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菲利华研究报告:高端石英产品龙头,产品服务需求旺盛
老范说评 / 2022-01-18 14:01 发布
一、公司简介:高端石英玻璃材料龙头,向全品类石英玻璃领域发展
1.1 发展历程:高端石英玻璃材料及制品龙头,内生外延产业链不断扩展
公司现为国内外具有较大影响力和规模优势的石英玻璃材料及石英玻璃纤维制造企业,全球少数几家具有 石英玻璃纤维批量生产能力的制造商,致力于航空航天、半导体、太阳能、光纤通讯、光学等高新技术领域的 配套服务。公司已取得 ISO9001、ISO14001、OHSAS18001 管理体系认证,是国家高新技术企业、湖北省高性 能石英玻璃及石英玻璃纤维工程技术研究中心、湖北省企业技术中心、湖北省博士后产业基地。公司始建于 1966 年,1999 年 1 月 22 日,全民所有制企业石英总厂改制设立菲利华有限责任公司。2006 年 4 月 28 日,菲利华有 限责任公司采用整体变更方式设立为股份有限公司。现拥有荆州、潜江、上海、合肥、泰兴五个生产基地以及 上海技术研究院和武汉研究院。
2014 年于深圳科创板挂牌上市。2014 年 9 月 10 日,以公开发售方式发行 A 股,其中发行新股 16,200,000.00 股,每股面值 1 元,每股发行价格为 19.13 元,注册资本变更为人民币 64,600,000.00 元。此次发行的 A 股于 2014 年 9 月 10 日在深圳证券交易所创业板块挂牌上市交易,股票代码 300395。 2015 年收购上海菲利华石创科技有限公司,全面发展石英玻璃制品业务。
2015 年公司以 13,000 万元全资 收购上海石创。该公司位于上海市嘉定区,主要为半导体、光学、光通讯、光伏、LED 等多个下游行业客户, 提供各种规格的石英玻璃制品精密加工服务。上海石创技术力量雄厚,产品规格齐全,质量稳定,以石英玻璃 为代表的玻璃精密加工能力属于国内领先水平,在国内石英玻璃生产及新产品开发领域独树一帜。
邓家贵与吴学民为公司实际控制人。邓家贵为公司前任董事长、现任终身名誉董事长,直接持有公司 9.19% 的股份。吴学民为公司现任董事长,直接持有公司 6.42%的股份。
2021 年上半年,公司全资子公司潜江菲利华及控股子公司上海石创营业收入约占上市公司总收入的 22.4%、 22.8%,净利润约占上市公司的 6.3%、11.45%。此外,公司于今年 6 月份收购并增资了中益(泰兴)环保科技 有限公司,持有其 60%的股份,还拥有本颢(上海)国际贸易有限公司 60%的股份。
潜江菲利华石英玻璃材料有限公司主要生产石英玻璃材料以及制品。该公司于 2001 年在王场镇建厂投产。 于 2006 年 5 月在潜江市工商局注册成立公司,2013 年 11 月取得自营进出口资格,2016 年主导产品高纯石英玻 璃锭,具备年产 2400 吨高纯石英锭的生产能力。公司拥有成套稳定的气体保障系统,间歇式、连熔式自动熔制 设备 102 台套,全部达到国内领先水平。其中,自主研发的连熔连拉工艺装备达到世界先进水平。
上海菲利华石创科技有限公司主要从事半导体、光学、光通信石英玻璃制品生产。上海菲利华石创为原上 海石创石英玻璃有限公司,成立于 2010 年,于 2015 年 12 月 11 日被菲利华收购。公司主要从事石英玻璃制品 业务,主要客户来自半导体、光学、光通讯、光伏、LED 等多个下游行业,提供各种规格的石英玻璃制品精密 加工服务。公司以石英玻璃为代表的玻璃精密加工能力属于国内领先水平,在国内石英玻璃生产及新产品开发 领域独树一帜。正逐渐成为全球半导体和光学领域最具竞争优势的石英材料供应商,光学石英玻璃材料性能达 到世界先进水平,成为石英玻璃器件加工领域原产设备商指定主流供应商,石英器件加工能力达到世界一流水 平。作为国内石英玻璃加工技术领先的企业,蚀刻相关产品已通过中微半导体股份公司认证。
1.2 经营情况:营业收入不断提升,净利率实现稳步增长
公司近年营业收入和净利润逐年增长,显示其稳健的经营能力。2020 年公司实现营业总收入 86,357.83 万 元,同比增长 10.86%,实现净利润 23,811.27 万元,较去年同期增长 24.30%。2020 年,由于半导体市场和航空 航天市场需求增长的拉动,公司全年营收平稳。全年半导体营业收入增长 38%。公司石英玻璃纤维产能快速提 升,营业收入稳步增长。
2019 年公司增发扩充产能,2020 年公司规模效应逐步显现、工艺技术改进,公司费用率有所下降,毛利率、 净利率持续提升,随着新建产能利用率逐渐提升,预计公司盈利能力将进一步提升。2021Q3 公司期间费用微降, 毛利率达到 52.09%,销售净利率提高到 33.14%,得益于公司产品重心布局调整合理,绩效管理加强,费用控制 效果明显,年底公司净利有望进一步提升。
