石英股研究报告 半导体国产替代加速,石英领头羊乘风破浪

小夏 娱乐 更新 2024-02-03

(报道制作人:浙商**)。

国内石英砂及石英产品龙头企业,光伏+半导体两轮驱动。 石英有限公司正式成立于1992年,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、生产和认证,半导体业务稳步发展。 公司半导体石英关键产品包括石英管(棒)、石英圆柱体、石英锭、石英板等,市场地位和技术水平位居行业前列。

受益于光伏和半导体终端需求的爆发,公司业绩实现了快速增长。 2020年至2022年,公司实现总收入。 4亿元,同比增长。 62%;实现归母公司净利润。 52亿元,同比增长。 48%。公司近年来营收利润增长的主要驱动因素是光伏和半导体产业的快速发展,刺激了对高纯石英材料的需求。 从2023Q1到Q3,该公司的收入为590亿元,同比增长37827%;归属于母公司的净利润 427亿元,同比增长63832%。

光伏和半导体业务的快速扩张带动了公司的收入增长。 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。 28亿元,分别占。 45%。其中,光伏行业营收增长受光伏市场需求带动,同比增长305家94%,带动公司收入增长; 光纤半导体行业营收增长受益于半导体产品营收增长,同比增长2311%,公司半导体石英产品销量增长迅速,市场影响力逐步扩大。 光伏和半导体业务的盈利能力稳步上升。 2020年至2022年,公司光伏板块毛利率如下: 50%;主要是由于对光伏下游的高需求推动了公司产品的推广,叠加在公司高端产品上逐渐增加,公司光伏板块毛利率大幅提升。 2020-2022年,公司光纤半导体行业毛利率如下: 88%,公司半导体板块石英产品销量实现快速增长,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。 从2020年到2022年,公司光源板块的毛利率将达到。 79%;主要原因是公司光源业务相对成熟,产业链不断优化。

股权结构集中,子公司业务明确。 截至2023Q3,公司实际控制人、董事长兼总经理陈世斌先生的直接及间接持股比例为4924%,公司股权相对集中。 同时,公司共有7家子公司(含间接持股),其中连云港太平洋金昊石英制品主要从事天然晶粉及其石英制品的生产和销售; 连云港太平洋金沙石英 *** 主营业务为石英制品的制造和销售。

此次股份回购意在用于股权激励、员工持股、长期激励机制的完善等。 2023年11月17日,公司发布公告,指出公司控股股东、实际控制人陈世斌提出,公司回购股份不低于1亿元、不超过2亿元,用于股权激励或员工持股计划。 回购计划体现了公司管理层对公司未来发展的信心和对公司价值的认可,同时有助于公司完善长效激励机制,调动员工积极性。

2.1 高纯石英是半导体的关键耗材,技术壁垒高

高纯石英具有突出的理化性能,是半导体工业的重要原料。 高纯石英是纯度大于99的二氧化硅9%的石英砂系列产品是石英玻璃、硅材料及相关行业的通用名称。 高端石英材料具有化学性质稳定、杂质含量低、透光率好、耐高温、耐辐射、抗结晶性强、硬度高、热膨胀系数小、电绝缘性好、对几乎所有酸(HF除外)耐腐蚀等优良的理化性能。 此外,高端石英产品对产品纯度和粒度有严格的要求。 具体来说,高端产品要求二氧化硅含量大于99998%,杂质元素的总含量必须小于20 10-6,因此其对天然石英矿的质量要求远高于其他牌号的产品。

石英玻璃的制备方法根据原料的不同而有所区别。 对于天然晶体或石英砂制成的石英玻璃,一般采用电熔法和气体精制法制备; 由四氯化硅制成的合成石英玻璃一般采用化学气相沉积。 具体来说,电熔法分为连续电熔和真空电熔,与熔融二氧化硅材料相比,电熔二氧化硅材料具有更好的耐温性、更低的羟基含量、更低的成本。 因此,电熔产品主要用于半导体扩散等高温领域,而气体熔融产品则用于蚀刻等低温工艺。 在合成方法上:1)直接合成法羟基含量高,但杂质含量低,适合下游作为光学材料使用;2)间接合成和等离子体化学气相沉积(PCVD)可用于制备低羟基含量的石英材料。

高纯石英砂是主要原料,石英材料和石英制品在半导体领域应用广泛。 石英产业的上游是石英砂,只有美国的Unimin、挪威的TQC和中国的Quartz才有能力大规模批量生产高纯石英砂。 行业中游为石英材料及石英制品,其中石英材料主要供应商有迈图、贺利氏、东草石英、石英股份有限公司、菲利普等,石英产品主流供应商有贺利氏新悦、杭州大和、沈阳汉科、菲利普世创、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,中资企业市场占有率较低,国产替代空间较大。

