國內(nèi)半導體石英制品市場發(fā)展情況

| 透析國內(nèi)半導體石英制品市場

近一個月，半導體產(chǎn)業(yè)中的一關(guān)鍵零部件——石英制品，引起產(chǎn)業(yè)和資本關(guān)注。今年3月，北京凱德正式登陸北交所；菲利華石創(chuàng)和寧波云德獲得巨額資本融資。然而此前，市場和大眾的關(guān)注視角很少放在石英制品這類耗材上，殊不知，這些關(guān)鍵零部件可以“以小制大”，以“不起眼”的姿態(tài)卡了半導體產(chǎn)業(yè)的脖子。 如今，石英制品走到了產(chǎn)業(yè)前臺，本文將從概念、市場規(guī)模、重要玩家、發(fā)展不足和建議，全面闡述國內(nèi)半導體石英制品市場。 

國內(nèi)半導體石英行業(yè)概述

 1.1 國內(nèi)半導體零部件發(fā)展態(tài)勢

半導體產(chǎn)業(yè)是當前全球科技競爭的關(guān)鍵，也是我國構(gòu)建科技實力自立自強的核心支撐產(chǎn)業(yè)。在全球晶圓擴產(chǎn)的大背景下，半導體設備迎來了需求高峰。然而，多家國際設備廠商已表示設備產(chǎn)能緊缺將是長期的。對于國內(nèi)設備廠商，政治因素之所以能夠成為掣肘，根源在于半導體零部件國產(chǎn)化水平較低。半導體零部件雖不若設備整機的市場規(guī)模大，卻是典型的以小制大的卡脖子環(huán)節(jié)。 

半導體設備由成千上萬的零部件組成，其材料、結(jié)構(gòu)、工藝、品質(zhì)和精度直接決定著設備的可靠性和穩(wěn)定性。按主要材料和使用功能來分，半導體零部件可分為十二大類，包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金屬件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、過濾部件、運動部件、電控部件以及其他部件。各大類零部件還包括若干細分產(chǎn)品，例如在真空件里就包括真空規(guī)（測量工藝真空）、真空壓力計、氣體流量計（MFC）、真空閥件、真空泵等多種關(guān)鍵零部件。 

從全球市場格局來看，半導體零部件產(chǎn)業(yè)高度集中在美國、日本。中國的半導體核心零部件高度依賴進口，但已初步形成了國產(chǎn)化趨勢，其中就包含半導體石英產(chǎn)業(yè)。 

1.2 半導體石英產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢 

石英是由二氧化硅組成的礦物，化學式為SiO2，二氧化硅含量達99.5%以上的非晶態(tài)石英，被稱為石英玻璃，其硬度可達莫式七級，具有良好的耐熱性、耐腐蝕性、透光性、電氣絕緣性和化學穩(wěn)定性。

人類應用石英玻璃的歷史長達170余年，20世紀50年代隨著半導體技術(shù)和新型電光源的發(fā)展，石英玻璃才迅速發(fā)展起來。因石英光學、機械和熱學性能獨特，廣泛用于航空航天、半導體、核能激光等高端工業(yè)領(lǐng)域。

在半導體行業(yè)，石英玻璃被廣泛應用，高純石英制品更是晶圓生產(chǎn)中的重要耗材。生產(chǎn)硅單晶的坩堝、晶舟、擴散爐爐芯管等石英部件必須使用高純石英玻璃制品。石英部件在半導體領(lǐng)域主要目標市場應用為晶圓代工中擴散和刻蝕工藝，分為原裝和替換兩種需求。應用于刻蝕工藝的石英部件主要有石英環(huán)、石英防護罩等；應用于擴散工藝的石英部件主要有石英舟、石英爐管、石英擋板、套管等目標應用設備包括刻蝕設備，爐管設備，外延設備（EPI），快速熱處理設備（RTP）等。

