2023年石英股份跟踪报告:半导体业务已成气候,估值有望迎来重塑
- 来源:中信证券
- 发布时间:2023/09/27
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石英股份跟踪报告:半导体业务已成气候,估值有望迎来重塑。高纯石英为半导体关键辅材,2022年市场空间达240亿元。在半导体集成电路中,石英制品具备耐高温、耐腐蚀、低膨胀等优异性能,是难以替代的关键材料,也具备耗材属性,起到承载、隔离等关键作用,涉及半导体晶圆制造的大部分流程,影响范围较广。根据石英股份年报及凯德石英招股书披露,每生产1亿美元的电子信息产品,平均大约需要消耗价值60万美元的高端石英材料,我们预计2022年全球半导体石英制品市场空间在240亿元左右。行业各环节均具备较高壁垒。一旦石英材料的杂质、稳定性等因素导致芯片生产受到影响,则犯错成本较高,故而上中下游各环节对半导体石英材料均具...
高纯石英为半导体关键辅材,市场空间达 240 亿元
高纯石英是集成电路制造关键零部件及耗材,由于其耐温、耐酸、低膨胀和极佳的管 够透过性等特殊物理性能,满足了半导体工业对载具材料中碱金属和重金属含量的苛刻要 求,成为该领域中不可缺少的材料;同时在半导体生产过程中对高纯石英指标持续高要求, 使得石英材料具备耗材属性。 半导体领域加工环节在芯片设计流程后,可分为三个阶段:单晶硅片制造、晶圆制造 和封装测试,其中石英材料主要应用于单晶硅片制造和晶圆制造两个核心环节。从制造流 程来看,石英坩埚、石英清洗槽、石英舟等分别用于单晶硅片制造过程中的多晶硅还原、 硅片酸洗、超声波清洗;石英法兰、石英钟罩、石英基片(光掩膜版的主要基础材料)、 石英环、石英扩散管等分别用于晶圆制造过程中的硅片氧化、光刻、蚀刻、扩散。
在半导体集成电路中,石英坩埚、石英管、石英舟、石英支架等各种石英制品是难以 替代的关键材料,起到承载、隔离、均场等关键作用,涉及半导体晶圆制造的大部分流程,影响范围较广。半导体工艺制程按照工作环境温度的不同,分为高温工艺和低温工艺两大 类,高温工艺包括扩散、氧化等,低温工艺包括刻蚀、封装、光刻、清洗等:
高温区器件:主要是扩散氧化等环节使用的石英舟、石英管、石英挡板、套管等, 需要在高温环境中直接或间接与硅片接触。石英制品需要在千度以上环境中连续 工作数个小时,所以需要其耐高温,同时热稳定性好,不易变形;石英制品主要 成分是二氧化硅,由于羟基改变了二氧化硅的键合结构,降低了材料的热稳定性, 造成石英制品的耐温性能大幅降低,所以高温工艺用石英制品需经过脱羟处理。 此外,高温工艺对石英制品性能要求还包括耐腐蚀、透光性好、杂质含量低等。
低温区器件:主要是刻蚀环节的石英环、石英保护罩等,还包括清洗过程中的花 篮、清洗槽等,主要在低温环境中使用。低温工艺对石英制品不存在耐高温要求, 对石英材料的羟基含量无要求。低温工艺中,石英制品的性能要求主要是耐腐蚀、 透光性好、杂质含量低。

在高温领域,氧化工艺就是硅(Si)和氧气反应会形成玻璃(SiO₂),在硅晶圆上生成 一层保护膜,功能体现在一方面充当绝缘层的角色,有效隔离不同电路,防止电流的泄露, 另一方面扮演保护层的角色,防止后续的离子注入和刻蚀过程对硅晶圆造成损伤,此外还 可以作为掩膜层,用来定义电路图案,确保电路的准确布局。