1.3 业务板块:石英玻璃材料占比高,产品应用领域多元
公司主要从事石英玻璃材料、石英玻璃制品、石英玻璃纤维材料、复合材料及制品的制造与销售。公司立 足于石英玻璃领域,专注开发气熔石英玻璃、合成石英玻璃、电熔石英玻璃与石英玻璃纤维及制品,主导产品 有石英玻璃锭、筒、管、棒、板、片,光学合成石英玻璃,石英玻璃器件,石英玻璃纤维系列产品,石英玻璃 纤维立体编织预制件,以石英玻璃纤维为基材的复合材料。公司已经具备气熔石英玻璃、合成石英玻璃与电熔 石英玻璃全品类石英玻璃材料与制品的产品和服务优势,在石英玻璃纤维、立体编织、复合材料的全产业链上 也具有一定的产品服务优势。
公司主要产品的应用领域广泛。包括应用于半导体领域中作为晶圆处理、蚀刻设备中的载体材料、光掩膜 基板、电绝缘材料、密封法兰等;应用于航空航天领域作为各种飞行器的耐高温增强透波材料、绝热材料等; 应用于光通讯领域作为光纤生产过程中的各种石英玻璃棒、石英玻璃管;应用于太阳能领域中作为生产单晶硅 的载体材料。
随着下游市场的而不断增长,公司持续扩展产能。2019 年公司完成非公开发行,拟扩充石英玻璃材料以及 高性能纤维增强复合材料制品的产能,预计将形成新增年产 120 吨合成石英玻璃锭,加工制品后销售产品;新 增年产 650 吨电熔石英玻璃锭,形成新增年产 36.3 吨高性能纤维增强复合材料制品生产能力。截至 2020 年底, 募投项目建设进展顺利,项目建设完成进度 70%。公司集成电路及光学用高性能石英玻璃项目依托企业自身生 产的高纯石英玻璃锭,生产石英玻璃材料及制品。项目建成后,将形成新增年产 120 吨合成石英玻璃锭,加工 制品后销售产品;新增年产 650 吨电熔石英玻璃锭。项目建成完全达产后公司预计年均新增销售收入超过 20,000 万元,年均新增净利润超过 4,000 万元公司高性能纤维增强复合材料制品生产建设项目依托企业自身生产的高 纯石英玻璃纤维,开展以石英玻璃纤维为增强材料的国防高性能复合材料的研发和生产制造,建设成航天航空、 海洋船舶领域配套的高性能纤维和复合材料的产业基地。项目建成后,将形成新增年产 36.3 吨高性能纤维增强 复合材料制品生产能力。项目建成完全达产后公司预计年均新增销售收入超过 20,000 万元,年均新增净利润超 过 5,000 万元。
2021 年 12 月,公司控股子公司上海菲利华石创科技有限公司(以下简称“上海石创”)拟在湖北省荆州市 荆州经济技术开发区投资建设“半导体用高纯石英制品加工项目”,项目总体规划用地面积 38,978 平方米,为 新建厂房。项目建成投产后,预计半导体高纯石英制品的年产值将达到 2.6 亿元。项目投资总额预计 3 亿元, 资金来源为自筹资金。
二、石英行业:下游行业需求旺盛,市场空间不断拓展
2.1 石英基本概念:高端装备重要原材料,性能优越多领域应用
石英玻璃产业是以二氧化硅为主要原材料成分的材料及制品产业,广泛应用于航空航天、光源、光学、光 纤、半导体等行业,是高端装备制造的重要原材料。整个产业链从基础原材料开始,从石英块、天然水晶、四 氯化硅中提取出普通和高纯度石英砂,普通纯度的石英砂主要制成普通玻璃、耐火材料等,高纯石英砂则广泛 应用于航空航天、半导体等高端制造产业,是附加值较高的材料。高纯石英砂或四氧化硅通过不同加工方式制 成天然和合成的石英玻璃。石英玻璃通过加工后形成各种类型的石英制品,广泛应用于航空航天、光源、光学、 光纤、半导体等高端制造产业。由于理化性质不同,天然石英玻璃和合成石英玻璃的下游应用领域既有区分也 有重合部分,如光纤通信里面用到的芯棒以及半导体里面用到的光掩模基板等由于纯度要求高,大部分使用合 成石英玻璃。
石英主要成分为二氧化硅,分布广泛。石英质地坚硬,具有稳定的物理和化学性质,是生产石英砂的主要 原料。根据不同成矿特性和理化特性,石英矿物可分为岩浆岩型、变质型、热液型、沉积型;对应的石英岩分 别为花岗伟晶岩、脉石英岩、石英岩和石英砂岩。石英玻璃最主要成分为二氧化硅,一般以棒或锭的形态保存。 按目前国家部颁标准规定:不透明石英玻璃二氧化硅的含量为 99.5%以上,气炼透明石英玻璃的二氧化硅含量 在 99.97%以上,高纯石英玻璃二氧化硅的含量在 99.999%以上,采用四氯化硅合成的石英玻璃,其二氧化硅含 量可达 99.9999%以上。(报告来源:未来智库)
石英玻璃制品是以石英玻璃为材料制成的一系列器件,包括石英玻璃舟、石英玻璃法兰、石英玻璃钟罩、 石英玻璃坩埚等,广泛应用于半导体、光纤通信、光伏等领域。
