，主要分為設備廠(chǎng)商按設備需要配套初裝的石英玻璃器件和晶圓代工廠(chǎng)設備使用過(guò)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(jìn)入半導體晶圓代工廠(chǎng)的石英器件合格供應商有三類(lèi)，對應著(zhù)石英產(chǎn)業(yè)鏈的三種產(chǎn)品流通路徑：

一是設備廠(chǎng)商，設備廠(chǎng)商向上游石英器件生產(chǎn)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(chǎng)。作為直接供應商，石英器件商需取得原廠(chǎng)的認證。在半導體等高端領(lǐng)域，一線(xiàn)設備原廠(chǎng)除對石英器件產(chǎn)品做認證外，還同時(shí)認證上游石英材料供應商。
 
二是取得原廠(chǎng)認證并獲得授權（即設備廠(chǎng)商授權加工企業(yè)向晶圓代工廠(chǎng)直接銷(xiāo)售）的石英器件加工企業(yè)。石英器件生產(chǎn)商直接向半導體晶圓加工廠(chǎng)銷(xiāo)售產(chǎn)品。原廠(chǎng)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(chǎn)品經(jīng)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(chǎn)商同樣直銷(xiāo)到晶圓廠(chǎng)，但需要通過(guò)每家晶圓廠(chǎng)的認證。
 

▲石英產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品流通路徑

 
　　綜上所述，半導體石英材料市場(chǎng)有相對較高的進(jìn)入壁壘。認證路徑主要分為晶圓廠(chǎng)自主認證和設備原廠(chǎng)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(shù)認證（TEL）、日立國際電氣認證（KE）等。以東京電子技術(shù)認證為例，全球取得該項認證的企業(yè)僅有5家；從整個(gè)石英器件行業(yè)來(lái)看，具有技術(shù)領(lǐng)先和國際資質(zhì)認證優(yōu)勢的外資廠(chǎng)商往往占據著(zhù)高端市場(chǎng)的絕大份額，競爭地位穩固，競爭優(yōu)勢明顯。
　　目前4、6英寸等中低端半導體芯片生產(chǎn)線(xiàn)用石英玻璃制品廠(chǎng)商之間的技術(shù)水平差別不大、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重、競爭較為激烈，產(chǎn)品的優(yōu)劣主要取決于生產(chǎn)成本及產(chǎn)品品質(zhì)的穩定性。目前我國絕大部分的石英制造廠(chǎng)家均已掌握中低端石英制品的生產(chǎn)制造技術(shù)，而掌握高端核心技術(shù)的石英制品廠(chǎng)商屈指可數。在技術(shù)突破的過(guò)程中，國產(chǎn)石英器件生產(chǎn)商囿于東京電子技術(shù)認證等國際銷(xiāo)售資質(zhì)的影響，在半導體等高端市場(chǎng)僅實(shí)現極少量銷(xiāo)售。
 

▼我國石英制品行業(yè)企業(yè)市場(chǎng)及認證情況

 
　　目前以凱德石英為代表的國產(chǎn)石英器件生產(chǎn)商在技術(shù)積累上已經(jīng)可以進(jìn)入8、12英寸中高端半導體芯片生產(chǎn)線(xiàn)用石英玻璃制品市場(chǎng)。國產(chǎn)石英器件生產(chǎn)商的認證壁壘突破有望帶動(dòng)上游國產(chǎn)石英材料進(jìn)入半導體等高端市場(chǎng)。與此同時(shí)，石英材料生產(chǎn)環(huán)節也在加緊突破國際認證壁壘。“材料生產(chǎn)——器件加工”的全產(chǎn)業(yè)鏈升級，有望加速石英行業(yè)的國產(chǎn)化進(jìn)程。
 

▼東京電子石英玻璃原材料認證情況

石英及硅材料精細加工技術(shù)高級研修班

2019年3月23-25日 | 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）

 
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主要培訓內容：

石英礦工藝礦物學(xué)
硅質(zhì)玉石的識別和鑒賞
石英礦物種類(lèi)識別
石英產(chǎn)品及其應用指標
石英常規選礦技術(shù)與設備
高純石英精細提純與加工技術(shù)
石英粉表面改性技術(shù)與應用
石英砂生產(chǎn)線(xiàn)設計
高純石英礦物粉體材料的制備技術(shù)與應用
其他培訓內容
 

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