2024年石英股份研究报告：半导体国产替代加速，石英龙头乘风破浪

1 石英耗材龙头，半导体业务迎来放量

国内石英砂及石英制品龙头企业，光伏+半导体双轮驱动。石英股份于 1992 年正式成 立，是一家集科研、生产、销售为一体的高端石英材料深加工企业。近年来，公司持续推 进电子级半导体石英产品的研发、生产及认证工作，半导体业务稳健发展。公司重点半导 体石英产品包括石英管(棒)、石英筒、石英锭、石英板等，市场地位及技术水平位居行业 前列。

受益光伏和半导体终端需求爆发，公司业绩实现高速增长。2020-2022 年，公司实现 总营收 6.46、9.61、20.04 亿元，同比增长 3.73%、48.81%、108.62%；实现归母净利润 1.88、2.81、10.52 亿元，同比增长 15.31%、49.37%、274.48%。公司近年营收及利润增长 的主要驱动因素是光伏和半导体行业发展迅猛刺激高纯石英材料需求提升，同时，公司凭 借自身在相关领域核心技术的领先优势，积极推进产能扩张，加快国产化替代和市场开发。 2023Q1-Q3，公司营收 59.00 亿元，同比增长 378.27%；归母净利润 42.07 亿元，同比增长 638.32%。

光伏和半导体业务快速放量驱动公司营收高增。2022 年，公司在光伏行业、光纤半导 体行业和光源行业的营业收入分别为 12.93、3.70、3.28 亿元，占比分别为 64.96%、 18.59%、16.45%。其中，光伏行业的营收增长受光伏市场需求驱动，同比增长 305.94%， 驱动公司营收显著增长；光纤半导体行业的营收增长则得益于半导体类产品收入提升，同 比增长 23.11%，公司半导体石英产品销售快速增长，市场影响力逐步扩大。 光伏和半导体业务盈利水平稳步上行。2020-2022 年，公司光伏板块毛利率分别为 45.27%、55.14%、77.50%；主要由于光伏下游需求高增推动公司产品价格上行，叠加公司 高端产品占比逐步提升，公司光伏板块毛利率显著增长。2020-2022 年，公司光纤半导体行 业毛利率分别为 36.70%、38.86%、54.88%，公司半导体板块石英产品销售实现了快速增 长，市场影响力逐步扩大，光纤半导体板块业务盈利能力持续提升。2020-2022 年，公司光 源板块毛利率分别为 39.98%、43.57%、47.79%；主要原因是公司光源业务较为成熟，产业 链持续优化。

股权结构集中，子公司业务清晰。截至 2023Q3，公司实际控制人、董事长、总经理陈 士斌先生直接加间接持股比例为 49.24%，公司股权较为集中。同时，公司共设有 7 家子公 司（含间接持股），其中连云港太平洋金浩石英制品有限公司主营业务为天然水晶粉及其石 英制品生产与销售；连云港太平洋金沙石英有限公司主营业务为制造和销售石英产品。

回购股份拟用于股权激励/员工持股，完善长效激励机制。2023 年 11 月 17 日公司发布 公告，指出公司控股股东、实控人陈士斌提议公司回购不低于 1 亿元且不高于 2 亿元的股 份用于股权激励及/或员工持股计划。回购计划彰显公司管理层对公司未来发展的信心和对 公司价值的认可，同时有利于公司完善长效激励机制，调动员工积极性。

2 半导体石英制品前景广阔，认证及制造环节壁垒高

2.1 高纯石英为半导体关键耗材，技术壁垒高企

高纯石英物理化学性质突出，是半导体行业的重要原材料。高纯石英是二氧化硅纯度 大于 99.9%的石英砂系列产品总称，是石英玻璃、硅材料及相关产业发展的物质基础。高 端石英材料具有化学性质稳定、杂质含量低、透光性好、耐高温、耐辐照、抗析晶能力强、 硬度大、热膨胀系数小、电绝缘性好、耐几乎所有酸的腐蚀（HF 除外）等优异的物理化学 性能。此外，高端石英产品对于产品纯度、粒度等均有严格的要求。具体而言，高端产品 二氧化硅含量要求大于 99.998%，杂质元素总含量须低于 20×10-6，因此其对于天然石英矿 的品质要求也远高于其他等级的产品。

