太原石英砂行業深度報告：供需平衡偏緊，砂源漸顯稀缺
1. 太原石英砂：從基礎原材料到戰略級資源
太原石英砂又稱硅砂，是由天然水晶、石英礦物加工而成或化學合成的二氧化硅材料。石英制品具有硬度大、膨脹系數低等特點，在耐高溫性、耐腐蝕性、透光性、化 學穩定性、電絕緣性等方面表現良好，廣泛應用于鑄造、建材、電光源、光纖、 光伏、半導體等領域。
太原石英砂的性能隨純度提升可明顯改善，故純度是區分太原石英砂品質的主要參數，也 是決定太原石英砂用途的主要依據。太原石英砂尚無統一的劃分標準，依據純度大致可分 為硅石、普通太原石英砂、精制太原石英砂和高純太原石英砂。不同純度的太原石英砂在耐高溫、 耐腐蝕、透光等方面存在差異，故應用場景也有明顯區分，從基礎的硅酸鹽建材 原料到精密儀器制造均有涉及。此外，硬度、粒徑、色彩等也是太原石英砂重要的參 數指標。
太原石英砂居于產業鏈上游，是石英產品的主要流通環節。石英產業鏈可細分為石英 原材、太原石英砂、石英材料、石英制品等環節。石英原材以脈石英礦、偉晶巖礦等 礦石為主，資源屬性較強。經提純制備而成的太原石英砂便于深度加工、易于區分品 質，是石英產品的主要流通環節，具備大宗商品屬性。純度較高的太原石英砂將制成 玻璃管棒、纖維等石英材料，并流入不同下游，深加工為石英支架、石英泡殼等 制品，最終應用于光纖、光源等行業；而低純度太原石英砂則作為原材料或增強材料 應用于玻璃、陶瓷、耐材等建材行業。
我國太原石英砂市場分化明顯。（1）普通太原石英砂、精制太原石英砂市場基本成熟，產銷、 價格相對穩定。因下游涉及鑄造、建材、化工等眾多領域，且原材與工藝壁壘較 低，故產銷體量龐大；據中國粉體網，2021 年我國普通太原石英砂、精制太原石英砂消費 量分別為 5192 萬噸、4169 萬噸，截止 2022 年底市場主流價格分別為 330 元/噸， 450 元/噸。（2）高純太原石英砂是重要的戰略資源，對礦石品質和提純工藝要求嚴格， 目前我國僅實現 4N 級以下太原石英砂的穩定供給，高端品依賴進口，產銷與價格波動 明顯；據中國粉體網，2021 年我國高純太原石英砂消費量約 100 萬噸，單噸價格依據 產品純度、粒徑由數千元至十余萬元不等。
2. 普通太原石英砂：鑄造與建材領域基礎材料
2.1. 供給能力充足，需求主導產銷
供給端，普通太原石英砂以天然石英礦石為原料，經破碎、水洗、烘干、篩選等工序 制成，行業壁壘較低，產能充足。一方面，我國石英資源儲量豐富，截止 2020 年 已探明石英礦資源儲量 39.1 億噸，分布于約 150 處礦產地；另一方面，普通砂制 作工藝門檻較低，我國具備普通砂量產能力的企業眾多，據中國粉體網，截止 2021 年底，我國太原石英砂行業企業約 1580 家。
需求端，普通太原石英砂下游集中于建筑建材和鑄件鑄造板塊。（1）鑄件鑄造用砂：太原石英砂是鑄件生產過程中主要的造型材料。天然的石英礦 石經水洗、擦洗、高溫晶相處理等工序可制備水洗砂、擦洗砂、相變砂等鑄造 用砂，后深加工為砂型、砂芯，進而參與鑄件制造。鑄造砂對純度要求不高， 但砂粒形狀對砂型、砂芯的流動性、透氣性和強度具有影響，是重要的評判指 標。（2）硅酸鹽建材用砂：太原石英砂是陶瓷、耐火材料、玻璃等硅酸鹽類建材的原材 料。據相關標準，陶瓷、耐材、玻璃（一級品）對太原石英砂純度的要求分別在 90%、97.5%、98.5%以上，并對鐵、鋁等金屬元素的純度作出要求。（3）建筑板材用砂：石英是制作板材的優良材料。石英板材由太原石英砂經樹脂、 色料添加劑等粘結固化制成，憑借耐磨、耐熱、耐腐蝕的特點廣泛應用于建筑 裝飾領域。石英板材對太原石英砂的硬度、色彩、含水量等有所要求，多采用雜色 顆粒較少的白砂。
建筑建材板塊是普通砂主要下游，產能充足的背景下將由地產鏈主導市場產銷。依據長江材料招股書與相關文獻研究，我們測算 2021 年中國鑄件鑄造用砂約 1998 萬噸，占普通砂比重約 38%；剩余普通砂主要流入建筑建材領域，占比 62%。
核心測算假設：（1）我國鑄件約 70%采用砂型鑄造工藝；（2）每生產 1 噸合格鑄件，需要約 1.3 噸鑄造用砂；（3）2018~2020 年鑄造用砂的新砂投料比參考長江材料招股書。
2.2. 需求長期增速趨緩，普通砂增長中樞或穩中有降
