中國粉體網訊 石英玻璃的力學、熱學、光學和化學性能優越，在半導體、航空航天、光學、光通訊、光伏以及電光源等領域應用廣泛。石英玻璃是由二氧化硅單一組分構成的工業技術玻璃，由于二氧化硅為原子晶體，Si-O間是共價鍵，所以石英玻璃耐溫性強且化學性質穩定；Si-O間化學鍵能大且結構緊密，使得石英玻璃具有良好的機械性能，耐壓力強；此外石英玻璃具有較小的密度，再加上石英玻璃的微觀結構是由二氧化硅四面結構體結構單元組成的單純網絡，短程有序，長程無序，使得其光學性能優良且介電強度高。
主要應用領域一：半導體行業
（1）石英玻璃是半導體產業不可或缺的材料
在半導體生產過程中，石英玻璃制品主要應用于單晶硅制造和晶圓制造兩個環節。各類石英部件和儀器是清洗、氧化、光刻、刻蝕、擴散等環節中所需要的材料。石英玻璃廠商生產出的石英玻璃材料，由石英玻璃器件加工商通過機加工或者熱加工，制成爐管、舟架、槽、環、法蘭、鐘罩等石英玻璃制品，銷售給半導體設備廠商。此外，芯片制造商也會直接向器件加工商采購相應的石英玻璃制品。石英玻璃制品的雜質含量、幾何尺寸等直接影響集成電路器件的良品率和生產效率。
數據來源：國盛證券研究所
半導體領域使用的石英玻璃由于其應用細分場景不同，對應的石英玻璃特性需求也略有差異。在高溫區使用的石英玻璃制品要求低羥基含量，通常使用電熔方法制備；低溫區材料則更多考慮氣熔石英玻璃；而在掩膜基板生產中則更多使用雜質含量低、透光率高的合成法制備的石英玻璃。
（2）全球半導體市場持續火熱，2021年增幅達歷史高位
2021年全球半導體行業需求強勁，全球陷入芯片供應短缺局面。在5G、消費電子、物聯網、人工智能、自動駕駛等新興產業的拉動下，全球半導體市場景氣度持續上揚。美國半導體行業協會（SIA）發布的報告顯示，2021年全球半導體市場規模達到5,559億美元，創歷史新高，與2020年的4,404億美元相比增長了26.2%。目前，中國仍然是全球最大的半導體應用市場，2021年銷售總額達到1,925億美元，同比增長27.1%。
電子信息材料的制備工藝中通常需要使用和消耗大量的高端石英玻璃材料及制品，隨著電子信息行業的不斷發展，半導體行業對高端石英玻璃產品的需求量有望繼續保持較高的增長勢頭。
數據來源：世界半導體貿易統計組織
（3）中國大陸是半導體產業轉移的受益者，國產上下游配套產品需求旺盛
從歷史進程看，半導體產業在全球范圍完成兩次明顯的產業轉移：第一次為20世紀70年代從美國轉向日本，第二次則從80年代轉向韓國與中國臺灣，而目前，這個產業轉移正逐漸轉向大陸。2021、2022年全球范圍內規劃要建成的晶圓廠，中國大陸占比高達27%，中國大陸加中國臺灣占比超過55%，快速擴充的芯片制造產能給上下游配套設備的國產廠商提供了廣闊增長空間。
數據來源：世界半導體貿易統計組織
主要應用領域二：航空航天行業
石英玻璃纖維和以石英玻璃纖維為基材的復合材料具有優良的耐高溫、耐燒蝕、高透波與電絕緣性能，是廣泛應用于航空航天與海洋裝備領域的功能材料。
2020年國家發布的《十四五規劃和二〇三五年遠景目標的建議》指出要大力發展戰略新興產業，加快壯大新一代信息技術、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、新能源汽車、綠色環保以及航空航天、海洋裝備等產業。根據《2021中國航天》白皮書，未來五年中國將開啟全面建設航天強國新征程，推動空間科學、空間技術、空間應用全面發展，培育壯大空間應用產業，提升航天產業規模效益，加強航天技術二次開發，推動航天科技成果轉化應用，培育“航天+”產業生態，加快發展航天戰略性新興產業。在此背景下，石英玻璃纖維及制品在航天領域的應用規模將不斷擴大，迎來更廣闊的發展空間。
主要應用領域三：光學行業
合成石英玻璃材料用作高端光學領域的透鏡、棱鏡，TFT-LCD高清顯示器和IC用光掩膜基板材料。隨著我國國民經濟的快速發展和高新技術產業的迅速成長，我國光學儀器儀表行業近年來一直保持比較好的增長態勢，產業規模已經成為國際上行業規模最大的國家之一，也是發展中國家儀器儀表行業規模最大、產品品種最齊全的國家。
智研咨詢發布報告顯示，2021年中國光學儀器制造行業收入為852.1億元，同比增長4%。伴隨5G、AIoT技術及全球數字化進程的加速發展，消費類電子產品滲透率持續提升，新場景新應用推動IT產品多元化發展，新能源車市場快速成長帶動顯示面板需求持續成長。2021年，全球新型顯示行業產值和產量均再創新高，根據中國光學光電子行業協會液晶分會（CODA）的數據顯示，2021年全球新型顯示面板產值約1,500億美元。
主要應用領域四：光通訊行業
石英玻璃把手棒用作光通訊領域光纖預制棒沉積及燒結和光纖拉制中的支撐材料。2021年，我國通信業發展呈現向好趨勢，5G、千兆光網等新型信息基礎設施建設覆蓋和應用普及全面加速。《十四五規劃和2035年遠景目標綱要》提到，要布局建設信息基礎設施，加快5G網絡規模化部署，用戶普及率提高到56%，推廣升級千兆光纖網絡。
5G基站的接入、回傳均需要用到光纖資源，光纖光纜是5G信息傳輸網絡的重要基石。5G網絡建設有序推進，帶來了光纖的增量市場，將持續推動光纖市場的發展。此外，國內5G規模建設將采用獨立組網的模式，亦將有利于光纖光纜行業發展。光通訊行業的快速發展將帶動光纖光纜需求的持續增加，有利于石英玻璃行業的發展。
石英玻璃市場
半導體行業是石英玻璃材料的主要應用領域，其他方向主要包括光伏、光纖通信和電光源等。從增速來看，半導體、光伏增速較高，是目前石英玻璃市場主要的增長引擎，預計未來市場占比進一步擴大。
數據來源：中金公司研究部
根據中國建筑玻璃與工業玻璃協會數據，石英器材、石英基板、石英玻璃（含坩堝）分別各占半導體領域石英市場的約40%、30%、30%。根據美國電子材料研究機構Techcet統計，全球每年90%的高純石英原料用于電子信息產業，2021年全球半導體石英玻璃材料的市場空間約達到約28億美元。
（中國粉體網編輯整理/初末）
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