扩散工艺主要是在高温条件下对半导体晶圆进行掺杂,即将元素磷、硼扩散入硅片, 从而改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布,以便建立起不同的电特性区域,采用 不同的掺杂工艺,通过扩散作用将 P 型半导体与 N 型半导体制作在同一块半导体硅片上。 扩散工艺按原始杂质源在室温下的相态分类,可分为固态源扩散、液态源扩散和气态 源扩散,比如液态源扩散,携带气体(通常是氮气)把杂质源蒸汽带入扩散石英管内,载 气除了通过携带杂质气体外,还有一部分 N2直接进入炉内,起到稀释和控制浓度的作用, 优点在于系统简单、操作方便、成本低、效率高、重复性和均匀性都很好。
在低温领域,“刻蚀”是用化学或物理方法沿着光刻胶表面显影的图案,从硅片表面 去除不需要的材料,从而将电路图刻在晶圆上。在这个过程中,高纯石英环主要起到防护 作用,它与石英闸门的组合可实现对腔体的密闭防护,紧密围绕在晶圆周围,防止刻蚀制 造过程中的各类污染。
另外,在硅晶体管和集成电路生产中,几乎每道工序都有硅片清洗,硅片清洗的好坏 对器件性能有严重的影响。其中化学清洗是为了除去原子、离子不可见的污染,方法较多, 有溶剂萃取、酸洗(硫酸、硝酸、王水、各种混合酸等)和等离子体法等;超声波清洗(物 理清洗)则能通过将超声波声能传入溶液,靠气蚀作用洗掉片子上的污染。在清洗过程中需要使用耐酸耐碱的石英器件,其中负责承载硅片的是石英花篮,负责承载洗涤的则是石 英清洗槽。
半导体石英材料也具备耗材属性。由于在晶圆制造过程中不断经历高温、酸洗等特殊 环境,半导体石英材料的稳定性等指标会受到一定影响,从而在使用一段时间后会面临更 换的需求,半导体石英材料因此具备耗材的属性。 整体高温区和低温区相比较,由于高温区器件消耗速度较快,但是类似多片机(一个 承载器具承放多个硅片),低温区器件消耗速度较慢,但是单片机(一个承载器具承放一 个硅片);因此两者市场规模比较接近。
根据石英股份年报和凯德石英招股说明书的相关披露,每生产 1 亿美元的电子信息产 品,平均大约需要消耗价值 60 万美元的高端石英材料,由此我们测算 2022 年全球半导体 石英制品的市场空间在 34.41 亿美元左右,折合人民币 240 亿元左右。 从产品结构来看,半导体石英器件、半导体石英基板、半导体石英玻璃(含坩埚)是石 英制品在半导体领域的主要产品,三类产品的全球市场规模大致按 4/3/3 的占比分布。

行业上中下游各环节均具备较高壁垒
由于芯片价值量较高及制程较为先进,故而对生产流程各个环节均提出较为严苛的要 求,一旦石英材料本身的杂质、热稳定性等原因导致芯片生产受到影响,意味着相对价值 量占比不高的石英材料将影响价值量较高的芯片质量,犯错成本较高,故而半导体石英材 料对上中下游各个环节均具备较高要求,具备一定壁垒。 半导体石英产业链覆盖从上游石英砂、中游石英材料及制品、下游半导体生产多个环 节,上游石英矿石的资源壁垒、中游高纯石英材料的提纯及加工技术壁垒、下游终端客户 的认证壁垒共同导致了半导体石英制品行业的进入门槛较高。
上游:优质矿源稀缺,美国矿源垄断市场
在上游石英砂产业中,工业上石英砂一般可分为普通石英砂、精制石英砂、高纯石英 砂、熔融石英砂等,其中半导体领域的高纯砂要求最高,纯度一般要求做到 99.999%(5N) 或者 99.998%(4N8)以上,杂质含量小于 10ppm。
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。规模大、品位高、 品质好的高纯石英矿床有三个基本地质条件:(1)硅源充足;(2)无同期金属矿床伴生以 保证硅源和矿石的纯度;(3)动定相宜的构造环境以提供大规模硅质运移通道、稳定的压 力-温度和充分的高纯石英结晶时间(P-T-t)以及足够的成矿空间。 美国尤尼明和挪威 TQC 具备高纯石英砂供给能力,主要源自其矿源,两家公司共同 开采 Spruce Pine 石英矿,该矿床位于阿巴拉契亚山系的蓝岭构造区,分布在斯普鲁斯派 恩深成岩系的花岗伟晶岩带中,为白岗岩型高纯石英矿,由泥盆纪 3.8 亿年前花岗质岩浆 侵入前寒武纪 Ashe 组的云母和角闪石片麻岩、片岩中缓慢结晶而成矿。