硅产业链梳理及思考札记.pdf

cgws 报告日期： 2018 年 06 月 25 日 汪毅 021-61680675 Email:yiwcgws 执业证书编号 :S1070512120003 联系人（研究助理）： 李烨 0755-83460540 Email:liyecgws 从业证书编号 :S1070116060016 硅产业链梳理及思考札记 硅材料是重要的工业原料。工 业硅的用途主要分为冶金级（合金硅）、化学级（有机硅）、太阳能级（低纯度多晶硅和中高纯度的单晶硅）、电子级（直拉集成电路纯度单晶硅及区熔高纯度单晶硅），纯度大致顺序为合金硅 有机硅 多晶硅 单晶硅。 以石英砂（ SiO2）为原料经过还原、研磨、氢化等过程生产制备的三氯氢硅和四氯化硅作为前驱体 ，下游产成品包括四氯化硅产成的光纤预制棒和气相白炭黑，以及三氯氢硅制多晶硅产成的半导体、太阳能电池，硅合金和有机硅（硅烷偶联剂）等分支，这些分支产业前景广阔，发展迅猛 。 多晶硅材料主要应用之一： 太阳能光伏 我国硅片市场主要依赖 出口，出口地主要为中国台湾、韩国和马来西亚等东南亚地区。和硅片一样，我国也是电池片产量大国，从全球格局来看占绝对优势。但是近期随着新政落地，整个行业面临出清，可能将度过一段时间的困难期。 多晶硅材料主要应用之二 ： 半导体芯片 半导体设备是整个产业发展的基础，虽然整体产业快速发展，但国内半导体设备都处于较为初级的阶段，与国际水平有较大差距。我国在整个国际半导体产业链的分工中，一直以人口红利为优势，所以在封装环节承担得更多。然而在核心的芯片设计、晶圆制造环节，欧美日韩一直主导着全球半导体产业格局。此次中美贸易战激 化了芯片设计核心领域缺失的重大发展问题，如果接下来能够有密集的政策落实到创新发展领域，不仅仅是芯片板块，整个成长板块都可以得到更多的关注。经过一年的发展，白马股的估值已经到强弩之末，而创新成长板块则方兴未艾，可以关注由此带来的投资机会。 有机硅： 供需缺口将持续，价格有望再创新高 2017 年有机硅单体有效产能约在 295 万吨 /年、产量约在 210 万吨，开工率已提升至 70%以上，全球有机硅行业开工率提升至 82%，目前行业开工率已经接近极限。环保、政策去产能压力下，国内 2018 年无新增产能，2019 年至 2020 年产能 投放低于规划产能， 2019 年底之前全球大概率无新增产能。在行业产能增长有限、开工率持续高位的情况下，有机硅供给缺乏向上弹性，价格有望再创新高。国外亦然，全球有机硅供应大概率产量无力再增。在供给端弹性已经相对很小，供应刚性得到确认。 根据多家海外巨头的数据，过去 20 年，需求增速基本在 4%-6%之间。 2018-2019 年两年，预计全球需求增速大概率会维持在这个水平 ，供给缺口仍将持续。 合金硅 前景应用 ： 锂电池 硅负极 随着锂离子电池技术的不断发展，为了提高锂离子电池的比能量，需要从核心观点 分析师 证券研究报告 投资策略研究 深度报告 行业周报 长城证券 2 请参考最后一页评级说明及重要声明 锂离子电池结构设计和新材料开 发两个方面进行着手，新材料开发方面主要是开发容量更高的正负极材料。近年来，金属锂（比容量达到3860mAh/g）负极材料由于安全性问题和循环寿命问题逐步得到解决，也开始逐渐引起人们的注意。在目前众多的高容量负极材料中，硅基负极材料凭借着丰富的资源储量，低廉的价格获得了广泛的关注和研究，是目前生产和应用技术最为成熟，商业化程度最高的高容量负极材料，也是下一代高比能锂离子电池负极材料的强有力竞争者。 行业周报 长城证券 3 请参考最后一页评级说明及重要声明 目录 1. 硅材料应用广泛 . 6 2. 硅料供需格局 . 7 2.1 供给端 . 7 2.2 需求端 . 