根据不同的工作环境温度,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、蚀刻、清洗等。 高温工艺涉及的主要产品包括石英法兰和石英扩散管。 由于石英制品在高温过程中需要在1000米以上的环境中连续工作数小时,因此应具有耐高温、热稳定性好、不易变形等特点。 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,石英制品的耐温性大大降低,因此用于高温技术的石英制品需要脱羟基。 此外,高温工艺对石英制品的性能要求还包括耐腐蚀性、透光性好、杂质含量低等。 低温工艺涉及的产品包括石英玻璃坩埚、石英玻璃基板、石英钟形罐、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和羟基含量没有要求。 在低温工艺中,石英制品的性能要求主要是耐腐蚀性、透光性好、杂质含量低。

石英材料和石英制品在半导体氧化、蚀刻、扩散和清洗中发挥着重要作用。

1)氧化:氧化过程的作用是在晶圆表面形成一层保护膜,石英法兰用于氧化设备的连接。氧化过程的第一步是去除蒸发中的有机物、金属和残留水等杂质。 然后将晶圆置于800-1200°C的高温下,氧气或蒸汽流过晶圆表面形成二氧化硅层。 氧扩散通过氧化层与硅反应,形成不同厚度的氧化层,氧化完成后即可测量其厚度。 氧化过程有效保护晶圆免受化学杂质的侵害,防止漏电流进入电路,防止离子注入时扩散,防止晶圆在蚀刻过程中滑落。 由于石英法兰具有耐腐蚀和耐高温的特点,因此用于高温炉的连接,以保证制造过程中的稳定性和可靠性。

2)蚀刻:蚀刻是确定集成电路特性尺寸的核心技术之一,石英环具有保护作用。刻蚀工艺是指将半导体硅片表面的光刻胶微图案转移到光刻胶的下层薄膜材料上,并选择性地蚀刻掉光刻胶下层材料中未被光刻胶遮盖的部分。 高纯石英环在蚀刻过程中起到保护作用,与石英浇口结合,实现对空腔的气密保护,紧紧围绕晶圆,防止蚀刻过程受到污染。

3)扩散:扩散是一种基础掺杂技术,石英制品起着携带和保护的作用。扩散过程是将一定量和某种类型的杂质,如磷、硼等掺入硅片或其他晶体中,改变其电性能,形成半导体器件。 石英管由极其纯净的石英材料制成,具有优良的耐高温性和耐腐蚀性。 在半导体扩散炉中,石英管保护反应气氛和反应物。 石英炉设备分为卧式和立式两种。 其中,晶圆放置在水平炉管内的石英舟上,石英舟置于碳化硅轴承架上,载体架推进到石英炉管内,晶圆在恒温区发生反应; 在立式炉中,晶圆被放置在石英塔上,然后慢慢上升到石英炉中进行加工。

4)清洗:清洗过程贯穿整个半导体生产过程,石英制品主要用于轴承。在硅晶体管和集成电路的生产中,清洁几乎完全贯穿整个生产过程。 清洗过程确保下一道工序不受杂质干扰,有效保持产品成品率。 清洗工序的数量占整个芯片制造过程中步骤的三分之一,是芯片制造的重要组成部分。 在清洗过程中,由于是直接接触药液,所以需要使用耐酸耐碱的石英装置,其中石英花篮负责承载硅片,石英清洗槽负责承载洗涤,清洗槽通常配备清洗剂,并具有超声波发生装置。

2.2、半导体市场需求前景旺盛,石英产品国内替代空间广阔

全球半导体产业稳步增长,半导体石英产品规模不断扩大。 从2020年到2022年,全球半导体产品市场规模将达到1亿美元,同比增长。 17%。IDC等机构数据显示,2023年芯片市场需求疲软,库存消耗过程将继续,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恢复及其对芯片的强劲需求,预计2024年市场将有所改善。

中国半导体设备销量呈上升趋势,全球份额稳步提升。 从2020年到2022年,中国半导体设备的销售额将是。 7亿美元,同比增长。 2%、-4.6%。中国半导体设备销售额占全球销售额的比重稳步上升,2020-2022年的占比分别为。 9%、 26.3%,这是全球最大的半导体设备销售市场。 随着物联网、区块链、汽车电子、无人驾驶等众多创新技术的应用和发展,我国半导体产业有望保持高度景气,半导体设备销量有望进一步增长,下游半导体设备需求的扩大也将推动半导体石英产品需求的增长。