矿石的主要造岩 矿物为斜长石、钾长石、石英、白云母,几乎不含镁铁质矿物,石英的杂质元素含量极低。 尤尼明公司自 1970 年起即在该矿区采矿,所拥有的矿区原料中铝含量较高,能够增 强坩埚的粘度,同时碱金属元素含量较低,微气泡含量比脉石英含量低,石英砂一致性也 较好,因此尤尼明能生产出更高纯度的石英 IOTA-4/6/8,并建立了超纯石英的 IOTA 标准, 一度垄断了世界高纯石英砂市场,许多半导体厂商也因此坚持使用 Spruce Pine 的高纯砂。
但球其他区域的脉石英矿由于杂质含量存在差异,单体矿床规模小,对企业的提纯技 术提出更高的要求。同时,不同矿源的颗粒度和一致性差异较大,需要靠后期的提纯技术 来改善不同矿源的颗粒度及一致性差异。 另外,石英砂中的部分杂质含量或可以通过酸洗、磁选等方式降低,但如果石英砂里 面存在较多微小的晶体,则晶体交界处会存在不少杂质、包裹体,增加提纯的难度、成本。另外,如果石英砂晶体里天生存在一定的气液包裹体,后期的提纯技术较难去除。因此, 石英矿资源的天生品质较为关键,部分中低端的半导体石英材料或可由其他区域的石英矿 源生产。
中游:生产工艺各有优劣,具备一定门槛
一般而言,石英玻璃材料厂商将产品(产品形态主要包括管、棒、砣等,部分产品会 进行一些初加工比如石英筒、石英环等)销售给下游的石英制品加工商。 石英玻璃的气泡数量、金属杂质和羟基含量越低越好,如何降低杂质含量是制备石英 玻璃的技术难点和技术壁垒。影响石英制品纯度的因素主要有气泡数量、金属杂质含量和 羟基含量,这些缺陷与原料和制备方法密切相关。气泡主要来源于水晶粉颗粒内含的天然 气液包裹体,或者是水晶粉颗粒之间孔隙所裹带的空气、燃烧气等;铁元素通常存在于石 英颗粒表面赤铁矿、云母等含铁矿相中,钠钾钙等碱金属主要存在于杂质矿相和液固包裹 体中;羟基则主要来源于制备过程中使用的燃料和保护气体氢气。
石英玻璃中的气泡会严重影响产品透明度并缩短其使用寿命。 铁元素含量过高会降低石英制品的光透过率和电导率;钠钾钙等碱金属杂质含量 过高会降低石英制品的耐高温性能,进而影响其热稳定性和光学特性。 羟基主要影响石英材料的碱金属以及热稳定性:(1)羟基在高温环境中会形成羟 基团,有效的将半导体工艺中危害较大的碱金属包裹起来,阻止其污染晶圆;(2) 羟基因为改变了 SiO2 的键合结构,降低了材料的热稳定性,造成石英制品的耐 温性能大幅降低。通常羟基含量超过 200ppm 的石英材料,1050℃即开始软化变 形,低于低羟基产品 100 余摄氏度。另外,光刻集成电路的光掩膜表明,石英玻 璃中特定形式的羟基才有利于紫外光刻工艺,其他形式的羟基反而降低光刻效率, 影响超大规模集成电路的制作。

根据原材料不同,石英材料可分为天然石英材料、合成石英材料。其中,天然石英材 料常用的制备方法可分为电熔法和气炼法,电熔法工艺又可以分为真空电容、连续熔制等 具体方法,原理就是通过电为动力来源,通过电阻、电弧、中频感应等方式加热,在熔化 过程中石英晶体的结构历经从β-石英到α-石英,再到α-方石英(同时伴随有非晶相的产 生)的转变,直至加热到约 1723℃时开始形成石英熔体。石英粉料的熔化过程通常在高 度真空(0.1~10Pa)的环境中进行,以去除该过程中释放产生的气体和降低石英玻璃中的 气泡含量。 气炼法是利用氢氧焰将天然石英熔化,然后在石英玻璃靶面上逐渐堆积而成,采用氢 氧焰制备时,氢气分子或者是氢气与氧气燃烧时生成的水会分别与二氧化硅反应生成羟基, 导致产品中羟基含量偏高。 合成石英材料纯度较高,但由于技术尚不成熟且制备成本较高,目前应用较少。合成 法中直接合成法羟基含量极高,但杂质含量低;间接合成和等离子体化学气相沉积(PCVD) 能制备低羟基含量的石英材料。