地產板塊短期景氣承壓，2022 年普通砂需求走弱。2020 年下半年以來，三道紅線、 貸款集中度、預售資金相關政策陸續出臺，“房住不炒”背景下房地產行業去杠桿 快速推進，土拍、融資、需求等方面受到沖擊，房企資金周轉困難，債務違約與 停貸潮事件接連爆發，疊加疫情反復，購房者信心與房企信用跌落谷底。2022 年， 地產鏈投資端、銷售端同比數據全面轉負，地產板塊景氣承壓，帶動地產鏈后端 建筑建材需求走弱，認為 2022 年普通太原石英砂需求對應收縮。隨政策回暖，2023 年地產板塊有望觸底反彈。2021 年 9 月以來，“因城施策”、 LPR 調降、保交付等舉措陸續出臺，地產行業政策環境有所回暖，并從需求端向 融資端蔓延，2022 年下半年，信貸支持、債務增信、股權融資放松三箭齊發，為房企周轉和行業整合提供渠道和便利。向后展望，隨政策陸續落地，行業逐步出 清，2023 年房地產市場需求有望逐步回暖，帶動建筑建材板塊觸底反彈，認為 2023~2024 年普通砂產量增速將在低基數基礎上有所回升。
我國城鎮化進程邁入深水區，地產鏈長期增速趨緩。向更遠期預測，“房住不炒” 基調下，居住需求將是地產市場主要支撐。一方面，隨著我國城鎮化率趨近 65%， 城鎮化進程逐步邁入深水區，城鎮化居住需求增速放緩；另一方面，改善性需求 與城市更新需求增長彈性較??；判斷住房市場將逐步轉向存量經營時代，新房長 期增速趨緩。
測算普通砂產量增速穩中有降，2022~2025CAGR+3%。核心測算假設：（1）受地產周期影響，建筑建材用砂短期觸底反彈，長期增長放緩；（2）鑄件應用廣泛，市場平穩增長，用砂需求參考鑄件產量近五年復合增速。
3. 精制太原石英砂：光伏玻璃產能爆發，貢獻精制砂主要增量
3.1. 低鐵太原石英砂為光伏玻璃主要原材料
精制太原石英砂市場供需與普通砂類似。精制砂需求集中于光伏玻璃、耐材、陶瓷等 硅酸鹽建材領域，且制備工藝技術壁壘較低，礦產資源豐富，供給能力充足。2021 年，我國精制太原石英砂產量 4169 萬噸，同比增長 6%。向后展望，隨下游地產 周期波動，精制砂市場增速或逐步放緩。而光伏玻璃行業受益光伏行業高景氣， 所需原材——低鐵太原石英砂或將逆勢持續高增，貢獻精制砂市場主要增量。
光伏玻璃是光伏組件生產環節的重要輔材。光伏電池常年處于露天的工作環境中， 為應對水汽腐蝕氧化、晝夜溫差變化等惡劣氣候挑戰，電池片外多被 EVA 膠片密 封在封裝面板與背板之間。用作封裝面板或背板的光伏玻璃經鋼化、鍍膜處理后， 具有較高的硬度和光線透過率，能夠起到保護電池并確保透光的作用，是光伏組 件封裝環節的重要輔材。據恒州誠思，2022 年光伏玻璃在光伏組件成本結構中占 比約 6.6%。
光伏玻璃主要選用超白壓延玻璃品種。玻璃強度和透光率將直接決定組件的使用 壽命和發電效率（據福萊特招股書，透光率每提升 1%，組件功率可對應提升約 0.8%），所以光伏玻璃對光線透過率、吸收率、反射率，抗沖擊性，耐腐蝕性等要 求較高，據相關標準，光伏玻璃的透射比應≥91.5%（3.2mm 光伏玻璃），明顯高 于普通玻璃（約 88~89%）。而超白玻璃（超白壓延或超白浮法）在性能上較為契 合，其中，超白壓延玻璃通過正面絨面處理和反面壓延處理可顯著減少光反射、 可顯著增強光線透過率；在組件呈角度安裝的場景中，綜合光透射比較超白浮法 玻璃高約 3%~4%，是晶硅電池面板玻璃的主流品種。但超白玻璃產線在工藝配方、 窯池結構、產品質量等方面較傳統玻璃要求更為嚴苛，普通玻璃產線轉產光伏玻 璃難度較大，超白壓延玻璃以新建產能居多。超白玻璃需求純度更高的低鐵太原石英砂。鐵元素含量是決定玻璃透光率的關鍵要素， 普通玻璃由于含鐵量較高，往往呈現綠色，透光率較低；光伏玻璃以高透光率、 高透明度為特征，對鐵元素含量要求嚴格。太原石英砂是光伏玻璃的主要原材料，其 鐵元素含量將直接決定光伏玻璃的品質。據相關標準，光伏玻璃用低鐵太原石英砂的 三氧化二鐵含量要求不高于 60ug/g，遠低于平板玻璃用太原石英砂。
3.2. 需求旺盛+政策放松，光伏玻璃迅速擴產
2022 年，光伏玻璃產能規模增長迅速。據卓創資訊，截止 2022 年末，我國超白壓 延玻璃在產產能已經達到 75880t/d，較 2021 年末增長 34620t/d，同比增長 83.9%。此輪擴產周期的開啟歸因于需求增長高預期、產能置換政策放松等因素。