石英玻璃制备方法根据原材料的不同而有所区分。对于天然水晶或石英砂制成的石英 玻璃，一般使用电熔法和气炼法制备；而由四氯化硅制成的合成石英玻璃一般采用化学气 相沉积法。具体而言，电熔法又分为连续电熔和真空电熔，相比气熔石英材料，电熔石英 材料耐温性更好，羟基含量较低，成本更低。因此，电熔产品主要用在半导体的扩散等高 温区域，气熔产品则用于刻蚀等低温工艺。合成法中：1）直接合成法羟基含量高，但是杂 质含量低，适合在下游用作光学材料；2）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。

高纯石英砂为主要原材料，石英材料、石英制品广泛应用于半导体领域。石英行业上 游为石英砂，全球仅美国尤尼明、挪威 TQC 和中国石英股份具备规模化量产高纯石英砂的 能力；行业中游为石英材料和石英制品，其中石英材料的主要供应商为迈图、贺利氏、东 曹石英、石英股份、菲利华等，石英制品主流供应商包括贺利氏信越、杭州大和、沈阳汉 科、菲利华石创、凯德石英等，外资企业占据较高市场份额；行业下游为半导体设备和晶 圆制造，中资企业市占率低，国产替代空间大。

按照工作环境温度的不同，半导体石英制品工艺可分为高温工艺和低温工艺。其中， 高温工艺包括扩散、氧化等，低温工艺包括光刻、刻蚀、清洗等。 高温工艺所涉及的主要产品包括石英法兰和石英扩散管。由于在高温工艺中，石英制 品需在 1000℃以上的环境连续工作数个小时，因此其应具备耐高温、良好热稳定性、不易 变形的特性。同时，由于羟基改变了石英制品主要成分二氧化硅的键和结构，降低了材料 的热稳定性，石英制品耐温性能大幅下降，故用于高温工艺的石英制品需经脱羟处理。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。 低温工艺所涉及的产品包括石英玻璃坩埚、石英玻璃基片、石英钟罩、石英舟等。与 高温工艺相比，低温工艺的工作环境温度较低，对石英材料的耐高温性能、羟基含量不做 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。

石英材料和石英制品在半导体氧化、刻蚀、扩散、清洗环节均有重要作用。

1）氧化：氧化过程的作用是在晶圆表面形成保护膜，石英法兰用于氧化设备连接。 氧化过程的第一步是去除有机物、金属等杂质及蒸发残留的水分。之后将晶圆置于 800- 1200℃的高温环境下，通过氧气或蒸汽在晶圆表面的流动形成二氧化硅层。氧气扩散通过 氧化层与硅反应形成不同厚度的氧化层，可在氧化完成后测量其厚度。氧化过程有效保护 晶圆不受化学杂质影响、避免漏电流进入电路、预防离子植入过程中的扩散及防止晶圆在 刻蚀时滑脱。由于石英法兰具有耐腐蚀、耐高温等特点，被用于高温炉的连接，以确保制 造过程中的稳定性和可靠性。

2）刻蚀：刻蚀是决定集成电路特征尺寸的核心技术之一，石英环起防护效果。刻蚀 工艺是指将经图形曝光并在半导体硅片表面的光刻胶微图形转移到光刻胶下层薄膜材料上， 选择性刻蚀掉光刻胶下层材料上未被光刻胶掩蔽的部分。高纯石英环在刻蚀工艺中起防护 作用，其与石英闸门相组合而实现对腔体的密闭防护，紧密围绕在晶圆周围，防止刻蚀流 程中出现污染。

3）扩散：扩散是一种基本的掺杂技术，石英制品起承载与保护作用。扩散工艺将一 定数量和一定种类的杂质，如磷、硼等，掺入到硅片或其它晶体中，以改变其电学性质， 形成半导体器件。石英管由纯度极高的石英材料制成，具有优异的耐高温、耐腐蚀性能。 在半导体扩散炉中，石英管起保护反应气氛和反应物的作用。石英炉管设备分为水平式和 垂直式两种。其中水平式炉管中晶圆放置在石英舟上，而石英舟放在碳化硅承载架上，承 载架推进石英炉管中，晶圆在恒温区进行反应；垂直式炉管中晶圆在石英塔架上，然后缓 慢上升到石英炉管内进行制程。