整体来看,电熔法的优点是羟基含量少,但金属杂质多;气炼法的羟基含量高,但是 杂质少;四氯化硅合成的石英玻璃杂质和羟基含量都较少,但是制备成本较高。因此,电 熔产品主要用在半导体的扩散等高温领域,气熔产品是用在刻蚀等低温领域。
石英制品的加工工艺可以分为冷加工和火加工两大类,冷加工是利用数控机械设备或 手工对石英材料进行切割、研磨、铣削,形成产品的部件,最后进行组装焊接成为成品, 有的刻蚀类产品可以直接依靠机械设备做成成品。 石英火加工又分为玻璃车床火加工和手工火加工,玻璃车床火加工是将石英管的原材 料装卡在车床上,通过车床转动,以氢氧气为燃料,由石英技师进行操作,对石英管进行 二次整型、成型、抛光等操作;手工火加工主要依赖技师们的手工操作,也是以氢氧气为 燃料,对产品进行吹制、焊接、抛光,火加工工序是石英加工中关键工序,与高度自动化 程序化的半导体工业形成鲜明对比的是,石英制品火加工技术至今仍然依赖技工师傅成熟 的手艺,无法被替代。
下游:认证壁垒较高且周期较长
由于半导体石英制品直接影响半导体生产过程中产品的良率,半导体设备厂商对使用 耗材要求严苛,认证过程中从产品、技术到研发体系及经营管理制度进行全方位持续考核, 认证壁垒高且认证周期一般在 3~5 年(比如石英股份通过 TEL 高温认证周期长达 4 年), 客户导入沿“认证—小规模使用—大规模采用”的路径,认证资格是进入下游半导体客户 供应体系的重要条件,也是产品是否能够大规模放量、提升下游渗透率的核心要素。
石英玻璃材料企业 TEL 认证流程包括:1)体系认证:耗时半年到一年,认证后直到 整改通过才能进入现场审核阶段;2)现场审核;3)产品测试:通常耗时 3~4 周,测试后 进行晶圆片分析,通常耗时两周左右,产品测试全流程通常在 2 个月左右,若数据指标能 够通过且波动不大,就会提交给 TEL 总部,进行综合判定。
半导体设备厂商认证属于全流程认证,每一环节认证均较为严格。半导体设备厂商会 对高纯石英砂、石英玻璃材料厂商和石英器件加工商进行资质认证,只有通过资质认证的 供应商产品才有资格进入对方供应链采购目录,尤其对于半导体石英器件加工商而言,半 导体厂商会指定要求使用某高纯砂供应商的石英砂,上下游各个环节认证流程都非常严格。
另外,下游半导体厂商集中度较高也导致了下游话语权较强,认证难度较高。由于石 英材料在半导体产业的应用主要是在晶圆生产中的扩散和刻蚀工艺,后续讨论也主要以扩 散及刻蚀领域为主。
半导体设备行业呈现高度集中格局。全球半导体设备制造商主要集中在美国、日本、 荷兰等国,以美国应用材料、荷兰阿斯麦、美国泛林集团、日本东京电子、美国科磊等为 代表的国际知名半导体设备企业起步较早,经过多年发展,凭借资金、技术、客户资源、 品牌等方面的优势,占据了全球和中国大陆地区半导体设备市场的主要份额。

刻蚀工艺是半导体制造工艺中的关键步骤,对于器件的电学性能十分重要。其利用化 学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程,目标是在涂胶的硅片上正确 地复制掩模图形。如果刻蚀过程出现失误,将造成难以恢复的硅片报废,因此必须进行严 格的工艺流程控制。 半导体刻蚀设备市场主要由美日厂商主导,CR3 达到 90%。根据 Gartner 数据,全 球刻蚀设备呈现泛林半导体、东京电子和应用材料三家寡头垄断的格局,其中泛林半导体 技术实力最强,产品覆盖最为全面,占据 44.7%的市场份额;东京电子和应用材料市场份 额分别为 28.0%和 18.1%。