石英玻璃具有优越的理化性能,广泛应用在半导体、光纤通信、光伏、光源、航空航天等多领域。石英玻 璃中二氧化硅含量极高,化学稳定性强,耐温性好,在高温下也不会与大部分酸碱发生反应,因此经常用在半 导体和光伏产业中,作为盛放和生产多晶硅、单晶硅的容器或连接仪器,如石英坩埚、石英法兰、石英舟等。 同时由于电损耗低,热稳定性好,是半导体行业刻蚀集成电路的光掩膜基板的原材料。石英玻璃还具有优良的 光学性能,光谱透过波长宽,因此也经常被用于制造棱镜、透镜等光学器件和电光源的泡壳。由于电绝缘性良 好,纯度高,折射率低,是绝佳的光传输介质,且能掺杂多种不同的元素从而具有不同光学特性,因此也是光 纤的重要材料,光纤中的芯棒、靶棒、石英玻璃套管由不同纯度的石英玻璃制成。由于超声信号在熔融石英中 的传播速度要比在金属中小十倍,并且具有延迟温度系数相当低的特性,光学石英玻璃可作为雷达天线罩、超 声延迟线玻璃或反射镜等红外线测向仪的组件,在军事上有重要用途。
石英玻璃纤维是软化石英玻璃棒后拉丝制得的一种无机纤维,二氧化硅含量 99.9%以上,直径一般为几微 米到几十微米。由于石英玻璃纤维对纯度以及制备过程的要求高于普通石英玻璃,在耐温性与介电常数等性能 上更加优越,其价格也更加昂贵,多用于生产复合材料,在航空航天和军工等高精尖领域发挥作用。
石英玻璃纤维的介电损耗比石英玻璃更低,拉伸强度和隔热效果更好,同时兼具石英玻璃原有的热膨胀系 数低、光谱透过宽等优良性能。用其制成的石英棉、石英纱一般作为飞行器隔热填充材料或增强透波部件用编 织材料。石英纤维与其他纤维复合制成的复合材料可以制作火箭喷嘴、鼻锥体、宇宙飞船防热罩和观察窗。
2.2 上下游产业链:上游原材料与下游高端产品技术壁垒高
石英玻璃材料产业链中,上游石英砂与中游石英玻璃和石英制品高端产品国内供应商较少,中低端产品厂 商基础差别较小,竞争激烈。
上游石英砂产业中,高纯石英砂生产与高品质矿源密切相关,低品质矿源提纯较为困难。尤尼明以美国 SprucePine 的花岗伟晶岩为原料提纯高纯石英砂,垄断了 80%的高纯石英砂市场,是众多高端石英玻璃材料企 业的供应商。其余市场参与者包括挪威 TQC 等,挪威 TQC 开采 SprucePine 和挪威本地的石英矿,近几年品质 提高,市场占比有增加趋势。我国缺少高品质矿源,提纯难度更大。东海太平洋石英股份公司是国内唯一可量 产高纯石英砂的企业。高纯石英砂行业技术壁垒高,竞争者较少。掌握核心技术的企业掌握定价权,毛利率较 高。高纯度合成石英厂商有德国贺利氏、日本东曹、美国康宁、日本信越以及中国菲利华等。在中国高纯合成石英市场中,美国康宁的高纯合成石英产品占比最高,达到 33%。
中游石英玻璃材料产业中,不同制备方法影响生产成本和成品质量,能够满足高端半导体应用的厂商较少。 目前全球获得国际主要半导体设备制造商认证的企业是美国迈图、德国贺利氏以及昆希、日本东曹、中国的菲 利华、石英股份。美国迈图是国际半导体市场用石英玻璃的主要供应商,德国贺利氏和日本东曹不仅自己生产 石英玻璃材料,还从事石英玻璃器件的加工,在材料和加工领域占有较大的市场份额。德国昆希公司起步较晚, 却凭借其价格上的优势在近几年发展迅速。菲利华作为后来者,已经掌握合成石英、电熔石英和石英玻璃纤维 的核心技术。石英股份是全球第三家、国内唯一一家可批量供应高纯石英砂企业,已通过国际主流半导体设备 厂商 TEL/LAM 认证。
下游石英玻璃制品产业,高端产品技术壁垒高,具备供应能力的企业少。中低端产品区别度小,竞争激烈, 毛利率低。在石英玻璃制品的加工方面,国内目前的加工能力已经达到较高的水平,但距国际领先还有一定的 距离,主要表现为材料纯度水平不高、产品质量不够稳定、先进产品不具备自主生产技术等。国外企业在大功 率灯管、半导体生产用光掩膜基板、大尺寸光学镜头、液晶显示用合成石英玻璃、光纤套管和光纤预制棒、特 种石英玻璃及高附加值石英玻璃等产品方面的技术更加成熟。
高端石英玻璃制品厂商具有较高的技术、资金和人才壁垒。某些石英玻璃制品由于应用领域特殊需要较高 的技术支撑,高端石英玻璃制品生产厂商非常重视技术研发和专利申请。石英玻璃制品从采购、研发到加工和 销售,每一个环节都需要大量资金来保障产品线的正常运转,企业还需要投入大量资金以建设高洁净度的清洁 车间和自动化的生产厂房。石英玻璃制品生产过程中许多操作需要人工完成,培养一个能独立生产 12 英寸高端 石英玻璃制品的成熟工人至少需要 8-10 年。
石英玻璃纤维复合材料因其热学、力学和电学性能成为优良的透波和耐烧蚀材料,广泛应用于军事及航空、 航天等领域。由于天然的高纯度石英晶体非常稀少,石英玻璃纤维比其他替代品(E-玻璃纤维、S-玻璃纤维、 高硅氧纤维等)更昂贵,应用范围有限,主要用于生产复合材料。石英玻璃纤维是指二氧化硅含量达 99.9%以上,丝径在 1-15 微米的特种玻璃纤维,经过后期纺织工艺可织成各种规格的石英玻璃纱、石英布、石英玻璃套 管、石英玻璃绳、石英玻璃带等。
