宁波云德顾永明：高纯石英制品是重要耗材 国产厂商需试错机会

6月2日—3日，“2023第七届集微半导体峰会”在厦门国际会议中心酒店隆重召开。在6月2日举办的“首届集微半导体制造峰会暨产业链突破奖颁奖典礼”上，宁波云德半导体材料有限公司（以下简称“宁波云德”）凭借石英产品在实现创新升级、推进产业链自主可控等方面优秀表现，荣获了“产业链突破奖”。

同时，宁波云德总经理顾永明在会上发表了主题为“石英产品的应用”的精彩演讲，分享了石英产品的应用场景、应用要求、生产过程、生产能力和质量控制等技术的发展。

高纯石英制品是重要耗材

在半导体行业中，石英被广泛应用，高纯石英制品更是晶圆生产中的重要耗材。生产硅单晶的坩埚、晶舟、扩散炉炉芯管等石英部件必须使用高纯石英玻璃制品，同时也是半导体刻蚀、扩散、氧化等工序所需的承载器件与腔体耗材。

顾永明指出，石英中含有的金属不纯物的量非常少，本身纯度极高，其拥有良好的透光性能、耐热性能、电学性能及化学稳定性。“石英成分只有二氧化硅，高纯度的石英材料被广泛的应用于现代电子科技、半导体、太阳能等产业当中，石英产品在半导体芯片制造过程中的市场应用为：长晶、氧化、扩散、光刻、刻蚀、薄膜沉积、洗净等工艺，主要应用产品有石英坩埚、石英槽、石英炉管、石英舟、石英环、石英窗，掩模版等。”

另外，光掩膜版的基板也是石英材料运用的重要范畴，单位价值量极高。他介绍道，光掩膜版对基板材料透光率要求极高，目前国内没有相关厂商在这个领域有技术上的突破。光掩膜版所使用的基板主要为合成石英基板，合成石英具有高硬度、低膨胀系数和透光性强等优势，但是合成石英并不是合成材料这么简单，厂商需要解决很多结构上的问题。

当前石英玻璃主要分为两类，天然石英和合成石英。顾永明解释称，天然石英最常见的应用就是水晶，纯度也是比较高的；合成石英粉的方法之一的气相法，其原理是利用硅或有机硅的氯化物（如SiCl4等）为原料，通过各种手段将原料变成气体，使之在氢－氧气流高温下（一般为1200～1600℃）水解制得烟雾状的SiO2，经冷却、分离、脱酸等过程后即得到成品的SiO2颗粒。

在石英产品的开发过程中，挑选材料会遇到不同的问题。顾永明表示，“很多下游使用商开发产品的时候并不知道材料具体需要什么样的要求，其中包括材料的纯度，以及材料的表面等。如果企业长期给各个设备厂商做材料供应，会很清晰的知道在什么样的需求下使用什么样的标准，云德拥有多种冷、热加工工艺，可以制造出满足各类客户需求的石英制品。”

国产厂商需试错机会

高纯石英砂是指石英砂中石英含量较高且杂质含量较低的一种石英砂。它通常具有高纯度、高硬度、化学稳定性好等特点，适用于多种应用领域。高纯石英砂的制造原料主要为天然水晶和脉石英，企业多以脉石英作为原料制造高纯石英砂，全球高纯石英矿床主要分布于美国、澳大利亚、挪威、俄罗斯、中国、毛里塔尼亚、加拿大等国家。

顾永明指出，“目前我国石英坩埚用的石英砂主要依靠美国尤尼明和挪威TQC两家企业，他们占据着品质极高的石英矿，并掌握最为先进的提纯工艺，基本垄断了石英砂高端市场”。

全球高纯的石英矿石原料分布在巴西、美国、加拿大、挪威、澳大利亚等地，总计有 15 个矿床，但是其中位于美国北卡的斯普鲁斯派恩（Spruce Pine）矿区的白岗矿床因为其石英杂质含量极低，资源存量大（已探测资源量超过1000万吨），其他国家难以发现同等品质和储备的矿床，因此具备极强的资源壁垒，拥有该矿床开采权的尤尼明（矽比科）、挪威石英股份（TQC）凭借此优质矿床成为全球高纯石英砂龙头公司。

下游厂商对原材料的采购形成路径依赖，石英砂是中国本土石英产品应用开发厂商面临的比较大的问题。顾永明解释称，“今年以来，石英砂部分品种价格上涨超过4倍，太阳能行业使用量增加，石英砂成为瓶颈，出现供不应求的情况，石英砂、石英材料价格也随之上升”。

对于国产石英供应链厂商来说，短期内矿产资源和技术壁垒上的困难虽然难以突破，但是面临汹涌澎湃的新能源产业变革，国内厂商也需要在探寻高品质矿源的基础上，不断开发石英提纯工艺，基于材料分析数据的基础上，为合成石英降低成本去面临未来更多的挑战和机遇。

最后，顾永明恳言道，“随着技术发展，需要一些企业愿意接受国产石英砂”。全球各国高度重视光伏发电的发展，在政策驱动和度电成本降低的推动下，光伏行业市场规模持续扩大，整体处于稳定增长阶段，短期内石英砂供应上的失衡和技术瓶颈的钳制，下游企业需要给上游的新材料厂商机会，给整个产业链发展的一些试错空间。

总的来说，石英制品虽然是不引人注目的“小”耗材，但确确实实是半导体制程中非常重要的组成部分，应用于电子信息产业的高纯石英玻璃原料占全球年产量九成左右。半导体产业要发展，就不能被“以小制大”，开发高性能的石英玻璃材料及制品并扩大生产能力，提升装备水平和产品档次也都是必须要做的工作。