扩散工艺是指在高温条件下,利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬底中, 使其具有特定的浓度分布,达到改变材料的电学特性,形成半导体器件结构的目的在硅集成电路工艺中,扩散工艺用于制作 PN 结或构成集成电路中的电阻、电容、互连布线、二 极管和晶体管等器件。 半导体扩散设备市场主要由美日厂商主导,CR3 近 80%。Gartner 数据显示,全球扩 散炉设备主要由外资品牌占据,其中 2019 年应用材料份额达到 40.4%;其次分别是东京 电子 20.3%和日立国际 19.2%。
半导体需求底部,高端需求提升,国产替代机遇加大
半导体行业需求触底,周期拐点或逐步出现
近年来物联网、人工智能、新能源汽车、5G 等新兴科技产业的快速发展对芯片需求 提供了较强支撑,根据 Gartner 数据,2020 年以来全球半导体销售额持续增长,其中 2022 年全球半导体行业销售额 5735 亿美元,创历史新高,同比增长 3.17%。但 2023 年上半 年,由于全球需求延续低迷,半导体销售额同比下降近 20%。 从产业格局来看,半导体产业已经经历了从美国到日本、日本到韩国和中国台湾的两 次转移,目前正在经历向中国大陆的第三次转移。根据 SIA 数据统计,2022 年中国以 1803 亿美元的销售额成为全球规模最大的区域市场,占比 31%左右;其次第二大市场是美国 1409 亿美元,占比 25%左右。
从行业属性来讲,半导体产业兼具周期性和成长性,周期性主要来源于需求端、供给 端和库存,成长性源自科技创新周期与国产替代周期。 近 20 年来,全球半导体行业销售额总是在波峰和波谷之间循环往复,每隔 4~5 年就 会经历一轮周期,从谷到峰的上行周期通常 1~3 年,从峰到谷的下行周期通常 1~2 年。本 轮半导体周期的高峰大致出现在 2022 年 2 季度,按照历史规律,行业周期最早有望在今 年下半年确认触底,逐步开启新一轮上升周期。可以看到,当前全球半导体销售额下降幅 度已经收窄,行业周期拐点或逐步出现。
随着半导体制程越加先进,高端石英制品需求相应提升
随着半导体行业硅片尺寸的不断升级,下游行业对石英制品的尺寸、纯度、精度的要 求会越来越高,石英玻璃产品正逐渐向“纯、精、净、大、专”方向发展,基础材料的纯 度更高,器件产品的加工精度更高,产品生产和应用环境洁净度更高,产品器型尺寸更大, 对各种专门应用场合的适应性更强。
随着硅片尺寸的不断扩大,对石英制品的加工精度(公差标准)的控制难度也随之提 升。石英制品的加工精度不准会导致下游客户在使用时整条生产线的停工,例如用于自动 倒片的晶圆载具石英舟类,工艺尺寸上与设备要求不符,会造成实际运行中晶片无法按照 设定位置归位而发生碰撞掉落等,故下游客户对于所使用的石英玻璃制品要求极高。 近五年,国内半导体领域的 12 英寸生产线投入增加,从需求趋势看,对高端、大尺 寸石英制品的需求趋势不可逆,石英制品尺寸与半导体生产线尺寸必须严格对应,这就意 味着高端石英制品作为半导体生产线的重要配套产品,亦会有同样的发展趋势。

另外,下游半导体制程越加先进,对半导体石英材料在高温等特殊环境下的稳定性要 求也越高。当技术节点向 5nm 甚至更小的方向升级时,集成电路的制造需要采用昂贵的极 紫外光刻机(EUV),或多重模板工艺(重复多次刻蚀及薄膜沉积工序以实现更小的线宽), 需要投入更多且更先进的光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备。根据中芯国际公告,5nm 的 投资成本是 14nm 的两倍以上、28nm 的 3 倍以上。 随着半导体石英制品的尺寸不断加大,在长时间高温工艺下(1100~1200 度)石英材 质的稳定性也受到较大的考验,而石英体内的羟基杂质含量过高将会直接影响石英制品的 高温表现,最终影响先进半导体工艺制程。因此,随着但道题制程越加先进,晶圆制造工 艺过程中对半导体石英材料的纯度、稳定度等方面要求更高。