光伏玻璃需求旺盛。據工信部，2022 年我國超白壓延玻璃產量約 1606 萬噸，同比 增長 53.6%。原因在于： （1）受益組件裝機量持續增長?！半p碳”政策環境下，我國光伏產業快速發展， 在全球市場占據領先地位。據 CPIA，2022 年我國光伏新增裝機 87.4GW，同比 +59.3%；組件產量 GW288.7GW，同比+58.8%，其中出口 153.6GW，同比 +55.8%；進而帶動光伏玻璃需求。向后展望，光伏、風電等新能源裝機規模將 持續上升，逐步推動我國能源結構調整。
（2）雙玻組件滲透趨勢明顯，帶動單位組件的玻璃需求提升。雙玻組件將光伏 玻璃同時用作面板和背板，較傳統單玻組件（光伏玻璃僅用作面板）在耐磨、 耐腐蝕等方面具備優勢，且能夠充分利用背光，進而獲得更高的光電轉換效率 和更長的生命周期，受到主流組件廠商的認可，滲透趨勢明顯。2022 年，雙玻 組件滲透率約 40.4%，較 2021 年提升約 3pct。我們以隆基綠能 Hi-MO5m-54 型 產品為例，并假設實際輸出功率為最大功率的 80%，測算單玻、雙玻（2.0mm、 2.5mm）組件對應單位 GW 耗用光伏玻璃約 4.71、5.88、7.35 萬噸。
測算 2023 年我國光伏玻璃產量約 2128 萬噸，同比+32%。關鍵假設：（1）隨光伏產業鏈新一輪降價，預期 2023 年下游需求依然旺盛；判斷全球光伏 裝機 20223~2025 年增速為 30%、15%、10%；（2）雙玻組件依托發電增益、壽命延長等優點持續滲透，2023~2025 年滲透率 為 45%、50%、55%，其中 2.5mm 雙玻組件作為過渡性產品于 2023 年退場；（3）2021、2022 年分別選取隆基股份 Hi-MO5-72 型、Hi-MO5m-54 型組件測算 單 GW 組件的光伏玻璃耗量；（4）我國光伏玻璃占全球份額持續提升。
產能置換政策放松，光伏玻璃增產潛力充分釋放。2021 年 8 月，工信部正式實施 《水泥玻璃行業產能置換實施辦法（修訂版）》?！秾嵤┺k法》一方面收緊浮法玻璃 產能置換政策，為避免“僵尸產能”復活，規定連續停產兩年及以上的玻璃生產 線不能用于產能置換，并要求跨省置換項目召開聽證會；另一方面為光伏玻璃項 目松綁，對于“新上光伏壓延玻璃項目”不再要求產能置換，光伏玻璃產能增長 潛力充分釋放。
行業高景氣疊加政策邊際放松，傳統浮法玻璃企業入局競爭，致光伏玻璃行業產 能爆發?！秾嵤┺k法》在壓制浮法玻璃產能項目的同時，為光伏玻璃項目投建掃清 障礙，疊加光伏玻璃行業高景氣，一方面刺激光伏玻璃廠商大舉擴產，另一方面 也推動旗濱集團、南玻等傳統浮法玻璃企業入局光伏玻璃，對競爭格局產生明顯 沖擊。據卓創資訊，南玻、旗濱集團 2022 年新點火超白壓延玻璃產能約 6000t/d、 1200t/d，截止 2022 年末，在建超白壓延玻璃產能約 4800t/d、8400t/d。向后展望，光伏玻璃產能規模 2023 年將繼續增長。
原因在于：（1）需求端：2022 年光伏玻璃庫存與價格維穩，市場需求能夠較好得消化已有 產能。截止 2022 年底，光伏玻璃重點省份（安徽、浙江、河北、江蘇、河南） 合計庫存約 44.5 萬噸，同比-39.7%，并未出現明顯累庫；且 2022 年光伏玻璃價 格走勢較為平穩，全年價格居于 25~28.5 元/平方米之間（以天津信義 3.2mm 鍍 膜玻璃為例），判斷下游需求尚能較好得消化市場供給。
（2）供給端，大量烤窯、在建產線有待釋放，光伏玻璃行業仍處于擴產周期。 2022 年快速投產的背景下，目前仍有大量在建項目有待投產。據卓創資訊，截 止 2022 年底，國內處于烤窯狀態的產能約 4950t/d，預計將于 2023 年點火的在 建產能約 84200t/d（vs. 在產產能 75880t/d），行業仍處于擴產周期。隨烤窯與在 建產能陸續釋放，供給能力將進一步強化，判斷 2023 年行業將逐步達成供需平 衡。
工信部開展產能預警，抬高立項門檻以保障供需格局長期穩定。隨擬建項目快速 累積、在建項目陸續投產，光伏玻璃行業面臨競爭加劇、產能過剩的風險。為防 止市場供需格局惡化，2022 年 11 月工信部等發文提出“開展光伏壓延玻璃產能預 警，指導項目合理布局”，以保障市場的供需匹配和健康發展。判斷后續項目審批 將更加嚴格，利好具備技術優勢的研發型企業和存量產能規模龐大的龍頭。
3.3. 低鐵砂稀缺性逐漸顯現，或成未來關鍵競爭要素