集成电路的**赤字仍然很高,国产替代空间很大。 半导体芯材技术具有壁垒高、国内自给率低等特点,市场被美国、日本、欧洲、韩国等厂商垄断。 2022年我国集成电路进口额为416246 亿美元,同比下降 394%。相比之下,2022年中国集成电路出口额仅为154667亿美元,同比增长010%。2022年集成电路出口逆差将达到2615个79亿元,同比下降6%18%。截至2023年10月,2023年中国集成电路进口额为284982亿美元,同比下降1895%;出口金额 110611 亿美元,同比下降 1486%;1743年的出口逆差70亿元,同比下降21%35%。中国对海外半导体的依存度仍然很高,国内替代空间还很大。 继2019年中美贸易战和2020年《瓦森纳协议》限制了对华半导体设备和材料的海外供应后,半导体产业国产化进程加快,半导体产业有望打破海外垄断现状,推动石英玻璃产业快速发展。

2024年全球石英产品规模约390亿元,同比增长1312%。根据凯德石英公司的公告和WSTS的预测,2022-2024年全球半导体产品(全球半导体市场)的销售额为1亿美元,半导体石英产品对应规模分别为1亿元,根据凯德石英招股书在半导体领域65%的市场份额计算, 石英产品整体规模约1亿元,分别同比增长。12%。

2.3、竞争格局稳定,突破认证壁垒、石英砂国产化是发展趋势

海外企业占比较高,国内企业认证不断突破。 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、东草石英等,相关企业技术实力雄厚,是高纯电熔石英产品的龙头企业。 国内石英材料行业的龙头企业为石英股份有限公司、菲利普华,其中石英股份有限公司主要产品包括高纯石英砂、高纯石英管、石英坩埚等石英材料; 菲利普产品集中在石英材料的中下游,主要在国内航空航天领域。 在石英产品方面,贺利氏信越和杭州大和热磁电子作为海外龙头企业的中国子公司,在石英产品海外的市场份额相对较高; 菲利普的子公司菲利普石材创业已逐渐成为具有竞争优势的石英产品的领先供应商。

由于半导体制备耗材要求较高,石英制品耗材有两大壁垒:认证和产业链。

1)认证壁垒:下游半导体设备厂商对石英材料要求高,认证壁垒高。半导体设备厂商将对高纯石英砂、石英玻璃材料厂商和石英器件加工商进行资格认证,只有通过资质认证的最佳商用产品才有资格进入下游设备厂商的第一链体系。 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,是能否成功放大、提升下游渗透率的核心要素。 因此,未来,国内石英材料和石英制品厂商将积极推动全球各大半导体设备厂商的认证进展,增强其竞争力,提高其市场份额。

海外石英企业具有显著的先发优势,认证进度领先于中国。 国际各大半导体设备厂商对其设备中使用的石英产品有严格的筛选标准,下游半导体客户的认证流程是石英材料厂商进入主流体系的关键条件。 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制造商认证。 相比之下,国内石英企业的认证进展相对较慢,目前只有石英股通过了电芯扩散领域的半导体认证,而菲利普在电刻领域通过了半导体认证。

2)产业链壁垒:石英砂是生产半导体石英材料的重要原料,对各项指标要求较高。在工业上,石英砂一般可分为普通石英砂、精炼石英砂、高纯石英砂、熔融硅砂等。 不同类型的石英砂具有不同的纯度和杂质含量,应用领域也受到其特性的影响。 其中,半导体领域对石英砂的要求较高,通常采用纯度为99998%以上,以单一碱金属(钾、钠、锂)含量小于1ppm的高纯石英砂为原料。

全球石英矿资源分布不均,为龙头企业垄断提供了天然优势。 全球高纯石英矿原料板块位于巴西、美国、加拿大、挪威、澳大利亚等地,共有15个矿床。 白岗矿床位于美国北卡罗来纳州云杉松矿区,因其石英杂质含量极低、资源储量大(探测资源量超过1000万吨),具有较强的资源壁垒,其他国家难以找到同等品质和储量的矿床。 同时,该矿物是迄今为止世界上唯一发现的独一无二的花岗伟晶岩高纯石英矿床,可为生产企业提供优质高纯石英原料,长期稳定。 拥有该矿床采矿权的Unimin和挪威的TQC凭借该优质矿床成为世界领先的高纯石英砂公司。