竞争格局:高端半导体石英由外资垄断,国产企业奋起直追
半导体用石英制品行业集中度较高,主要由外资垄断。中低端半导体芯片生产线用石 英玻璃制品,因为该类产品图纸加工难度相对较小,产品的优劣主要取决于产品品质的稳 定性,下游厂商往往倾向于和成立时间较久、在行业内口碑较好的石英玻璃制品企业合作。 高端石英制品门槛较高,产品尺寸越大,加工环节越复杂;产品越高端,选用材料纯度等 级越高,对制成品表层洁净度要求越高。由于国外厂商起步较早,技术先进,获得 TEL 等 国际大厂认证,高端产品大部分被国外企业或外资企业垄断;而国内企业起步整体较晚, 多数还处于认证阶段,高端涉及的相对较少。 根据 IBISWorld 统计的数据,2013 年全球石英市场份额中,美国迈图公司占比 38%、 德国贺利氏占比 21%、日本东曹占比 8%,三家企业合计占比 67%,我们估计国产半导体 石英企业的份额只有 10%左右,国产替代潜力巨大。
目前石英玻璃材料产业内主要竞争者包括国外的迈图、贺利氏、东曹、昆希、以及国 内的菲利华、石英股份等;石英制品行业中,贺利氏信越、杭州大和、沈阳汉科、泰谷诺 等外资企业占据主要市场份额,国内石英制品加工企业主要有凯德石英,菲利华石创等。 外资企业具备独特的技术优势,各自有其占领的领域和市场。贺利氏在光纤领域优势 明显,是全球合成石英领域的代表龙头,拥有用于半导体领域的气炼、电熔石英产品;而 美国迈图、日本东曹则分别是电熔石英、气炼石英领域的代表性龙头企业。
国产企业认证正在持续取得突破,奋起直追。菲利华 2011 年上半年通过东京电子的 材料认证,成为国内第一家通过原厂设备认证的石英玻璃材料企业,后面陆续通过了 LAM、 AMAT 等企业认证,认证产品集中在低温刻蚀领域。而石英股份成为率先通过东京电子高 温认证的企业,也是全球第三家、国内唯一一家通过半导体高温环节认证的企业。 另外,石英股份和菲利华的半导体业务营收近年来均保持行业平均以上的增速,意味 着国产企业在行业中渗透率持续提升,处于奋起直追的态势。
石英制品供应商之德国贺利氏
贺利氏集团总部位于德国哈瑙市,是一家全球化的家族投资企业。公司在 1660 年从 一间小药房起家,如今业务涵盖环保、电子、健康和工业应用等领域,通过广泛的专业材 料知识和具有创新技术的解决方案为客户提供高质量的产品和服务。
2020 年贺利氏收入达到 315 亿欧元,同比增长 46.2%,其中亚洲地区收入占比达到 42%,其次是美国占比 24%。公司一直注重科技创新,近年来研发费用率稳定在 6%~7% 左右。

贺利氏擅长于为半导体行业生产天然熔融石英和合成熔融石英玻璃的所有关键工艺。 自从 1899 年,公司采用氢氧(H2/O2)熔炼石英石晶体,后续通过持续的研发投入和经 验积累,逐步掌握电熔、气熔和合成石英玻璃工艺。其中电熔工艺的优点是得到的石英玻 璃 OH(羟基)含量相比其它工艺要低,通常低于 30ppm。石英玻璃的 OH(羟基)含量 跟材料的最高可工作温度直接相关,由此电熔石英玻璃可适用于高温应用场合。
公司在创新石英和熔融石英玻璃解决方案方面拥有超过 100 年的专业经验,现在能够 提供各种材料等级和尺寸规格的石英制品,具有高纯度和高材料均匀性的特点,同时保持 低气泡含量和严格的尺寸公差,为客户提供各种产品解决方案。