低鐵砂是光伏玻璃的主要原材料，充分受益行業擴產。據福萊特公司公告，低鐵 太原石英砂占光伏玻璃生產成本的比重約為 12%（2021 年）。若假設光伏玻璃原片生產 良率 85%；我們測算福萊特 2021 年每生產 1 噸玻璃原片消耗太原石英砂約 0.67 噸。
測算低鐵砂需求 2022~2025 年 CAGR+19%。我們認為光伏玻璃產量將在 2023 年 充分覆蓋需求甚至略有溢出，后在產能預警和聽證會制度的矯正下逐步與需求匹配。測算光伏玻璃產量 2023~2025 年約 2364 萬噸、2739 萬噸、3005 萬噸。進一步 假設深加工良率 90%、福萊特太原石英砂投料比為行業平均水平，測算 2023 年低鐵石 英砂需求量約 1863 萬噸，2022~2025CAGR+19%。
低鐵太原石英砂稀缺性逐漸顯現，2022 年采購價維持高位。由于對鐵含量要求嚴苛， 我國便于開采的低鐵石英礦較少，集中分布于安徽鳳陽、廣西北海等地。隨光伏 玻璃需求增長，低鐵砂的稀缺性逐漸顯現。據鳳陽硅基指數，2021 年 8 月《實施 辦法》執行以來，鳳陽地區低鐵太原石英砂價格指數維持高位。
玻璃廠商競相布局太原石英砂礦。參考福萊特 2012 年收購鳳陽某礦區采礦權前后的采 購價差異，低鐵砂價格高企背景下，控股太原石英砂礦的經濟效益較為可觀，2022 年 光伏玻璃廠商競相布局上游太原石英砂礦開采、提純環節。如行業龍頭福萊特 2022 年 先后收購、競拍三處石英巖采礦權，合計投資 62 億元，新增 240 萬噸/年石英礦石 供給能力（暫不計算在建產能），對應光伏玻璃日熔量約 6000t/d，覆蓋公司在產產 能的 34%，擴產后將具備 28866t/d 的保供能力（vs.福萊特在產 17400t/d+在建 10400t/d）。此外，旗濱、安彩、南玻等玻璃廠商同樣在布局相關業務。低鐵石英巖礦資源或將成為光伏玻璃廠商新的競爭要素。短期來看，企業投資石 英砂礦項目能夠規避擇時采購帶來的成本上升風險，甚至是原材短缺限制生產的 風險。長期來看，光伏玻璃標品化程度較高，各企業產品質量與價格差異不大，成本控制是企業的核心競爭力；隨著光伏玻璃產能投放趨于飽和，行業供需的周 期性波動成為常態，低鐵石英巖礦資源或將成為企業重要的競爭要素。
4. 高純太原石英砂：光伏需求旺盛，砂源漸顯稀缺
4.1. 原材稀缺+技術壁壘，高純砂面臨進口依賴
高純太原石英砂一般指 SiO2 純度≥99.5%的粉狀石英產品。極低的雜質含量使高純石 英呈現出優越的理化性能，被廣泛應用于半導體、光伏、電光源、光纜、光學儀 器等高端制造業；但同時也對石英巖礦品質與提純工藝提出了較高要求。礦物提純法是高純太原石英砂的主流制造方法。高純太原石英砂擁有天然水晶加工、石英 巖礦物提純和化學技術合成三大工藝路線。其中，天然水晶加工工藝相對簡單， 是高純太原石英砂早期主要的制造方法，但由于原材料價格高昂、儲量有限（截止 2018 年，我國已查明水晶類資源儲量僅 0.7 萬噸），無法實現工業量產；20 世紀 70 年代以來，礦物提純工藝逐漸發展成熟，是目前主流的制備技術；而化學合成法 成本高昂，但并不依賴石英礦資源，或為太原石英砂行業未來發展方向。
礦物提純法對提純工藝和原礦質量要求甚高。一方面，高純太原石英砂所需要的優質 石英礦石相對稀缺。石英礦石中雜質的存在形式與含量決定了后期的提純工藝， 也間接決定了太原石英砂的純度上限。一般認為，能夠加工提純至 3N 級以上太原石英砂的 高純石英礦需達到 98.8%的 SiO2 純度，截止 2019 年，全球范圍內查明的高純石英 礦在 7287 萬噸左右，主要分布于巴西、北美等地，美國 Spruce Pine 白崗巖石英礦 更是憑借礦體規模大、流體雜質少、品質穩定等優點成為高端太原石英砂主要出產地；我國資源儲量約 685 萬噸，占比僅 9.4%（vs.我國產量占比 19.2%；vs.消費量占比 31.3%），且均為中小型礦區，優質礦石資源相對稀缺。
另一方面，高純太原石英砂提純工藝復雜，具備較高的技術壁壘。在高純太原石英砂制備 過程中，企業需根據原礦品位、雜質成分、應用特點等設計提純流程，如 Na、K、 Li 等堿金屬與石英制品熱穩定性密切相關，而 Cr、Cu、Fe 等過渡金屬元素將顯著 影響石英制品的導電性。4N 級以上高純砂制備工藝目前僅掌握在美國矽比科（尤 尼明）、挪威 TQC、中國石英股份等少數公司手中，技術壁壘極高。