國內(nèi)石英產(chǎn)業(yè)始于20世紀90年代，成長至今，期間不斷發(fā)展，時至今日已具有數(shù)十億元規(guī)模。近年來全球晶圓代工廠產(chǎn)線擴產(chǎn)，設備需求擴大，進一步傳導到上游石英制品供應端，石英制品原裝市場容量也隨之增加。隨產(chǎn)能利用率提升，物料損耗增加，帶來耗材需求的增長，石英制品替換市場穩(wěn)步上升。產(chǎn)業(yè)鏈景氣度延續(xù)，國內(nèi)市場疊加產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的國家戰(zhàn)略要求，半導體石英制品的黃金時刻已至，上游的石英砂供應商、中游的石英制品生產(chǎn)商和下游的應用商將大為受益。

1.3 當前國內(nèi)半導體石英市場發(fā)展不足

1）原材料石英砂供應高度壟斷 從市場情況看，國內(nèi)高純石英砂呈現(xiàn)高度壟斷的態(tài)勢。在上游石英砂產(chǎn)業(yè)中，高純石英砂生產(chǎn)與高品質(zhì)礦源密切相關(guān)，低品質(zhì)礦源提純較為困難，需要發(fā)掘優(yōu)質(zhì)礦源，或?qū)崿F(xiàn)提純工藝的突破。

 2）石英制品國產(chǎn)化率低 目前國內(nèi)石英制品主流供應商大部分為外資企業(yè)，占據(jù)著國內(nèi)半導體高端石英市場的主要份額。國內(nèi)石英制品的加工能力相比國際領(lǐng)先水平還有一定的差距，主要表現(xiàn)為材料純度水平不高、產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定、先進產(chǎn)品不具備自主生產(chǎn)技術(shù)等。

 3）進入設備廠商認證環(huán)節(jié)難 因設備廠商需求的高度定制化，石英制品是高度客戶導向性產(chǎn)業(yè)。打入石英制品原裝市場，最重要的就是獲得設備廠商的認證。與晶圓生產(chǎn)類似，石英制品高度強調(diào)產(chǎn)品的精密性和穩(wěn)定性，差之毫厘就會造成重大損失。因此，石英制品廠商想要打入設備廠商的供應鏈，必須要先邁過設備廠商的驗證關(guān)卡，這對石英制品廠商的工藝水平、管理水平都是極大的挑戰(zhàn)。

 4）國產(chǎn)石英制品利潤率較低 半導體石英制品的驗證難，使得國內(nèi)石英制品廠商的產(chǎn)品大部分用于光伏領(lǐng)域，用于半導體制造的高端產(chǎn)品比重較低。相比于半導體石英制品，光伏石英制品的附加值低，這也導致國產(chǎn)石英制品整體的利潤率低于海外市場。 

半導體石英的市場規(guī)模

 2.1整體市場 

從總體市場來看，2017年全球石英玻璃市場規(guī)模超過了200億元，到2021年石英玻璃市場已經(jīng)達到了260億元，5年間全球石英玻璃市場增長了14%。根據(jù)相關(guān)測算顯示，每生產(chǎn)1億美元的電子信息產(chǎn)品，平均需要消耗價值50萬美元的石英玻璃。照此測算，隨著未來電子信息產(chǎn)品的增長，石英玻璃市場規(guī)模將在未來5年內(nèi)突破300億元。

數(shù)據(jù)來源：芯謀研究

石英玻璃優(yōu)異的綜合性能使其他材料難以替代。高純度石英玻璃的技術(shù)含量更高，產(chǎn)品附加值更高，這類石英制品在半導體、光通信、航空航天以及新型電光源等高科技領(lǐng)域被更廣泛地應用。

石英制品可分為兩類，一類是半導體石英制品，另一類是非半導體石英制品。其中，半導體是最大的石英制品市場，占比超50%且其占比還在逐年遞增。從2021年的數(shù)據(jù)來看，半導體石英制品占總體石英市場的68%。非半導體石英制品占比為32%。