8 3. 四氯化硅的供需分析 . 9 3.1 四氯化硅的用途 . 9 3.2 四氯化硅制备工艺 . 9 3.3 四氯化硅的供给情况 . 9 3.4 四氯化硅的需求现状 . 10 4. 多晶硅全产业链上下游分析 . 11 4.1 多晶硅供需格局 . 11 4.1.1 多晶硅供给现状 . 11 4.1.2 多晶硅需求现状 受光伏新政影响较大 . 12 4.2 制备多晶硅重要原料 三氯氢硅的供需分析 . 13 4.2.1 三氯氢硅的供应量、国内主要产商及产能分布 . 13 4.2.2 三氯氢硅的竞争格局、后续产能扩展情况 . 14 4.2.3 三氯氢硅的下游需求 . 15 4.3 多晶硅主要应用之一：光伏晶硅片及电池片 . 15 4.3.1 光伏整体产业发展现状介绍 . 15 4.3.2 光伏晶硅片产业 . 18 4.3.3 光伏电池片产业 . 19 4.3.4 光伏新政影响分析 . 26 4.4 多晶硅主要应用之二：半导体芯片 . 28 4.4.1 半导体产业介绍 . 28 4.4.2 国内外竞争格局 . 30 4.4.3 供需情况 . 31 4.4.4 当前贸易战下我国芯片崛起的探讨和投资机会 . 32 5. 有机硅供需格局 . 38 5.1 有机硅主 要用途 . 38 5.2 有机硅供给现状及展望 . 38 5.2.1 有机硅主要成本 . 38 5.2.2 有机硅开工情况 . 39 5.3 有机硅需求现状及展望 . 40 5.4 推荐逻辑 . 41 5.5 主要上市公司 . 42 6. 合金硅供需格局 . 43 6.1 合金硅的主要用途 . 43 6.2 前景应用：锂电池硅负极 . 43 6.2.1 硅负极锂离子电池前景广阔 . 43 6.2.2 新能源汽车动力电池对于硅负极材料的需求展望 . 44 6.2.3 全球硅负极供货商 . 44 行业周报 长城证券 4 请参考最后一页评级说明及重要声明 图表目录 图 1：硅材料应用图 . 6 图 2： 国内硅料产量及进出口量 . 7 图 3 2017-2019 年国内 top6 厂商产量集中度不断提高（万吨 /年） . 7 图 4 高纯四氯化硅的制备工艺图 . 9 图 5 四氯化硅需求逐年增加 . 10 图 6 三氯氢硅产能利用率不断提升 . 13 图 7 三氯氢硅国内企业产能分布情况 . 14 图 8 三氯氢硅的含税均价变化趋势（元 /吨） . 15 图 9 光伏产业链 . 16 图 10 2011-2016 光伏新增装机量统计 . 17 图 11 2016 年全球装机前 10 . 17 图 12 我国硅片产量全球占比情况 . 18 图 13 我国硅片产量逐年增加 . 18 图 14 我国单晶硅片出口情况 . 19 图 15 我国硅片出口国家占比 . 19 图 16 我国电池片产量全球占比情况 . 20 图 17 我国电池片产量逐年增加 . 21 图 18 我国光伏产品出口情况 . 21 图 19 我国电池片主 要出口国家 . 22 图 20 国内电池片价格走势（元 /W） . 22 图 21 国际电池片价格走势（美元 /W） . 23 图 22 不同电池技术占比变化趋势 . 25 图 23 17-18 年光伏行业需求拆分 . 26 图 24 半导体芯片制造工艺流程 . 28 图 25 半导体行业进入景气周期 . 29 图 26 前五大半导体硅片厂商占有率达 92% . 30 图 27 12 英寸硅片的市场份额将持续提升 . 31 图 28 2018 年中国将跃居全球第二大半导体设备 市场 . 32 图 29 各大公司研发费用占利润比重 . 36 图 30 通讯设备产商领导力排名 . 37 图 31 有机硅价格走势 . 38 图 32 有机硅产能变化情况 . 