石英玻璃纤维具有很高的耐热性,能长期在 1050℃以下使用,耐温性仅次于碳纤维。当温度高于 1600℃, 石英玻璃纤维开始升华,用吸热反应来消耗热能。利用这种性能,石英玻璃纤维可用作宇航飞船和洲际导弹返 回大气层的烧蚀材料。石英玻璃纤维在航空航天的主要应用包括:导弹、飞机、卫星雷达罩;卫星、军舰天线; 电磁窗(干扰、反干扰设备)、隐身技术的结构材料(飞行器、军舰、潜艇);飞行器发动机环境,机身防火屏 障,空间运载火箭的热防护,火箭推进器的绝热等。
2.3 市场空间:半导体市场复苏,5G 建设拉动行业发展
石英玻璃制品是以石英玻璃为材料制成的一系列器件,在半导体、光纤通信、光伏、光学、电光源、航空 航天等领域广泛应用。据 2018 年数据显示,石英玻璃制品最主要的应用领域是半导体,占比达到 65%,其次分 别是光纤通信、光学、光伏和电光源。半导体行业生长硅单晶的坩埚、舟皿、扩散炉炉芯管必须使用高纯石英 玻璃制品。在光纤通信方面,石英玻璃用于制作芯棒、靶棒和石英套管。在光学方面,石英玻璃可以做优质高 级光学棱镜、透镜、透光窗、吸收盒、比色槽。在新型电光源方面,由石英玻璃作灯管的高压水银灯、长弧疝 灯、碘钨灯、碘化铊灯、红外线灯、杀菌灯等光效高、寿命长。在高温工业方面,石英玻璃制品可作熔融光学 玻璃的坩埚、烧成荧光体的容器、电炉炉芯管、热电偶保护管。在电工方面,石英玻璃制品可作高压高频绝缘 管、行波管。在化工方面,可作高温酸性气体的燃烧、冷却和通风装置。
2.3.1 半导体领域:我国半导体快速发展,石英玻璃材料市场空间放大
在电子信息材料产品的生产工艺中需要使用和消耗大量的高性能石英玻璃产品。据公司招股说明书披露, 每生产 1 亿美元的电子信息产品,平均需要消耗价值 50 万美元的石英玻璃材料,这一需求促进了石英玻璃材料 行业的迅速发展。相对于其他材料,高性能石英玻璃(高纯二氧化硅)是最能够满足其高温、洁净、抗污染和 耐蚀等工艺环境要求的先进材料。尽管某些硅基材如碳化硅和硅也能够满足这种工艺的部分要求,但它们的加 工难度比石英玻璃要高很多,且价格一般是石英玻璃的 3 倍以上,从其产品的易得性和性价比的角度考虑,其 他材料无法替代石英玻璃材料。
据美国电子材料研究机构 Techcet 统计,近年来全球每年 90%的高纯石英原料都用在电子信息产品用石英玻璃材料的熔制方面,全球著名石英玻璃生产企业基本都把产品和服务的研发方向定位到电子信息材料产业。下 游行业对石英玻璃材料产品的要求,主要体现在产品纯、精、净、大、专五个方面,即要求石英玻璃原料和基 础材料的纯度更高,器件产品的加工精度更高,产品生产和应用环境洁净度更高,产品器型尺寸更大,产品对 各种专门应用场合的适应性更强,市场需要更多更加具备工艺针对性的高性能石英玻璃材料和器件。
在绿色化、智能化的大背景下,半导体市场需求有望持续增长。根据 WSTS 的数据统计,预计 2021 年全 球半导体市场规模同比增长 8.4%,创历史新高。5G 商用推广、物联网、智慧城市、汽车电子、光伏风电、物 联网等一系列新技术的出现和发展带动半导体行业的需求提升,半导体行业有望保持高景气状态。
在半导体市场增长的带动下,我国半导体材料市场规模不断扩张。我国集成电路产业高速发展,持续保持 增长趋势,2020 年产量达 2612.6 亿块,较 2014 年的 1087.2 亿块有大幅提升。据 IC Insight 统计,2020 年我国 集成电路市场规模为 1434 亿美元,约合 9894.6 亿人民币,市场规模逼近万亿。在下游市场增长的带动下,我 国半导体材料市场从 2014 年的 60 亿美元增长至 2020 年的 97 亿美元。
除设计外,半导体制造的过程主要分为单晶硅片制造、晶圆制造和封装测试三个部分,石英玻璃材料应用 于在单晶硅片制造、晶圆制造过程中。石英玻璃舟、石英玻璃支架、石英玻璃钟罩和石英坩埚等是制造过程中 的承载器具、连接材料和容器等;高精度石英玻璃基片是光掩模基板的主要基础材料。在半导体原材料的总成 本中,光掩膜版的占比达到 14%,仅次于占比 32%的硅片。作为集成电路的重要原材料之一,受益于政策支持, 半导体各环节国产化加速,石英玻璃材料需求量将快速增长。
2.3.2 太阳能领域:光伏行业或将迎来万亿级市场,带动石英玻璃产品需求量激增
光伏行业的迅速发展,带动石英玻璃坩埚产品需求激增。光伏产业是全球发展最快的新能源产业之一。由 于光伏行业中使用的单晶硅和多晶硅都是高纯物质,这就对配套材料有很高要求。而石英玻璃由于其洁净、同 质、耐高温等特性在太阳能行业得到了广泛的应用。如石英玻璃坩埚可用于熔融石英料生产多晶硅铸锭,也是 光伏产业中用于提炼单晶硅的理想器皿;石英玻璃管、棒可用于生产单晶硅或多晶硅的精馏塔、挥发器和进料 管等仪器。