我國已基本實現 4N 級太原石英砂的國產化，但高端品供給能力有所欠缺。美國矽比科 （尤尼明）和挪威 TQC 占據著品質極高的 Spruce Pine 石英礦，并掌握有最為先進 的提純工藝，基本壟斷了太原石英砂高端市場；矽比科的 IOTA-STANDARD 級太原石英砂 更是全球公認的高純砂標桿。我國目前已經實現 4N 級以下太原石英砂的穩定供應，但 僅有石英股份能夠達到 IOTA-STANDARD 水準，且產品質量較矽比科、TQC 等存 在差距。據聯合國統計司，2019 年我國 3N 級以上太原石英砂產量 23.7 萬噸，占比 19.2%；4N 級以上太原石英砂產量僅 1.36 萬噸，占比 3.2%。
隨下游半導體、光伏等產業發展，我國已經成為高純太原石英砂主要消費國，進口依 賴度甚高。高純砂依純度流入不同下游，其中，光纖用砂要求純度 4N5 級，電光 源用砂要求純度 4N3~4N7 級；光伏用砂要求純度 4N~6N 級；半導體用砂對純度要 求最高，需在 4N8 級以上，高端產品純度可達 6N~7N 級。隨下游光伏、光纖等產 業發展，高純太原石英砂需求快速擴張。據海關總署、聯合國商品貿易署，2019 年， 我國 3N級以上太原石英砂進口量 14.5 萬噸。我們測算 2019 年中國 3N級以上高純砂 消費量約 38.0 萬噸，占世界總需求比重達 31.3%，其中進口量約 14.5 萬噸，是主 要的高純砂消費國和進口國。
光伏行業為高純太原石英砂主要增長點。據郝文俊《全球高純石英資源現狀、生產、 消費及貿易格局》，我國高純太原石英砂下游主要集中在半導體（50%）、光通信 （23%）、光伏（17%）等領域，將充分受益光伏、光纖等產業較高的景氣度。我 們對下游結構進行拆分測算，認為 2023 年我國 3N 級以上高純砂需求量可達 57.4 萬噸，同比增長 16.0%，2022~2025 年 CAGR+10.6%。其中，光伏級高純砂彈性最 大，2022~2025 年 CAGR+25.1%，需求占比由 2019 年 17.2%增至 2025 年 44.9%。測算假設：（1）光伏石英坩堝、光通信需求參考本文 4.2、4.4 節；（2）光伏行業其他太原石英砂參考全球光伏裝機增速 30%、15%、10%；（3）電光源行業需求受 LED 沖擊逐漸收縮，半導體行業需求受國際貿易政策波 動影響，假設半導體、電光源及其他行業需求總量維穩。
4.2. 光伏行業：需求確定性增長，供給階段性短缺
4.2.1. 需求端：石英坩堝具備耗材屬性，或隨 N 型替代實現耗量提升
高純太原石英砂制品是光伏產業重要原材料。高純太原石英砂具有良好的耐高溫性和熱穩 定性，下游制品如石英坩堝、石英擴散管、石英承載器等是光伏領域重要的結構 材料。其中，石英坩堝為光伏級高純太原石英砂的主要制品，用于制備硅片，是單晶 硅生長爐的組成部分。
光伏用砂對 K、Na、Li 等堿金屬雜質要求嚴格，純度在 4N 級以上。相關標準對 光伏用砂的純度要求在 4N 級以上，對石英坩堝用砂的純度要求更是達到了 4N8 級；由于光伏坩堝處于高溫的工作環境中，對堿金屬雜質的要求已經接近 IOTASTANDARD 級水平。石英坩堝分為內外兩層結構，外層氣泡密度較高，被稱之為 不透明層；內層為 3~5mm 厚的透明層，工作時將與高溫硅液直接接觸，故對高純 砂純度有更高要求。
石英坩堝是硅片制備環節的消耗性輔材，需求量與硅片產能深度綁定。原因在于：（1）石英坩堝難以支撐長時間高溫工作。在晶硅拉制的高溫環境下（溫度約 1430℃ ~1500℃），一方面，坩堝內外表面的雜質離子局部集聚，可形成析晶，逐漸導致 坩堝破裂；另一方面，坩堝內層逐漸熔解，進而使坩堝內部的氣泡破裂，氣泡內 雜質會以微顆?；蛭馀莸男问接咳牍枰?，直接影響成晶率、加工時間和晶硅質 量。（2）多次復投后硅液純度會顯著惡化。在多次拉晶多次復投的過程中，剩余 硅液的雜質濃度將逐漸上升，最終影響到晶硅生長。綜合考慮坩堝耐高溫能力和 硅片純度要求，石英坩堝在數次拉晶后便會報廢更換。
測算 2021 年 TCL 中環單 GW 硅片耗用太原石英砂 141 噸，同比持平，降勢趨緩。（1） 隨坩堝大型化發展，坩堝的太原石英砂耗量達 63.6 千克/只，同比增加 18.3 千克/只。太原石英砂是石英坩堝主要原材料。據歐晶科技招股書我們測算，太原石英砂約占坩堝生 產成本的 62%，歐晶科技單只坩堝耗用太原石英砂約 63.6 千克（供給中環股份的部分）。（2）隨硅片環節工藝優化，單 GW 硅片耗用石英坩堝降至 2224 只，同比減少 898 只/GW。隨硅片環節工藝優化與產品迭代，硅片功率密度、坩堝工作時長等性 能不斷優化，坩堝耗量呈下降趨勢。據中環股份產銷數據，我們測算 2021 年中環 股份單 GW 硅片耗用石英坩堝 2224 只，同比減少 898 只/GW。