39 图 33 我国有机硅的主要用途 . 40 图 34 海外主要有机硅生产企业产能规模（万吨） . 41 表 1： 国内万吨级多晶硅企业新增产能分布 . 11 表 2：多晶硅料成本拆解 . 12 表 3： 2016 全球十大电池片厂商产量 排名（ GW） . 23 表 4： 2017 年全球电池片出货排名 . 23 表 5：中国 15 大电池片厂商产能排名（ GW） . 24 表 6：各类晶硅电池平均 转换效率变化趋势 . 24 表 7：国内光伏需求拆分 . 27 行业周报 长城证券 5 请参考最后一页评级说明及重要声明 表 8：中兴通讯与美国纠纷历史由来 . 33 表 9： 2017 年世界半导体产业前十大企 业营收规模及增长 . 34 表 10：半导体上市公司全览 . 37 表 11： 2018 年 4 月我国有机硅企业产能、产量和开工率统计 . 39 行业周报 长城证券 6 请参考最后一页评级说明及重要声明 1. 硅材料应用广泛 图 1： 硅材料应用图 资料来源：当代多晶硅产业发展概论，长城证券研究所整理 硅材料是重要的工业原料。工业硅的用途主要分为冶金级（合金硅）、化学级（有机硅）、太阳能级（低纯度多晶硅和中高纯度的单晶硅）、电子级（直拉集成电路纯度单晶硅及区熔高纯度单晶硅），纯度大致顺序为合金硅 有机硅 多晶硅 单晶硅。 以石英砂（ SiO2）为原料经过还原、研磨、氢化等过程生产制备的三氯氢硅和四氯化硅作为前驱体 ，下游产成品包括四氯化硅产成的光纤预制棒和气相白炭黑，以及三氯氢硅制多晶硅产成的半导体、太 阳能电池，硅合金和有机硅（硅烷偶联剂）等分支，这些分支产业前景广阔，发展迅猛，上游硅材料的需求快速增长。 接下来本文将沿着硅 产业链制备原料硅矿、硅粉，四氯化硅、多晶硅、有机硅、合金硅等不同工业用途及其应用格局， 展开分析脉络 。 行业周报 长城证券 7 请参考最后一页评级说明及重要声明 2. 硅料供需格局 2.1 供给端 国内外供给分配格局 图 2： 国内硅料产量及进出口量 资料来源： Wind，中国有色金属工业协会硅业分会，中国光伏产业 2016 年总结及 2017 年展望，长城证券研究所预测 从全球 范围来看，除中国外，其他国家的硅料几乎没有扩增，因此全球硅料的扩增主要来自于中国。其他主要硅料供给国产能情况：韩国硅料总计在 11.3 万吨左右，美国硅料总计在 8.27 万吨左右，日本硅料总计在 2.15 万吨左右，马来西亚总计在 2 万吨左右。 国内供给格局 图 3 2017-2019 年国内 top6 厂商产量集中度不断提高 （万吨 /年） 资料来源：各公司公告，长城证券研究所整理 从国内硅料市场供给方面来看， 2016 年，硅料国内产能为 22.7 万 吨，其中保利协鑫旗下的江苏中能硅业科技发展有限公司产能就达到了 7 万吨，特变电工旗下的新特能源股份7.4 3 2 2 1.5 1.5 6.8 11.5 3.5 7 3 1.5 1.5 7.5 02468101214保利协鑫 特变电工 通威股份 大全新能源 洛阳中硅 亚洲硅业 其他企业 2017 2019行业周报 长城证券 8 请参考最后一页评级说明及重要声明 有限公司达到了 2.2 万吨，通威股份旗下的永祥多晶硅达到了 1.7 万吨。 2017 年国内产能达 34.9 万吨，其中还包括天宏瑞科、东方希望、洛阳中硅、通威旗下的四川永祥、大全新能源、鄂尔多斯等企业，预计 2018 年年底国内产能将达 45 万吨左右，其中主要是来源于保利协鑫（扩产 4 万吨）和通威股份（扩产 5 万吨）的扩产。东方希望 2016 年在新疆建立多晶硅厂，新疆电费较低，有望低成本，预计在 2019 年会扩产 12 万吨。 