光伏产业是我国战略性新兴产业。在实现“碳中和”中发挥重要作用。“十四五”规划提出 2030 年前实现二氧 化碳排放达到峰值、2060 年前实现碳中和。根据 IEARenewables2020 的预测,到 2025 年可再生能源在新增发 电装机中占比将达到 95%,而光伏在所有可再生能源新增装机中占比将达到 60%。2021 年 1 至 6 月,国内光 伏新增装机量为 14.1GW,同比增长 22.6%。其中,集中式光伏新增装机规模同比下降 24.2%,分布式新增装机 同比增长 97.5%。预计 2030 年全球光伏新增装机 604GW,其中国内为 217GW;预计 2050 年全球光伏新增装机 1059GW,国内 547GW、215GW。十四五期间我国光伏装机数量复合增速为 25%左右。
光伏石英低端产品竞争激烈,部分企业战略转向其他业务。光伏用石英玻璃坩埚是用于光伏工业中盛装融 熔硅并制成硅锭的容器。近几年来,我国石英玻璃坩埚技术水平与国外企业产品的差距逐步缩小,在坩埚尺寸、 纯度、拉晶时间和拉晶次数等方面均取得显著进步。此外,国内石英玻璃坩埚具有一定的成本优势,在质量和 性能等方面与进口石英玻璃坩埚的差距正逐渐缩小。目前光伏用石英玻璃的制备技术门槛较低,市场竞争激烈, 价格下滑,利润空间较少,低端市场多为国内垄断。部分企业开始逐步减少光伏石英业务,转型专注研发生产半导体、光通讯、航空航天所需石英玻璃制品。
2.3.3 光通讯领域:光纤光缆需求持续旺盛,5G 网络部署将成为市场推动力
光通讯领域中,光纤光缆占到 37.1%的市场,光纤光缆的生产过程中,除预制棒生产耗用大量的高纯石英 玻璃套管之外,石英玻璃还用于光纤预制棒生产支撑材料、光纤拉丝用支撑材料等。根据产业分工,光纤光缆 的产业链层次可分为三层:上游是化工原料及光纤预制棒、中游为光纤、下游为光缆。预制棒是利用化工原料 (石英为主)以复杂的工艺制成;中间环节是利用预制棒进行拉丝制成光纤;产业链的下游是将光纤、化工材 料和金属线缆加工成不同种类的光缆。
作为信息通信关键环节,光纤光缆发挥重要作用。随着新一轮科技革命正在深入推进,特别是新冠疫情影 响下,在线教育、远程办公等网络应用高速发展,不同领域对网络的依赖程度不断提升,为加快数字经济的发 展,网络基础设施的建设成为重点。近年来,我国光纤光缆行业发展迅速,已形成了世界上最大的光纤光缆产 业,并形成了完整的光棒、光纤、光缆产业链。2020 年,我国光通讯市场规模已达到 964 亿元。
我国光纤光缆业市场规模不断拓展。2019 年,我国我国光纤光缆业市场规模为 3224 亿元,2020 年,市场 规模继续扩张趋势达到 3515 亿元。近年来,我国光缆线路长度实现稳步增长。2014 年至 2017 年我国光缆线路 快速拓展,长度不断增加,每年增速超过 20%。近年来,我国光纤线路长度的增加趋于平稳,保持在 10%左右 的增速,2020 年我国光缆线路长度已达到 5169 万公里。工信部数据显示 2020 年我国新建光缆线路长度 428 万 公里,仍能实现稳步增长。
自 2005 年,商务部对原产于日本、美国的光纤预制棒实施反倾销措施,对其征收反倾销税,为我国企业提 供较为宽松的竞争环境,促进了我国光纤预制棒自产和相关产业的发展。由中国通信学会光通信委员会公布的 《2020 年全球|中国光通信最具竞争力企业 10 强》中,我国有 5 家企业入围,分别是长飞光纤、亨通光电、 烽火通信、中天科技和富通集团,其所占全球市场份额分别为 9.14%、7.94%、6.48%、8.28%和 7.49%。
自 2013 年国务院提出“宽带中国”以及 4G 建设启动以来,我国光通讯产业连续多年高速增长。目前,5G 网络建设已经开启,对光通讯需求整体需求平稳。自 2017 年,中国光纤企业出货总量占全球市场 50%以上。由 于新冠肺炎疫情的影响,全球光纤光缆需求量增长较为缓慢,但随着大规模 FTTH 建设的基本完成,5G 网络部 署将成为光纤光缆下游市场增长的主要动力。工信部表示,2021 年新建 5G 基站将超过 60 万个。5G 网络基本 实现县级以上区域、部分重点乡镇覆盖,新增 5G 基站超过 60 万个。中国联通预计,5G 的光纤用量将是 4G 时 期的 6-8 倍。2020 年通信产业大会中 CRU 电线电缆团队的负责人表示,中国 5G 需求量远超 4G,5G 的大规模 发展将有助于推动未来几年的光缆消费,预计2021年中国光缆消费将增加4%到5%左右。中国信通院预测显示, 2020 年到 2025 年,5G 可以拉动网络和设备投资超过 1.2 万亿元,带动消费超过 8 万亿元。