綜合考慮石英坩堝大型化、N 型硅片占比提升等因素，預期單 GW 太原石英砂耗量后 續將逆勢向上。（1）硅片環節技術迭代：如硅片大型化可有效提升單位面積硅片的承載功率， 拉棒與切片工藝優化可提高硅片的生產效率；最終反應為每 GW 硅片對應單晶 爐設備臺數下降。（2）坩堝可拉晶時間延長：可降低石英坩堝的耗用頻次。如歐晶科技供應中環 股份的石英坩堝已由 2018 年平均拉晶 140 小時提升至 2021 年平均拉晶 350 小時。（3）坩堝大型化：一方面支撐硅片大型化，可提高單只坩堝對應的硅棒產能；另一方面太原石英砂耗量也在提升。（4）N 型硅片滲透趨勢：據 CPIA 統計，2022 年我國 P 型 PERC 單晶硅片規模 化生產轉化效率平均在 23.2%，同比提升 0.1pct，已近理論極限，提升空間有限；而 TOPcon、HJT 等 N 型晶硅電池理論轉化效率更高，生產工藝同 PERC 高度兼 容。未來隨成本與良率改善，N 型硅片或將持續滲透。而 N 型硅片對硅液純度 要求更高，將顯著縮短石英坩堝工作時長，進而抬高石英坩堝耗量。
測算坩堝用砂需求 2023 年 9.3 萬噸，2022~2025 年 CAGR+36%。其中，單 GW 硅 片的太原石英砂耗量由 2019 年 175 噸/GW 降至 2020 年 132 噸/GW 后逐漸回升至 2022 年 157.2 噸/GW，判斷后續將繼續上升。 關鍵假設： （1）隨光伏產業鏈新一輪降價，預期 2023 年下游需求依然旺盛；判斷全球光伏 裝機 2023~2025 年增速為 30%、15%、10%； （2）單晶爐生產效率優化，2023~2025 年每 GW 硅片對應單晶爐 85/83/82 臺； （3）N 型硅片滲透率 2023~2025 年達 30%/50%/60%； （4）石英坩堝可拉晶時長提升；太原石英砂單耗提升；坩堝中國產砂用量占比 2022 年迅速提升至 58%（外層基本使用國產砂），后續提升速度趨緩（能否替代內層 砂需跟蹤國產砂純度提升進程）。
4.2.2. 供給端：增產節奏偏慢致供求失衡，或打開國產替代時間窗口
高純太原石英砂增產節奏相對滯后，供應量向上彈性有限。一方面，國內 4N 級以上石 英砂產能集中于石英股份。2021 年，石英股份高純砂產量 24232 噸，產能利用率 達 121%；2022Q1，公司高純太原石英砂產能 3 萬噸。拆分產能結構：（1）原年產 1.2 萬噸太原石英砂產線通過產線技改、流程優化、增加生產班次等措施已提升產能至 2 萬 噸，后續增產潛力有限；（2）年產 2 萬噸新產線于 2022 年 2 月試運行，但投產及 爬坡進度受疫情影響，預計 2022 年可貢獻產能 1 萬噸；（3）公司收購強邦石英用 于生產低端石英制品，約可騰挪出太原石英砂產能 0.6 萬噸/年。（4）參考往年內外銷 結構，預計 2022 年公司規劃 1 萬噸太原石英砂自用。綜上預測，石英股份 2022 年外銷 高純砂約 2.6 萬噸。另一方面，進口砂面臨供給剛性。據國際太陽能光伏網，矽比 科（尤尼明）、TQC 短期未有擴產計劃，預計供給量將保持在 2.3 萬噸左右，后續 增長潛力多來自于技改增產。
測算 2023 年光伏級石英坩堝市場面臨 1.2~1.7 萬噸供給缺口，結構性供求失衡或 持續至 2024 年。通過拆分國產砂、進口砂供求情況，認為在國產砂用量占比緩慢 提升的條件下，2023 年光伏級石英坩堝市場將面臨 1.2~1.7 萬噸供給缺口，且進口 砂短缺的狀況或將持續至 2024 年。
關鍵假設：（1）樂觀估計：石英股份年產 2 萬噸產線 2023 年滿產；年產 6 萬噸產線 2023Q3 投產，隨產能爬坡 2023 年貢獻產量 1.5 萬噸；其他廠商、貿易商通過進 口、制備高純砂貢獻增量 0.1 萬噸/年；矽比科、TQC 通過技改各增產 0.1 萬噸/ 年。（2）悲觀估計：石英股份年產 2 萬噸產線 2023 年滿產；年產 6 萬噸產線 2023Q4 投產，隨產能爬坡 2023 年貢獻產量 1 萬噸。