全球高纯石英产能集中,Unimin、TQC、石英股份为主要龙头企业。 目前,世界上只有少数几家公司,如Unimin、挪威TQC和Quartz Co., Ltd.,有能力大规模生产可大规模用于半导体和光伏领域的石英砂。 优尼敏生产的高纯石英砂,由美国北卡罗来纳州云杉松矿床的优质花岗岩伟晶岩开采而成,一度控制了全球90%的高纯石英砂市场,具有绝对优势; 挪威TQC在美国北卡罗来纳州的Spruce Pine和Western Norway生产高纯度石英砂; 石英持续推进石英砂环节认证,未来有望成功突破上游壁垒,提升行业地位和竞争力。

3.1 半导体业务发展迅速,产品矩阵多元化优势显著

公司半导体业务的快速发展,有望成为公司业绩的新增长点。 2020年至2022年,公司半导体领域业务营业收入如下: 70亿元,同比增长。 11%。2020年营收下降主要是由于光纤和太阳能石英产品营收下降所致。 2021-2022年,受益于半导体石英材料需求快速增长,公司半导体板块石英产品供不应求,带动营收大幅增长。

产品多元化趋势明显,覆盖半导体领域多个环节。 该公司拥有广泛的半导体石英产品,从半导体高纯石英砂到石英锭和石英管棒。 相关产品可用于半导体制造过程中的氧化、扩散、蚀刻、清洗等环节,产品特性突出。 其中,不透明系列和完美石英系列新产品广受市场好评。 该公司继续推广各种用于半导体的石英产品。 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,也有助于增加公司半导体石英产品的销量,扩大公司半导体石英材料的市场份额。

继续推动半导体石英产品产能扩张,有望推动国产替代进程。 近年来,公司不断建设电子级石英材料产能,电子级石英制品、石英石、半导体级高纯石英砂生产线逐步达产。 产能的不断扩大,有利于扩大公司石英材料在半导体行业的市场份额,推动相关产品国产化替代进程,为公司业绩增长提供新的动力。

3.2、认证进度领先行业,率先实现国产替代

公司认证进展在行业内领先,客户开发优势明显。 石英株式会社在高温扩散领域是全球第三家、国内第一家通过东京电子认证的公司,认证产品采用连续电熔工艺,技术壁垒高,认证难度大,认证进度领先行业; 飞利浦是国内获得半导体原始设备厂商一级认证的卖家,其认证领域主要集中在低温刻蚀领域; 凯德的石英产品认证主要以国内厂商为依据。 Quartz在认证进度和难度方面比其他两家公司更具优势,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。

认证过程一直在稳步推进,以帮助公司的半导体业务发展。 得益于公司熔融石英生产的核心技术,公司连续熔融生产的石英管、石英棒、石英圆柱体等系列产品,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、棒材、锭分别于2019年通过东京电子(TEL)扩散环节半导体认证,2021年通过刻蚀环节认证。 2020年,公司通过了LAM的蚀刻石英认证。 半导体设备制造商的认证将有助于公司半导体业务的进一步发展,有望开拓广阔的全球市场,加强公司新产品的应用和推广,提升市场知名度。

3.3、石英砂品质不断提升,突破上游瓶颈环节

公司针对不同矿源的提纯技术不断改进,石英砂质量不断提高。 公司长期致力于高纯石英砂生产技术的创新研发,技术水平不断提高,产品质量稳定性得到有效提高,技术达到国际先进水平。 目前,公司生产的半导体石英砂具有含铁量低、碱金属含量低的特点,采用该类石英砂生产的石英玻璃,气泡、气纹、色纹等缺陷较少。 积极推进高纯石英砂的技术创新和研发,有利于公司高端石英材料在半导体领域的全面应用,提升游客的认可度,提升公司竞争力。

不断改进石英矿提纯技术,优化产品性能。 相较于长期垄断的TQC和Unimin,公司石英砂的天然不足在于原料来源**。 美国云杉松地区的花岗伟晶岩是世界上罕见的优质石英岩,公司通过长期协议等方式与印度、巴西等海外地区的优质矿源建立了稳定的合作关系,并持续推动石英砂提纯技术的更新迭代。

产销规模持续增长,出口销售比重持续提升。 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362万吨,同比增长5316%。同时,公司在保持自供石英砂量稳定的条件下,继续扩大石英砂出口量,石英砂出口占比不断提高。

公司积极扩大石英砂产能,增强最佳优势。 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2万吨石英砂产能的条件下,公司正在稳步推进6万吨高纯石英材料项目的建设,预计2023年底投产,将进一步保障公司石英产品原材料自供,降低生产成本。

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特色报告**:未来的智库]。

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