“双千兆”计划大大拉动光纤光缆需求量。2021 年 3 月,工信部印发《“双千兆”网络协同发展行动计划(2021-2023)》,指出要用 3 年时间基本建成全面覆盖城市地区和有条件乡镇的“双千兆”网络基础设施,实现固 定和移动网络普遍具备“千兆到户”能力。该计划还指出,到 2021 年底,千兆光纤网络具备覆盖 2 亿户家庭的能 力,万兆无源光网络(10G-PON)及以上端口规模超过 500 万个,千兆宽带用户突破 1000 万户。建成 20 个以 上千兆城市。截至 2021 年 5 月,我国千兆宽带用户已达到 1219 万户,超额完成本年目标。
除了 5G 建设和“双千兆”计划的促进,海底光缆的需求量也大幅提升。海底光缆是目前国际通信的最主要 载体。在“一带一路”倡议的推进中,沿线国家的交流合作对国际海缆提出更高要求。目前,全球已投入使用的 海缆中 40%约为 2000 年前建设完成,根据其 17 至 20 年的寿命推算,该部分海缆升级换代需求较大。根据 Technavio 发布的报告,2020-2024 年全球海底光缆市场规模预计将增长 43.4 亿美元,期间年复合增长率将超过 15%。
2.3.4 航空航天及其他领域:石英玻璃纤维市场前景广阔
石英玻璃纤维由于具有强度高、介电常数和介电损耗小、耐高温、膨胀系数小、耐腐蚀、可设计性能好等 一系列特点,是航空航天领域不可或缺的战略材料。石英玻璃纤维在高频和 700℃以下工作区域内,保持最低 而稳定的介电常数和介电损耗。这种优异的性能可以抵抗航天飞行器在飞行过程中,因温度陡然变化对材料介 电性能产生突变性的影响,是航天飞行器的理想透波材料。因此石英玻璃纤维是高性能机载雷达罩常用的增强 纤维之一,在美国 F-15、F-22 等战斗机以及“三叉戟”潜地导弹、高马赫数导弹天线罩有所应用。石英纤维也可 应用在航天器作为热防护材料,在美国的 X-37、X-51 等新型高超声速飞行器中应用。也可用于宇宙飞船的烧蚀 及隔热材料。此外,石英玻璃纤维增强邻苯二甲腈树脂基耐高温透波复合材料是具有隐身效果的关键材料。“十 四五”期间,在建设一流军队的指引下,我国航空航天产业将快速发展,新一代战机、导弹等武装装备定型量产 将带来产业迅速增长,从而拉动石英玻璃纤维的市场需求。(报告来源:未来智库)
2.4 竞争格局及发展趋势:行业集中度高,持续向高技术含量发展
石英玻璃行业集中度高,目前国际上主要的石英玻璃材料企业有美国迈图、德国贺利氏、日本东曹、德国 昆希和中国菲利华。
美国 Momentive 是全球第二大的有机硅及其关联产品的生产商、全球石英及陶瓷材料行业龙头企业之一, 在熔融石英玻璃制品行业领先。掌握生产熔融石英和合成石英的气炼法和电熔法,在熔融石英玻璃制品行业领 先,主要占据半导体和光纤市场。美国 Momentive 的前身为美国通用集团(GE)高新材料集团,于 2006 年被 阿波罗投资公司收购后创立。美国 Momentive 石英玻璃材料类业务以电熔工艺生产石英玻璃材料为主,生产效 率高、产能大、性能稳定。
德国 Heraeus 是全球制造和加工石英玻璃公司中历史最悠久的公司之一,在光纤产业基础深厚。公司掌握 气炼法制备石英玻璃的技术已有 117 年,也可以用火焰水解和氢氧焰熔融法等工艺将四氯化硅和石英晶体制备 成石英玻璃,具备完整的熔融石英—预制棒生产—拉丝工艺光纤产业链。贺利氏使用近净成形—气炼熔融法制 备石英玻璃锭,连续熔融技术使产品具有低碱、低气泡、杂质含量低的优良特性,且近净成形工艺和尺寸可达 1300mm 的空心石英玻璃锭还有利于降低大批量应用的成本。该公司还生产均匀性更加的高粘度电熔石英锭, 以及 ppb 级别超高纯度、满足半导体行业需求的合成熔融石英玻璃锭。贺利氏生产吸收系数低、适合作为光纤 芯材的高纯熔融石英棒,以及折射率更低、可以作为特种光纤预制棒包层的高度掺氟管。
日本 Tosoh 是一家全球性化工企业,以提供天然和合成石英以及熔融石英著称。该公司成立于 1935 年,所 生产石英玻璃材料的气泡含量较少,其不透明石英 OP 级产品具有独特优势。公司 67%的产品用于半导体领域。 该公司掌握氢氧焰熔融、电熔法生产熔融石英玻璃,以及火焰水解合成工艺生产合成石英玻璃的制备技术,生 产的石英玻璃材料制品纯度高且气泡含量低,尤其是不透明 OP 系列熔融石英玻璃,在半导体领域具有独特优 势。
德国 Qsil 是全球唯一一家掌握等离子技术的企业,在生产半导体用环状石英玻璃材料方面有其独到工艺, 生产效率高,生产成本相对较低。成立于 1992 年,与其他公司相比,该公司成立时间不长,却凭借其价格上的 优势在近几年发展迅速。公司生产熔融厚壁石英玻璃筒、石英玻璃管,是全球唯一使用一步法加热等离子熔融工艺生产透明和不透明空心圆管的石英玻璃供应商,在半导体领域有独特优势。