4）清洗：清洗环节贯穿半导体整个生产流程，石英制品主要用于承载。在硅晶体管 和集成电路生产中，清洗环节几乎贯穿整个生产流程。清洗环节保证下一工艺步骤不受杂 质干扰，有效保持产品良率。清洗工艺的次数占整个芯片制造工艺流程步骤的三分之一， 是芯片制造的重要环节。在清洗过程中由于要与药液直接接触，因此需使用耐酸耐碱的石 英器件，其中石英花篮负责承载硅片，石英清洗槽负责承载洗涤，清洗槽内通常装有清洗 剂并具有超声波发生装置。

2.2 半导体市场需求前景强劲，石英制品国产替代空间广阔

全球半导体行业稳健增长，半导体石英制品规模持续扩张。2020-2022 年全球半导体 产品市场规模分别为 4404、5559、5735 亿美元，同比增长 6.82%、26.23%、3.17%。根据 IDC 等机构数据，2023 年芯片市场需求疲软，供应链库存消耗过程仍在继续，半导体产业 规模将面临下行压力，但随着智能手机需求的逐步复苏以及其对芯片的强劲需求，2024 年 市场预计向好。

中国半导体设备销售额呈上行趋势，全球占比稳步增提升。2020-2022 年，我国半导 体设备销售额分别为 187.2、296.2、282.7 亿美元，同比增长 39.2%、58.2%、-4.6%。我国 半导体设备销售额占全球销售额比重稳步提升，2020-2022 年占比分别为 26.3%、28.9%、 26.3%，是全球规模最大的半导体设备销售市场。随着物联网、区块链、汽车电子、无人 驾驶等多项创新技术的应用发展，我国半导体行业有望保持高景气度，半导体设备销售额 有望进一步增长，下游半导体设备需求的扩大也将推动半导体石英制品需求的增长。

集成电路贸易逆差维持高位，国产替代空间大。半导体核心材料技术具备高壁垒特点， 国内自给率较低，市场被美国、日本、欧洲和韩国等厂商所垄断。2022 年，我国集成电路 进口金额 4162.46 亿美元，同比下降 3.94%。相比之下，我国 2022 年集成电路出口金额仅 1546.67 亿美元，同比增长 0.10%。2022 年集成电路出口贸易逆差达 2615.79 亿元，同比下 降 6.18%。截至 2023 年 10 月，我国 2023 年集成电路进口金额 2849.82 亿美元，同比下降 18.95%；出口金额 1106.11 亿美元，同比下降 14.86%；出口贸易逆差 1743.70 亿元，同比 下降 21.35%。我国对海外半导体仍有较高依赖度，国产替代仍有较大空间。2019 年中美贸 易战、2020 年《瓦森纳协定》限制海外对我国半导体设备材料等供给后，半导体产业国产 化进程加速，半导体行业有望打破海外垄断现状，拉动石英玻璃行业快速发展。

2024 年全球石英制品规模约为 390 亿元左右，同比增长 13.12%。根据凯德石英公司 公告测算以及 WSTS 预 测 ， 2022-2024 年全 球 半导 体 产 品 销售额 （ The Worldwide Semiconductor Market）分别为 5741、5201、5884 亿美元，对应半导体石英制品规模分别 为 247、224、253 亿元，根据凯德石英招股说明书按半导体领域市场份额 65%测算，整体 的石英制品规模对应约为 380、344、390 亿元，分别同比增长 3.27%、-9.40%、13.12%。