石英制品供应商之美国迈图
迈图的历史最早可追溯到上世纪 40 年代,其前身为全球著名电器公司通用电气(GE) 的有机硅业务部,1940 年 5 月,通用电气(GE)化学研究员 EugeneG. Rochow 对有机硅 直接反应工艺的巨大发现,开启了将有机硅应用于成千上万种产品中的科学创新之旅。
2006 年,阿波罗公司以 38 亿美元收购美国通用电气的有机硅业务部门,正式成立迈 图高新材料集团(MPM)。2010 年,阿波罗将迈图高新材料和瀚森公司合并,成立了迈图 高新材料控股有限公司。迈图集团是全球第二大的有机硅产品及其关联产品的生产商,同 时在石英及陶瓷材料行业也拥有世界领先的地位,公司客户包括来自 100 多个国家的 4000 多家客户。2018 年,由韩国公司 KCC(涂料和建材企业)、半导体设备生产商 Wonik 和 私募股权基金 SJL 组成的财团达成协议,以约 31 亿美元收购美国迈图高新材料集团。 2018 年,迈图实现营业收入 27.05 亿美元,同比增长 16.04%,其中配方和碱性硅酮 收入占比达到 65.29%,性能添加剂收入占比为 41.74%,石英产品收入占比为 9.01%。
从盈利水平来看,石英产品 2018 年 EBITDA Margin 为 21.43%,高于其他业务盈利 水平,近年来持续提升主要由于销售额的增长、制造效率的提高等规模效应。
迈图的石英技术部门在熔融石英的开发和制造方面处于全球领先地位,掌握核心电熔 技术。熔融石英产品由石英砂制成,用于需要极端温度和高纯度的工艺中。迈图的高纯度 熔融石英材料用于各种应用,其中光学清晰度、设计灵活性和在极端环境下的耐用性至关 重要,如半导体、照明、医疗保健和航空航天。
美国迈图采取严格的质量控制,密切监视和控制石英生产过程(从原材料净化到最终 包装)的每个工序,旨在确保产品纯度,其半导体领域产品体系较为齐全,微量元素含量 可达到 ppm 或 ppb 级别,同时在较大直径范围内可保持尺寸的一致性,而依据不同细 分产品又拥有耐高温、低羟基等一系列优点。
石英股份:业务迎来放量阶段,中长期增长态势明确
陆续通过全球头部半导体厂商认证,半导体业务迎来放量阶段
多年来,石英股份通过不断的研发积累已经掌握了电熔、气熔和连熔技术,其中在连 熔生产工艺技术上通过创新发展填补了国内多项连熔法生产半导体级高纯石英管、棒、板、 筒等产品的空白,具有国际先进水平,已成为行业连熔技术发展的标杆。 2015 年,公司开始推进海外半导体设备厂商的认证,其中石英管、棒、锭材料在 2019 年底顺利通过东京电子扩散环节的半导体认证,成为全球第三家通过半导体高温认证的企 业;2021 年通过东京电子(TEL)刻蚀环的半导体认证;自主研发的石英筒产品受到半导 体市场好评,并在 2020 年下半年通过美国 Lam 的刻蚀石英认证;公司在美国应用材料的 认证也取得阶段性进展。另外,国内北方华创、中微半导体也有望陆续通过认证。
2023 年上半年,公司半导体业务收入同比增长 90%以上,预示着半导体产品逐步迎 来放量采购阶段。从营业收入角度来看,公司 2019~2022 年半导体业务收入保持年化 100% 以上的增长,一方面在于基数较低,另一方面在于客户导入进入从认证通过到小规模使用 的阶段。2023 年上半年,公司半导体营业收入 2.13 亿元,同比增长 90.82%,考虑到上半年行业需求持续低迷,公司半导体业务收入增速仍有所提升,预示着公司半导体产品在 小规模使用阶段通过下游客户认可后,逐步进入到大规模采用的阶段,有望迎来加速放量。

石英砂环节努力突破认证中,有望解决上游卡脖子环节