數(shù)據(jù)來源：芯謀研究

按照半導體石英制品的歷年占比，從2017年到2021年全球半導體石英制品的市場規(guī)模保持在140億元-200億元之間。

數(shù)據(jù)來源：芯謀研究

2.2 國內(nèi)半導體石英制品細分市場情況

石英制品屬于半導體工藝中的關(guān)鍵耗材。用于半導體的石英玻璃制品具有高純度、無污染、耐高溫等優(yōu)良特性，其應用貫穿半導體產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)?？傮w來看，石英制品可用于擴散、氧化、沉積、光刻、蝕刻、清洗環(huán)節(jié)等關(guān)鍵過程。 從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，半導體石英器件、半導體石英基板、半導體石英玻璃(含坩堝)是石英制品在半導體領(lǐng)域的主要產(chǎn)品，三類產(chǎn)品的全球市場規(guī)模大致按4/3/3的占比分布。

具體來看，單晶生長需要用到石英坩堝和石英器件。晶圓加工環(huán)節(jié)，刻蝕、 擴散、氧化、退火等步驟中需要用到大量的輔材石英制品，如石英片、石英環(huán)、石英舟等高純度石英制品。 

國內(nèi)半導體領(lǐng)域石英制品的主要供應商

石英制品的制造過程非常復雜，以石英砂為原料，先經(jīng)過氣煉熔融制作為石英錠，然后經(jīng)熱改型和冷加工，制成石英筒、石英管、石英板等材料和制品。按照工藝或加工技術(shù)來劃分：石英制品的制造可分為火加工和機加工兩大類型。 火加工是以氫氧氣為燃料，需石英技師手工進行操作，對產(chǎn)品進行吹制、焊接或依靠可轉(zhuǎn)動的玻璃車床進行二次整型、成型、拋光等操作。目前國內(nèi)廠商火加工主要用于光伏等領(lǐng)域，利潤較低。

機加工則是則依靠不同機器的組合來完成石英制品的成型和拋光，對人力依賴較小。機加工主要用于生產(chǎn)規(guī)模較大的耗材型產(chǎn)品，或刻蝕層數(shù)較多，對產(chǎn)品一致性和穩(wěn)定性要求較高的高附加值，毛利較高的產(chǎn)品，多用于高精尖的半導體設備領(lǐng)域。隨著國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，石英制品機加工的需求將快速增長。

3.1 主要廠商及技術(shù)能力

國內(nèi)石英制造市場以火加工為主，機加工行業(yè)正在逐步興起。國內(nèi)典型的火加工企業(yè)有：沈陽賀利氏信越、沈陽漢科、菲利華石創(chuàng)、北京凱德與上海強華等；典型的機加工企業(yè)有：杭州大和熱磁、杭州泰谷諾與寧波云德半導體等。

1.沈陽賀利氏信越 

沈陽賀利氏信越成立于1988年，是德國賀利氏石英集團和日本信越石英株式會社合資興建的現(xiàn)代化石英產(chǎn)品加工企業(yè)，是目前中國生產(chǎn)石英產(chǎn)品規(guī)模較大、技術(shù)較先進的生產(chǎn)制造基地。雖擁有合資母公司的材料和技術(shù)優(yōu)勢，但賀利氏信越主要以火加工產(chǎn)品為主，機加工能力較弱。

2.沈陽漢科 

沈陽漢科是新加坡漢民和英國YE聯(lián)合投資組建的半導體材料公司，成立于2006年。其主要開發(fā)生產(chǎn)半導體6英寸、8英寸晶圓制造所需的石英制品和太陽能電池片用的整套石英玻璃器件。沈陽漢科的產(chǎn)線較全，加工經(jīng)驗豐富，火加工和機加工產(chǎn)線都有涉足，但機加工市場規(guī)模遠不及火加工。

3.菲利華石創(chuàng)