2.2 需求端 2017 年硅料价格持续上涨，虽然主要厂商宣布扩产，但新增产能建成要到 2018 年底，产量释放则要到 2019 年，未来三个季度供需缺口持续存在。 根据国际矿产、金属、化肥行业知名咨询机构 CRU 集团的预测， 2018 年，全球工业硅需求将净增长 59 万吨，每年硅消费增长率接近 6%。其中，中国仍将带动全球工业硅需求增长，中国工业硅消费量将增长 31.5 万吨。 硅料需求量居高不下，但自给率只有 56.82%，进口替代空间巨大。 2017 年硅料需求持续放量，价格稳中有升，相关企业盈利能力增强。根据 EnergyTrend 统计 ， 全球太阳能产业最上游端的硅料有 80%以上在中国加工为硅片，随着全球光伏装机规模持续增长，国内硅料需求将保持增长。但是我国硅料产量仅占全球产量 50%左右，国内多晶硅无法满足现有需要，硅料进口需求持续较高。 2016 年我国硅料进口量约为 14.10 万吨，同比增长8.55%，其中从韩国、德国、美国分别进口 7 万吨、 3.57 万吨 ， 0.56 万吨，每月进口量均超过 1 万吨，月均进口量为 1.26 万吨 ， 最高达到 1.6 万吨，全年预计将进口 13-16 万吨 。 行业周报 长城证券 9 请参考最后一页评级说明及重要声明 3. 四氯化硅的供需分析 3.1 四氯化硅的用途 四氯化硅在国民经济中有着广泛的用途。四氯化硅是 制作多晶硅、石英玻璃、光导纤维、半导体器件、集成电路和太阳能硅电池等产品的重要原料。多晶硅是利用四氯化硅与氢气发生还原反应来获取的；石英玻璃是利用四氯化硅与氧气和氢气发生化学反应来获取的，光导纤维也属于石英玻璃纤维；四氯化硅可以制造半导体材料高纯度特殊气体；同时四氯化硅也是一种烟雾剂，可用作军用烟雾弹、毒气等；四氯化硅也可制作高分散性硅胶（无水二氧化硅），具有增粘性、触变性、流动性等优点，也可用于涂料、印刷、润滑脂等制作用途。 3.2 四氯化硅制备工艺 图 4 高纯四氯化硅 的制备工艺图 资料来源：三孚股份招股说明书，长城证券研究所整理 3.3 四氯化硅 的供给情况 高纯度四氯化硅从多晶硅生产废料中提纯，技术此前曾一直被日本、德国的公司垄断，国产化正在发展过程中。高纯度四氯化硅的国内生产企业主要为光纤预制棒自有供给企业、多晶硅生产企业以及其他新材料企业，包括杭州富通翔骏、德山华工、武汉新硅、湖北晶星等，尚缺乏可以稳定高品质供货的供应企业。 由于四氯化硅一般都是副产物，因此产业链比较完整的公司具有先天的竞争优势，外购四氯化硅提纯的企业盈利空间不大；同时多 晶硅生产企业虽然复产大量四氯化硅，但该行业空间不大，同时单吨净利比多晶硅低很多，多晶硅企业多用四氯化硅冷氢化循环利用，绝大多数多晶硅生产企业应该不会实质进入高纯四氯化硅行业。 目前我国四氯化硅仍高度依赖进口，国内生产四氯化硅的上市公司主要有三孚股份等，国产替代空间较大。 行业周报 长城证券 10 请参考最后一页评级说明及重要声明 3.4 四氯化硅的需求现状 图 5 四氯化硅需求逐年增加 资料来源： CNKI，长城证券研究所整理 四氯化硅的下游需求主要来源于光纤预制棒 。 根据国内光纤预制棒的需求 测算， 2018-2022 年国内需求的复合增速达到 12%，国内需求在 4 万吨左右。 光棒上游原材料的国产替代能为光纤企业带来成本的持续下降，高纯度四氯化硅实现国产替代将能提升具备“棒 -纤 -缆”一体化生产能力的光纤龙头企业的毛利率水平。 从基础材料来看，中国已经是全球最大的光纤制造基地，产量和需求量均占全球一半以上，之前制约国内光纤光缆行业的核心瓶颈光纤预制棒近几年也已顺利实现 70%以上的国产化率，而光纤预制棒的核心原材料光纤级四氯化硅目前仍依赖进口，几乎为 Merck和赢创所垄断，价格一度高达 5 万美金 /吨以上。