在高端半导体石英材料领域中,由于美国 Spruce Pine 石英矿资源禀赋优异,下游半 导体厂商一般要求使用其石英砂来生产半导体石英材料,所以尤尼明和 TQC 垄断了上游 高端半导体石英砂的供应。 但近年来,公司通过针对不同矿源的提纯技术的积累进步,以及寻找匹配印度、巴西、 南非、中国等各地较为合适的矿源,努力突破下游半导体生产标准所需的高纯石英砂。根 据公司官网介绍,其生产的半导体石英砂以低铁含量和低碱金属为其显著特征,石英砂粒 度分布集中,羟基含量低,用该类石英砂生产的石英玻璃气泡、气线、色线等缺陷极少。 公司已于近两年开启石英砂环节的认证,一旦实现认证通过,将有效解决我国半导体又一 大卡脖子环节,助力国产半导体行业持续发展。
另外,半导体石英砂认证通过将有效降低原材料端的成本压力,增强公司产品竞争力。 近年来随着半导体需求持续增长,半导体石英砂也供不应求、价格持续上涨,根据中国粉 体网数据,进口高纯石英砂价格已上涨至 50 万元/吨以上,年初价格只有 10 万元/吨左右, 而半导体石英砂产品质量最高,相应价格也最高,可见高纯砂价格涨幅较大。如果公司未 来半导体高纯砂认证通过,可利用自身储备的石英矿资源来生产半导体石英材料,可有效 降低原材料成本上涨压力,同时也可以增强产品在价格等方面的竞争力。
半导体业务有望持续大幅增长,盈利能力不断上升
供应链的稳定保障需求催化国产替代机遇及供应商选择多元化。一方面,2018 年以 来中美贸易摩擦反映了我国在半导体行业的技术短板,催化半导体制造国产化的进程。近 年来政府也持续出台政策全方位支持国内半导体产业链;另一方面,企业层面加快主要壁 垒的攻关和国产供应链的构建,推动国内半导体产业快速发展。从 2020~2021 年设备招 标采购国产占比对比数据中可以发现,半导体各项设备平均国产化率由 23%增长至 27%, 未来仍然还有较大提升空间。
另一方面,海外半导体厂商也有供应商多元化的考量。其中 2018 年美国迈图被韩国 收购后,对于日本半导体企业来说,考虑到以往日韩在半导体领域的竞争,日本半导体企 业有诉求寻找其他供应商来保障供应链的稳定。另外,公司基于自身的成本优势,在产品 质量及价格上相比海外竞争对手具有一定的性价比,从而对半导体厂商具有一定的吸引力。
近年来,公司的半导体业务持续增长,2022 年半导体业务实现收入 2.86 亿元,同比 增长 85.92%,在半导体石英材料行业中份额只有 1%,未来具备较大发展空间。根据公司 公告,公司 1800 吨石英砣项目已在 2021 年建成投产,6000 吨电子级石英产品项目预计 在 2023 年全面达产,从而有望奠定公司半导体业务的中期成长基础,我们预计到 2025 年左右公司半导体业务收入可接近 20 亿元。
盈利水平方面,随着公司陆续通过头部半导体厂商认证,公司高温扩散等高端产品占 比有所提升,叠加产能利用率上升,带动半导体盈利水平增加,我们预计公司半导体业务 毛利率从 2020~2021 年的 40%+有望提升至 50%以上。

另外,公司在 2022 年 10 月份公告投资建设半导体石英材料系列项目(三期),包括 6 万吨高纯石英砂、15 万吨半导体级石英砂、5800 吨半导体石英制品,建设周期为期三 年,将进一步完善公司关于高纯石英砂和半导体石英材料业务的布局,奠定长期发展基础, 同时公司建设的半导体级石英砂项目将配合当前公司努力通过石英砂环节的认证,进一步 完善公司在半导体产业链上游的布局。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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