菲利華石創(chuàng)，成立于2001年，以火加工工藝為主，提供各種規(guī)格的石英玻璃制品精密加工服務。其產(chǎn)品面向于半導體、光學、光通訊、光伏、LED等多個應用行業(yè)。半導體刻蝕系列產(chǎn)品包括遮蔽環(huán)、石英鐘罩、絕緣環(huán)和晶圓承載環(huán)等。

4.北京凱德

北京凱德成立于1997年，2022年在北交所上市。其擁有成熟的火加工技術(shù)，廣泛應用于光伏太陽能行業(yè)、半導體芯片領(lǐng)域及其他領(lǐng)域。客戶涉及國內(nèi)半導體知名企業(yè)，為其提供火加工產(chǎn)品，尚未涉足機加工領(lǐng)域。

5.上海強華實業(yè)

上海強華實業(yè)，成立于1999年，主要從事半導體、光伏及光纖等行業(yè)的高純度石英玻璃制品的加工業(yè)務。上海強華主要以火加工產(chǎn)品為主，涉及少部分機加工產(chǎn)品，其產(chǎn)品主要有超大直徑石英玻璃擴散管，石英舟石英承載器（舟架、舟車）、石英爐門、勻流板、源瓶、廢液瓶、石英筒等。

6.杭州大和熱磁

杭州大和熱磁電子，成立于1992年，是由日本磁性流體技術(shù)株式會社在華投資的全資子公司。杭州大和主要從事磁性流體、熱電半導體致冷材料與器件、精密石英、陶瓷部品、精密真空零部件、太陽能發(fā)電材料等應用產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)和銷售。杭州大和是國內(nèi)市場規(guī)模最大的企業(yè)，以機加工為主實現(xiàn)了火加工和機加工產(chǎn)線全覆蓋，產(chǎn)品種類多，加工經(jīng)驗豐富，目前已進入平穩(wěn)增長期。

7.杭州泰谷諾 

杭州泰谷諾，成立于2002年，是一家日商獨資企業(yè)，主要生產(chǎn)半導體、太陽電池、液晶、發(fā)光二極管、理化學機器等制造裝置用石英夾具、硅產(chǎn)品、碳化硅、氧化鋁等陶瓷產(chǎn)品等。杭州泰谷諾的加工經(jīng)驗豐富，火加工和機加工產(chǎn)線全面覆蓋，業(yè)績持續(xù)穩(wěn)步增長。

 8.寧波云德半導體 

寧波云德半導體，成立于2018年，是國內(nèi)機加工規(guī)模最大的內(nèi)資企業(yè)，主要從事半導體專用材料研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，擁有超百臺加工機臺，目前所生產(chǎn)的石英制品均為半導體級。成立四年來，云德成長快速，2021年營收實現(xiàn)翻倍增長?，F(xiàn)已同步涉足半導體級高端火加工品生產(chǎn)，產(chǎn)品已經(jīng)打入多家知名半導體設備公司供應鏈，客戶口碑良好，是內(nèi)資少有的同時具備大規(guī)模石英機加工和高端火加工能力的廠商，在半導體關(guān)鍵零部件領(lǐng)域潛力很大。

2021年國內(nèi)石英制品市場企業(yè)規(guī)模及排名情況如下圖，本排名僅統(tǒng)計排名前十的國內(nèi)石英制品企業(yè)。

數(shù)據(jù)來源：芯謀研究

在上述排名榜單中，外資企業(yè)占據(jù)前四，杭州大和熱磁、杭州泰谷諾、沈陽賀利氏信越、沈陽漢科占據(jù)前四席位，營收規(guī)模也高于內(nèi)資企業(yè)；內(nèi)資企業(yè)方面，菲利華石創(chuàng)、北京凱德、寧波云德業(yè)績較高占據(jù)排名中間三席，蘇州富同、東海奧博、上海強華三家緊隨其后。