菲利华是全球第五家具备半导体原产设备厂商供应商资格的企业。公司可生产石英玻璃锭、石英玻璃筒、 石英玻璃管棒、石英玻璃纤维及石英玻璃纤维复合材料,石英玻璃材料业务占其 2018 年营业收入的 49.18%。 菲利华现有天然石英玻璃产能 2500 吨,合成石英锭约 400 吨的产能。公司已在 2018 年完成了高效 CVD 疏松体 沉积装置的研制,已可制备较大尺寸的成型的二氧化硅疏松体坯体,2019 年定增项目将新增 120 吨合成石英锭 的产能。菲利华已经试制出大规格低羟基电熔石英玻璃锭,新增电熔石英玻璃锭 650 吨产能,电熔产品是菲利 华未来重要发展方向。这些研发项目的实施将填补国内高性能合成石英玻璃规模化生产技术的空白,打破国外 技术及产品垄断,满足国内航天、微电子半导体行业等核心领域对高性能合成石英玻璃的需求。
目前具备批量生产石英玻璃纤维能力的企业较少,主要包括法国圣戈班、美国 JPS、俄罗斯 NPO、英国 TFP、日本 AFG 和中国菲利华。圣戈班是第一家生产石英玻璃纤维的企业。JPS 复合材料公司于 1964 年创建 了 Astroquartz®系列面料,以支持美国航空航天局(NASA)的双子座(Gemini)和阿波罗(Apollo)任务。该系列材料 二氧化硅纯度达到 99.99%,已成为纯硅(99.9%+)级织物的行业标准,为商业航空连接和军用飞机通信服务,以 及为轨道飞行器的传感器和其他温度敏感部件提供热防护。菲利华是中国航空航天领域用石英玻璃纤维及制品 的主导供应商,占据着国内主要市场份额。
目前,我国最主要石英玻璃产品生厂商为菲利华和石英股份。石英股份是一家集科研、生产、销售为一体 的高端石英玻璃材料深加工企业,在光源、光伏、光纤、光学及半导体等领域用石英玻璃材料的市场及技术位 居行业前列,主导产品有高纯石英砂、石英管(棒)、大口径石英扩散管、石英筒、石英锭、石英板等及多种石英 器件。总体来看,菲利华业务模块多元、产品线丰富,石英股份在石英玻璃材料深加工方面不断发展。从 2014-2020年两家公司营业收入和净利润的比较来看,自 2018 年起,菲利华的营业收入超过石英股份,差距逐渐拉大。7 年间,菲利华的净利润均领先于石英股份。
从技术路线上看,未来电熔法和合成石英玻璃需求量较大。相比于传统的气炼法,电熔法成本更高,成品 羟基含量更低,更符合未来高端石英玻璃材料的需要。光掩膜基板、芯棒等的制造主要是合成石英玻璃,随着 物联网和 5G 的快速发展,高性能合成石英玻璃需求将会越来越大。昆希、菲利华等石英玻璃材料均布局合成 石英玻璃生产。
从材料本身性能来看,制造厂家已不满足于单纯提高石英玻璃纯度和减少杂质,还通过添加其他化学元素 增强石英玻璃材料性能,满足产品的个性化需要。目前已经研制出具有超低膨胀系数(零膨胀)的含二氧化锑 石英玻璃、耐辐射石英玻璃、掺稀土或过渡金属元素的发光和滤光石英玻璃、掺锇石英玻璃光纤放大器(EDFA)、 光纤陀螺仪(FOG)、光线光栅滤波器、光栅光纤激光器、平面光波导、智能光学传感器等。
三、公司竞争优势:高端石英产品龙头,技术实力国内领先
3.1 高性能石英玻璃材料领先,资格认证打造行业优势
公司长期专注于光通讯、半导体、太阳能、航空航天等高新技术领域配套用高性能石英玻璃材料、石英玻 璃纤维及制品的研发和生产,主要从事光通讯、半导体、太阳能、航空航天及其他领域用高性能石英玻璃材料、 石英玻璃纤维及制品的生产与销售业务,主要产品包括光纤生产中使用的石英玻璃材料及制品、半导体生产中 使用的石英玻璃材料及制品、太阳能生产中使用的石英玻璃材料及制品、航空航天及其他领域生产中使用的石 英玻璃纤维及制品。
公司现已成为国内外具有较大影响力和规模优势的石英玻璃材料及石英纤维制造商,全球少数几家具有石 英玻璃纤维批量产能的制造商之一,是目前国内首家获得国际主要半导体设备制造商认证的石英玻璃材料企业。 高性能石英玻璃材料及制品,石英玻璃纤维及以石英玻璃纤维为基材的复合材料及制品是半导体、航空航天、 光学、光通讯等行业和国家相关重大工程不可或缺的重要基础性材料及制品。
3.1.1 半导体领域:国内首家国际认证企业,把握半导体市场机遇营收大幅增加