2.3 竞争格局稳定，认证壁垒突破和石英砂国产化为发展趋势

海外企业供应比例较高，国内企业认证持续突破。国外石英材料行业的龙头企业主要 有迈图石英、贺利氏石英、东曹石英等，相关企业技术实力雄厚，是高纯熔融石英制品的 领军者。国内石英材料行业的领军企业是石英股份、菲利华，其中石英股份的主要产品包 括高纯石英砂、高纯石英管、石英坩埚及其他石英材料；菲利华产品集中于中下游石英材 料，主要供应国内航空航天领域。石英制品方面，海外龙头企业中国子公司贺利氏信越、 杭州大和热磁电子在国外石英市场份额占比较高；菲利华子公司菲利华石创逐步成为具竞 争优势的石英制品供应商。

由于半导体制备对于耗材要求较高，石英制品耗材环节具备认证和产业链供应两大壁 垒。

1）认证壁垒：下游半导体设备厂商对于石英材料要求较高，认证壁垒高企。半导体 设备厂商会对高纯石英砂、石英玻璃材料厂商及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下游设备厂商的供应链系统。高端产品的认证周期通 常为 1-2 年，流程相对复杂。产品能否通过认证是其能否成功大规模放量，提升下游渗透 率的核心要素。因此，未来国内石英材料及石英制品厂商将积极推进全球主要半导体设备 厂商认证进度，增强自身竞争力，提升市占率水平。

海外石英企业先发优势显著，认证进度领先国内。国际主要半导体设备制造商对于其 设备上使用的石英制品有严格的筛选标准，下游半导体客户的认证工序是石英材料供应商 进入主流供应体系的关键条件。国外石英材料及石英制品企业及其在华子公司，包括贺利 氏信越、杭州大和、沈阳汉科等均已通过国际半导体设备厂商认证。相比之下，国内石英 企业认证进度较为缓慢，目前仅石英股份通过 TEL 扩散领域半导体认证，菲利华通过 TEL 刻蚀领域半导体认证。

2）产业链供应壁垒：石英砂是生产半导体石英材料的重要原材料，各指标要求较高。 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。不同类 别的石英砂其纯度和杂质含量有所不同，应用领域也受其特征影响而有所差异。其中，半 导体领域对于石英砂要求较高，通常使用纯度 99.998%以上，单类碱金属（钾、钠、锂） 含量小于 1ppm 的高纯石英砂作为原材料。

全球石英矿源分布不均，为龙头企业供应垄断提供天然优势。全球高纯石英矿石原料 分部在巴西、美国、加拿大、挪威、澳大利亚等地，总计 15 个矿床。位于美国北卡罗莱纳 洲 Spruce Pine 矿区的白岗矿床因为其石英杂质含量极低，资源存量大（已探测资源量超过 1000 万吨），其他国家难以发现同等品质和储备的矿床，因此具备极强的资源壁垒。同时， 该矿产是世界上迄今为止唯一发现的独特的花岗伟晶岩高纯石英矿床，可为生产企业长期 稳定提供品质上佳的高纯石英原料。拥有该矿床开采权的尤尼明、挪威 TQC 凭借此优质矿 床成为了全球高纯石英砂龙头公司。

全球高纯石英产能集中，尤尼明、TQC、石英股份为主要供应商。目前全球仅尤尼明、 挪威 TQC 和石英股份等为数不多的公司具备规模化量产可用于半导体及光伏领域的石英砂 的能力。尤尼明生产的高纯石英砂采自美国北卡罗来纳州 Spruce Pine 矿床的优质花岗伟晶 岩，一度掌握全球 90%的高纯石英砂市场，具有绝对优势；挪威 TQC 在美国北卡 Spruce Pine 和挪威西部两地生产高纯石英砂；石英股份持续推进石英砂环节的认证，未来有望成 功突破上游供应壁垒，提升其行业地位和竞争力。

3 产品、认证、供应链优势突出，半导体业务盈利能力不断提升

3.1 半导体业务高速发展，产品矩阵多样化优势显著

公司半导体业务高速发展，有望成为公司业绩新增长点。2020-2022 年公司半导体领 域业务营业收入分别为 2.05、3.01、3.70 亿元，同比分别增长-16.54%、46.39%、23.11%。 2020 年营收下降主要是光纤和太阳能用石英制品收入下降较多导致。2021-2022 年受益于 半导体石英材料需求快速放量，公司半导体板块石英产品供不应求，带动收入大幅增长。