目前，國內(nèi)大部分廠商以火加工為主，涉足機加工的企業(yè)較少。相比于火加工對石英技師的人數(shù)和經(jīng)驗的依賴更大，機加工對人力的要求大大降低，對機器的質(zhì)量、規(guī)模、工藝技術(shù)有較高要求。在加工產(chǎn)品上，機加工產(chǎn)品常被用來加工高耗材、一致性要求較高的高附加值石英制品，還可用來加工硅基、陶瓷等半導體零部件和材料，市場延展空間更廣。

數(shù)據(jù)來源：芯謀研究

上圖是2021年國內(nèi)石英制品機加工市場分布情況。杭州大和熱磁以60.87%的市場規(guī)模占據(jù)第一位；寧波云德以10.43%的市場占比排名第三位，是國內(nèi)機加工市場最大的內(nèi)資企業(yè)。

3.2 主要廠商的客戶關(guān)系

上圖是國內(nèi)主要石英制品供應廠商與設備原廠和國內(nèi)幾大制造工廠的關(guān)系。一般來說，石英制品與半導體設備配合使用，因不同廠商、不同型號的設備制造有所區(qū)別，石英制品具有一定的定制性特點。并且作為晶圓制造中的高耗材型產(chǎn)品，石英制品的一致性和穩(wěn)定性要求較高。這也導致了在設備廠商下單之前要經(jīng)過嚴格的產(chǎn)品驗證。

石英制品廠商向設備廠商定制化供貨被稱為石英制品的原裝市場。目前全球半導體設備廠商高度集中，也導致只有少數(shù)的石英制品廠商可以拿到設備廠商的認證。隨著國內(nèi)幾家設備廠商如北方華創(chuàng)、中微半導體等逐漸崛起，國內(nèi)石英制品廠商正加強與之合作。

半導體制造設備已經(jīng)進入晶圓生產(chǎn)線上，在生產(chǎn)制造的過程中，因磨損、腐蝕、干裂等問題石英制品會是一項重要的耗材，石英制品的替換市場也就此誕生。在替換市場上，晶圓制造商往往會選擇設備廠商搭配推薦的石英制品企業(yè)，因其產(chǎn)品經(jīng)過驗證具有穩(wěn)定性，但也有選擇非認證石英制品廠商的情況，被業(yè)內(nèi)稱為“海盜品”。 

國內(nèi)石英制品行業(yè)發(fā)展趨勢

4.1 國內(nèi)石英制品行業(yè)的增長點 

半導體設備需求量增加刺激了石英制品市場的增長。全球芯片產(chǎn)能緊缺，晶圓代工產(chǎn)業(yè)進入新一輪的建廠擴產(chǎn)周期，在此期間對于半導體設備的采購需求猛增。芯謀研究預計，到2021年全球半導體設備采購將達到907億美元，2023年將達到1013億美元，增長11.7%。石英制品作為半導體設備中的一種耗材，其市場需求也有望得到大幅增長。

在半導體設備領(lǐng)域技術(shù)不斷突破下，全球半導體設備市場規(guī)模持續(xù)增長，中國大陸已成為全球第二大半導體設備市場。芯謀研究預計，2021年國內(nèi)半導體設備采購達到251億美元，未來幾年中，國內(nèi)半導體設備采購總數(shù)也將持續(xù)保持在百億美元以上。在國產(chǎn)化的需求下，國內(nèi)半導體設備產(chǎn)業(yè)會迎來繁榮，并帶動國內(nèi)石英制品市場的發(fā)展。

目前，國內(nèi)廠商所生產(chǎn)的石英制品仍較為落后，受制于國外廠商的技術(shù)壟斷，我國高端石英制品主要依靠進口，國產(chǎn)化程度較低，需要國產(chǎn)廠商重視石英制品領(lǐng)域的發(fā)展。

4.2 石英制品市場的發(fā)展和變化 

石英制品在半導體生產(chǎn)線中屬于消耗品，且隨著晶圓尺寸的增加，刻蝕次數(shù)的增加，石英制品的種類和數(shù)量在半導體生產(chǎn)線中的使用也相應增加。