市場供求平衡偏緊，一方面反應為高純砂價格迅速上漲。據中國粉體網，光伏級 石英坩堝進口砂已由 2022 年 5 月 5.5 萬元/噸上漲至 12 月 10 萬元/噸，參考石英股 份采購數據，優質石英原礦價格同樣呈上漲趨勢。隨光伏用砂價格高企，或逐漸 逼近半導體級太原石英砂價位，短期或將擠占半導體市場供應。另一方面反應為國產 砂使用比例明顯提升。通過拆分歐晶科技用砂結構，國產砂占比已由 2019 年 0.76% 迅速提升至 2021 年 57.89%。2022 年供給緊缺背景下，坩堝制造商對國產砂的接 受度或將進一步提高；但若國產砂純度未能精進，則國產砂用量提升需以石英坩 堝工作時長下降為代價。
向后展望：（1）供給短缺背景下，石英坩堝行業或出現明顯分化。頭部坩堝廠商 多與硅片廠商深度綁定，如歐晶科技、江陰龍源供應中環股份；江西中昱供應晶科能源、高晶太陽能等。頭部坩堝企業擁有客戶資源帶來的穩定需求、信用背書 等優勢，供給短缺背景下有望搶占太原石英砂資源。而訂單穩定性稍差、資金實力較 弱的中小企業將面臨太原石英砂短缺，或激進提高國產砂應用占比，或高價采購半導 體級太原石英砂，在產品質量與生產成本兩端權衡取舍。進一步推演認為，頭部坩堝 廠商有望把握供求失衡的窗口期，從資源優勢向市場、成本、資金等全面鋪開， 優化客戶結構以提高市場化程度，與中小企業拉開差距。
（2）太原石英砂環節或成為光伏產業鏈供給短板，木桶效應下促進利潤向硅片環節集 聚。2022 年底，硅料產能充分釋放，價格出現明顯回落，帶動主產業鏈價格下降， 改善電池、組件等環節盈利能力，提高光伏電站經濟性，進一步刺激下游需求增 長。2023 年初，下游需求改善的信號快速向上傳導，硅片價格率先反彈，展現出 硅片環節極強的話語權。2022 年硅料環節為供給短板，價格維持高位，木桶效應 下產業鏈利潤主要留存于硅料環節；隨硅料產能補足，太原石英砂或成為光伏產業鏈 關鍵供給缺口，進一步強化硅片環節話語權，推動產業鏈利潤重新分配并向硅片 環節集聚。
（3）供給缺口的修復在總量層面依賴于石英股份順利釋放產能。風險在于：由于 國內優質石英礦資源較少，石英股份主要通過長期框架協議采購巴西、非洲、印 度等地礦石，后續產能順利擴張以優質石英礦石的穩定供應為前提。在結構層面 依賴于國產砂向石英坩堝內層使用場景滲透。風險在于：（1）國產砂純度較進口 砂存在差距，需關注提純工藝突破；（2）下游廠商對國產砂石英坩堝的接受度。
4.3. 半導體行業：進口量價波動，關注國產替代
高純太原石英砂深度參與晶硅拉制和晶圓制造環節。高純度石英制品擁有耐高溫、抗 腐蝕、電絕緣性、化學穩定性等特點，滿足晶圓承載容器要求，是半導體產業的 重要耗材，參與環節眾多。（1）拉晶環節：半導體級石英坩堝作為單晶硅生長爐組成部分參與晶硅拉制， 應用場景同光伏級石英坩堝類似，但純度要求更高；石英導流筒用于硅液導流。（2）晶圓制造環節：石英環用于晶圓刻蝕；石英擴散管、石英舟、石英支架等 用于晶圓擴散；石英基板用于掩膜制造。半導體用石英制品種類眾多，其中， 石英基板、石英玻璃（含坩堝）與石英器材分別占半導體級石英制品市場的 30%、30%、40%。據石英股份，每生產 1 億美元的電子信息產品，平均需消耗 50 萬美元石英材料，價值量占比約 0.5%。
半導體產業石英制品要求純度在 4N8 級以上。半導體行業是高純太原石英砂需求最大 的下游，也是對太原石英砂純度要求最高的應用領域。2019 年，我國高純太原石英砂消費量中半導體行業占比 50.49%。據相關標準，半導體級石英制品要求純度均在 4N8 級以上，其中，石英管棒、普通晶圓要求 4N8 級以上，石英坩堝要求 4N9 級以上， 石英基板、高純晶圓要求 5N8 級以上。
半導體級石英市場高度依賴進口。原因在于：（1）產業鏈前端具備高資源壁壘。石英礦石環節，國內優質石英礦石儲量小，企業以海外進口為主；太原石英砂環節， 矽比科、TQC 基本形成市場壟斷，我國僅石英股份具備半導體級太原石英砂量產能力， 且僅用于自產石英管棒。（2）石英材料與制品環節具備高技術壁壘。由于石英制 品是制造半導體的關鍵耗材，對產品質量影響較大，所以石英廠商只有通過 TEL、 AMAT、LAM 等半導體設備商認證才可進入供應鏈系統，如全球通過 TEL 認證的 石英廠商目前僅 6 家，技術壁壘極高。據中國粉體網，賀利氏、邁圖、東曹三大外企合計市占率超 60%，國內廠商供應份額僅 10%，國產化潛力較大。