公司是国内首家获得国际半导体设备商认证的石英玻璃材料企业。继 2011 年公司的气熔石英玻璃材料通过 了日本东京电子株式会社(TEL)半导体材料认证后,又获得了泛林研发(LamResearch)和应用材料公司(AMAT) 等半导体设备商的认证,全面进入国际半导体产业链。公司气熔石英玻璃材料在半导体领域影响力持续提升的 同时,电熔石英玻璃材料研发成功送样客户并得到客户认可,上海石创的石英玻璃器件加工通过中微半导体设 备(上海)股份有限公司认证。公司是国内首家具备生产 G8 代大尺寸光掩膜板基材的生产企业,目前已推出 从 G4 代到 G8 代的系列产品,打破国外公司的技术垄断。公司在国内独家研发生产 G8.5 代光掩膜基板。上海 石创在合肥设立了合肥光微光电科技有限公司,拟从事光掩膜基板精加工业务,为 TFT-LCD 和 IC 用光掩膜版 的国产化提供支撑。2020 年,公司把握半导体市场快速发展的机遇,全年半导体营收较上年增长 38%。全年半 导体石英玻璃材料新增认证的规格品种数量持续增加,LAM 认证的规格新增 40 种、AMAT 认证的规格新增 24 种。
3.1.2 航空航天领域:全球少数批量生产制造商之一,国内市场主导供应商
在航空航天领域,石英玻璃纤维是航空航天领域不可或缺的战略材料。公司是全球少数几家具有石英玻璃 纤维批量生产能力的制造商之一,也是国内航空航天领域用石英玻璃纤维的主导供应商。为进一步提升石英玻 璃纤维性能,公司根据市场和客户需求,持续开发石英玻璃纤维系列产品,如改性耐高温石英玻璃纤维、极细 石英玻璃纤维、超薄石英玻璃纤维布及各种混杂石英玻璃纤维等新型石英玻璃纤维产品并延伸石英玻璃纤维产 业链,拓展石英玻璃纤维立体编织、石英玻璃纤维增强复合材料制造领域。除生产石英棉、石英玻璃纤维纱、 石英玻璃纤维布、石英玻璃纤维套管等石英玻璃纤维材料系列产品外,还具备了制造 2.5D 和 3D 机织、编织、 缝合、针刺预制件的生产能力,并成功研发了防隔热功能复合材料制品、特种绝缘功能复合材料制品。
公司立足于高性能石英玻璃纤维和低成本机织物的技术特点和优势,开展了先进结构与功能一体化防隔热 复合材料和高绝缘石英玻璃纤维复合材料的研发工作。目前,公司已有三个型号的石英玻璃纤维复材产品完成 研发,各项指标均满足要求,通过了相关试验的考核并取得成功,正处于定型过程之中。另有多个型号高性能 复合材料项目在研发中。新研项目不论在技术的先进程度上,还是在应用的广泛程度上均有较大突破。
2020 年,为满足航空航天领域客户需求,石英玻璃纤维产能快速提升,营收稳步增长。建筑面积 2.5 万平 方米的石英玻璃纤维新车间全面进入设备安装调试阶段,预计 2021 年 6 月份部分投入生产;石英玻璃纤维生产装备完成单工位自动化生产试验线验证;立体编织设备自动化程度进一步提高,针刺产品具备了批量供货能力; 新型耐高温石英玻璃纤维批量生产并供货。
3.1.3 光通讯领域:将受益于 5G 网络建设,有望长期内保持稳定增长
公司在光通讯行业用石英辅材综合配套能力不断提升,未来有望随着新一代通信技术的发展,保持稳定的 增长。受益于国家 5G 战略的推进,国内光通讯行业产能迅速扩大。作为亚洲光通讯行业用石英辅材主要供应 商,公司与主要光纤光棒生产厂家保持着长期战略合作关系,在巩固现有主导产品把手棒的基础上,拓展炉芯 管与石英玻璃器件的生产加工业务,为光通讯行业提供高性价比的产品和服务。
在光通讯制造行业的配套领域,公司的石英玻璃棒、厚壁管系列产品,既降低了光通讯配套材料成本,又 提升了国内光通讯行业的国际竞争力。同时,公司不断拓展产品种类,逐步拓展至炉芯管、石英玻璃器件生产 及预制棒对接,完善产品链,以实现光通讯行业的全方位配套。公司与国内外客户建立了长期、良好的合作关 系,为光通讯制造业的发展提供了强有力的支撑。
3.2 强劲技术实力打造行业竞争力,助推公司成为国际巨头
公司坚持以创新驱动发展,不断在技术研发领域取得突破。公司为国家高新技术企业,建立了国家级创新 型试点企业、省级企业技术中心、省级工程技术研究中心、院士工作站、博士后工作站等研发平台,以公司技 术中心和上海研发分公司为载体,围绕半导体、航空航天、光学、光通讯行业的发展需求,依托自主创新平台, 坚持自主研发,先后承担了一批国家、省级重大科技项目。公司同国内科研院所合作,致力于石英玻璃及石英 玻璃纤维的前沿理论研究,在不断开发高端石英玻璃及石英玻璃纤维产品的同时,培养高端专业技术人才,满 足国内半导体行业和航空航天领域等对高性能石英玻璃及石英玻璃纤维的需求。2020 年内,公司获得 10 项国 家实用新型专利,4 项发明专利。截至 2020 年末,公司共取得发明专利 17 项,实用新型专利 32 项,国际专利 1 项。
公司研发投入逐年提升,研发人员数量占比及研发投入占营业收入比重不断加大。研发人员数量从 2018 年的 166 人,占比 13.58%,增加至 2020 年的 269 人,占比 19.32%。研发投入金额持续增长,2020 年研发投入 为 73,492,712.05 元,占营业收入的 8.51%。
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