作為半導體工藝中的關(guān)鍵耗材，石英制品需要對上游廠商進行資質(zhì)認證，才能進入對方供應鏈采購目錄，認證路徑主要分為晶圓廠自主認證和設備原廠認證和授權(quán)。海外或國內(nèi)外資企業(yè)由于起步早，發(fā)展時間長，技術(shù)先進均獲得TEL等國際大廠認證。而中資企業(yè)起步整體較晚，打通上下游產(chǎn)業(yè)合作還需要時日，大多數(shù)石英制品企業(yè)還處于認證階段。

石英制品市場是由產(chǎn)品規(guī)模主導的市場。目前，國內(nèi)公司與國外知名石英制品生產(chǎn)廠商相比，公司的規(guī)模還較小，資金實力較弱，需要資金支持，擴大生產(chǎn)能力。

未來采用機加工的石英制品市場規(guī)模將會更大。機加工做的耗材消耗速度遠大于火加工，且機加工在成本和生產(chǎn)效率方面更具優(yōu)勢。但由于機加工技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，國內(nèi)只有杭州大和熱磁電子、杭州泰谷諾與寧波云德半導體等少數(shù)幾家廠商具有機加工能力。向機加工方向發(fā)展是國內(nèi)石英制品廠商一個重點。

設備是機加工的核心生產(chǎn)力，機加工設備數(shù)量是衡量石英制品廠商實力的重要的數(shù)據(jù)之一。據(jù)芯謀研究調(diào)研，寧波云德半導體機加工設備已超過100臺，今年有望超過200臺，是國內(nèi)內(nèi)資石英制品領(lǐng)域當中擁有機加工設備最多的廠商。

火加工石英制品需要向中高端邁進，重點在于火加工工藝。國內(nèi)火加工石英制品主要應用在光伏領(lǐng)域，半導體產(chǎn)業(yè)所需的石英制品精密度更高，在加工工藝上與光伏領(lǐng)域有所區(qū)別。目前國內(nèi)火加工石英制品多是中低端產(chǎn)品，研發(fā)火加工先進工藝，轉(zhuǎn)向利潤更高中高端產(chǎn)品，擴大市場規(guī)模，是國內(nèi)石英制品廠商搶占市場的必經(jīng)之路。菲利華石創(chuàng)、北京凱德、寧波云德均有計劃在此方向上加大投入力度。

4.3 國內(nèi)石英制品廠商如何應對產(chǎn)業(yè)發(fā)展 

1）瞄準石英制品領(lǐng)域痛點：石英制品作為重要的消耗型半導體設備零部件，市場規(guī)模是搶占市場的關(guān)鍵之一。

 2）布局機加工市場：機加工石英制品的市場規(guī)模大于火加工，國內(nèi)石英制品廠商應推動石英制品的機加工技術(shù)發(fā)展。 

3）多點布局：火加工石英制品依舊是半導體設備產(chǎn)業(yè)中的另一大市場，尤其是在火加工高端領(lǐng)域，我國還需要繼續(xù)探索。

 4）突破認證難題：在生產(chǎn)過程中，保持良率和一致性，維護穩(wěn)定的工藝管理，保證石英制品的產(chǎn)品品質(zhì)；提高公司管理能力，形成穩(wěn)定的供貨狀態(tài)；國內(nèi)石英制品廠商需要與晶圓廠和設備廠商建立合作，進而達成規(guī)模效應。

 5）認識潛在風險，與客戶建立戰(zhàn)略合作關(guān)系：由于中美關(guān)系原因，石英制品上下游廠商的供貨鏈穩(wěn)定性存在一定的潛在風險。要建立與大體量代工廠和設備原廠的戰(zhàn)略合作關(guān)系，跟蹤配合客戶需求，第一時間給予組合方案，為客戶解決難題。

 6）積極拓展國內(nèi)合作廠商：與國內(nèi)半導體清洗、刻蝕、爐管等設備廠商建立合作，支持國內(nèi)新興半導體設備制造廠商的研發(fā)需要，建立深度合作關(guān)系。