产品多样化趋势明显，覆盖半导体领域多个环节。公司半导体石英产品种类多样，实 现了从半导体高纯石英砂到石英锭、石英管棒的品类覆盖。相关产品可应用于半导体制程 中的氧化、扩散、刻蚀、清洗等多个环节，产品特性突出。其中，不透明系列及完美石英 系列新品广受市场好评。公司持续推广多种半导体用石英制品。以拓展下游客户，为客户 提供一体化解决方案。同时，产品矩阵的不断丰富也有助于提升公司半导体石英产品销量， 扩大公司在半导体石英材料的市场占有率。

持续推进半导体石英产品的产能扩张，有望推进国产替代进程。近年来，公司持续对 电子级石英材料进行产能建设，电子级石英产品、石英砣、半导体级高纯石英砂等产线逐 步达产。持续的产能扩张有利于扩大公司在半导体产业用石英材料的市场份额，推进相关 产品国产替代进程，为公司业绩增长提供新动力。

3.2 认证进度领先同业，率先实现国产替代

公司认证进度同业领先，客户拓展优势明显。石英股份为全球第三家、国内第一家通 过东京电子高温扩散领域认证的企业，认证产品采用连续电熔工艺，技术壁垒较高，认证 难度较大，认证进度领先同业；菲利华为国内售家获得半导体原产产设备厂商供应商认证 的企业，其认证领域主要集中在低温刻蚀领域；凯德石英产品认证主要以国内厂家为主。 石英股份在认证进度和难度方面较其余两家企业更具优势，有望提升公司半导体石英产品 在下游半导体行业的应用空间和市场份额。

认证流程稳步推进，助力公司半导体业务发展。得益于公司熔融石英生产核心技术， 公司连熔法生产的系列产品包括石英大管、石英棒、石英筒等，均已通过半导体厂商 认证，技术国际领先。公司半导体用石英管、棒、锭材料 2019 年通过东京电子（TEL） 扩散环节的半导体认证，2021 年通过其刻蚀环节认证；2020 年公司通过 Lam 的刻蚀石英 认证。半导体设备商认证通过将助力公司的半导体业务进一步发展，有望开发广阔全球市 场，加强公司新产品应用推广，提升市场知名度。

3.3 石英砂品质不断提升，突破上游卡脖子环节

公司针对不同矿源的提纯技术不断进步，石英砂品质不断提高。公司长期致力于高纯 石英砂生产技术的创新和研发，技术水平不断提升，产品品质稳定性有效改善，技术达到 国际先进水平。目前，公司所生产的半导体石英砂以低铁含量和低碱金属含量为其显著特 征，使用该类石英砂生产的石英玻璃中气泡、气线、色线等缺陷较少。积极推进高纯石英 砂技术创新和研发有利于公司满足半导体领域对于高端石英材料的全面应用，提升下游客 户认可度，增强公司竞争力。

不断提升石英矿石提纯技术优化产品性能。与长期居于垄断地位的 TQC 和尤尼明相比， 公司石英砂的天然不足在于原料矿源来源。美国 Spruce Pine 地区的花岗伟晶岩是全球少有 的优质石英岩，公司通过长期协议等方式与印度、巴西等海外地区优质矿源建立稳定合作， 同时持续推进石英砂提纯技术的更新迭代，其产品在纯度、粒度、性能等方面与 TQC 和尤 尼明的差距正逐步缩小，公司半导体级高纯石英砂市占率稳步提升。

产销规模持续增长，外销比例不断提升。2017-2022 年公司高纯石英砂产量稳步增长， 2022 年公司高纯石英砂销量为 3.62 万吨，同比增长 53.16%。同时公司在维持自供石英砂 体量稳定的情况下，持续扩大外销石英砂体量，石英砂外销占比持续提升。

公司积极扩充石英砂产能，增强供应优势。近年来，公司积极扩大现有高纯石英砂的 生产规模。目前，在已实现 20000 吨/年石英砂产能的情况下，公司稳步推进 60000 吨/年高 纯石英材料项目建设，预计 2023 年底将实现投产，投产后将进一步保障公司石英制品的原 料自供，降低生产成本。

（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。）