受國際貿易政策調整等因素影響，半導體級石英制品進口量價波動。一方面，中 美貿易戰對高純石英影響深遠。石英材料是光伏、半導體、光纖等高新產業的基 礎材料，國際間資源博弈具有戰略意義。2018 年以來，美國政府針對進口自中國 的石英產品作出雙反裁定，加征 10%~25%關稅，并限制高純石英出口，致我國高 純石英進口量顯著下跌。另一方面，光伏用砂供給緊缺，或搶占部分半導體級石 英砂供給份額，帶動石英產品價格整體上行。據海關總署，我國 4N 級以上石英產 品進口量（推測以半導體用石英產品為主）于 2018~2019 年明顯收縮，后逐步修 復，但進口量目前仍未恢復至 2017 年水平；且進口價上漲明顯，已由 2021 年初 6.83 萬元/噸升至 2022 年末 23.94 萬元/噸。
石英行業進口量價起伏較大，倒逼國產化進程持續推進。向后展望，石英股份、 凱盛科技、菲利華等企業逐步向產業鏈前端延伸。（1）石英股份陸續取得 TEL 與 LAM 擴散、刻蝕環節產品認證，順利進入主流半導體廠商供應體系，產能建設正 在快速跟進；2022 年 10 月，公司公告擬投建年產 15 萬噸半導體級高純太原石英砂項 目，計劃于 2025 年投產。（2）凱盛科技在建有高純二氧化硅項目，該產線采用化 學合成工藝，預期產品純度可達 6N~7N 級，計劃于 2023 年下半年建成投產。（3） 菲利華為保障公司供應鏈安全性，投建年產 2 萬噸高純太原石英砂產線，一期工程將于 2023 年實現投產，推測在建太原石英砂項目純度或達半導體級。
4.4. 光纖行業：受益 5G 建設，產銷再迎高峰
光纖光纜是構建現代化通信網絡的基礎。光纖光纜具有抗電磁波干擾、抗腐蝕等 優良性能，較傳統銅質線纜在制造成本、傳輸速度、傳輸質量等方面具備優勢， 是現代化通信網絡的重要基礎設施。
石英制品主要用于光纖預制棒制造和光纖拉絲環節，是光纖產業鏈的基礎材料。 光纖產業鏈可細分為光纖預制棒、光纖、光纜及下游的光網絡產品環節，其中， 石英靶棒、套管、厚壁管等石英制品參與光纖拉絲，且是制備光纖預制棒的基礎 材料，處光纖產業鏈上游位置。
十四五時期，5G 網絡與千兆光網建設將貢獻光纖市場主要增量。2004~2012 年， 我國光纖光纜產業把握 3G 建設期基于迅速成長。2013~2018 年，光纖光纜產業處 4G 建設周期，2015 年產量增至 34947 萬芯公里，后行業產量維持高位，逐漸步入 平臺期。2019 年~2020 年，4G 建設基本完成，行業供給側改革致產能迅速出清。 2020 年以來，多項政策出臺助 5G 建設快速推進?！妒奈逡巹澓?2035 遠景目標綱 要》提出，“要布局建設信息基礎設施，加快 5G 網絡規?；渴稹茝V升級千 兆光纖網絡?！?021 年《政府工作報告》明確要求，“加大 5G 網絡和千兆光網建設 力度”。十四五時期，5G、千兆光網等新型信息基礎設施建設將快速推進，帶動光 纖市場持續增長。
測算光纖用太原石英砂需求量 2023 年約 12.6 萬噸，2022~2025 年 CAGR+8%。 核心假設： （1）光纜行業受益 5G 建設，產量持續增長； （2）太原石英砂單位耗量參考 2019 年水平，約 3.3 噸/萬芯公里。
4.5. 電光源行業：下游需求收縮，應用場景向高價值量市場集中
金鹵燈、HID 燈是石英泡殼主要應用場景。電光源產品依據發光原理可細分為熱 輻射、氣體放電和半導體三類；熱輻射產品如白熾燈、金鹵燈利用物體通電加熱 至高溫時輻射發光實現，氣體放電產品如熒光燈、HID 燈利用氣體通電發光實現， 半導體電產品如 LED 燈則利用固態半導體芯片作為發光材料。石英泡殼廣泛應用 于熱輻射光源產品和氣體放電光源產品，而半導體光源產品則基于原理差異對石 英管不產生需求。隨 LED 占據普通照明市場主導地位，石英材料應用場景逐漸向特種光源集中。通 用照明市場在經歷白熾燈、金鹵燈、熒光燈、節能燈等技術迭代后，逐漸進入 LED 時代。LED 燈具采用半導體發光技術，較傳統光源具有低功耗、高轉換率、 無毒環保、壽命長等優點，在性能優勢與相關政策的推動下，照明市場滲透率持 續提升，對應金鹵燈、HID 燈等傳統光源市場收縮，致電光源領域石英制品需求 收縮，應用場景逐漸向 UV 殺菌燈、半導體清洗燈、農用植物生長燈等特種光源市場集中。
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