2025年4月，自然資源部一紙公告震動(dòng)全球科技圈——高純石英礦正式被列為中國(guó)第174號(hào)新礦種。這一決定背后，是在河南東秦嶺、新疆阿勒泰等地發(fā)現(xiàn)的優(yōu)質(zhì)礦脈，以及內(nèi)蒙古通遼市探明的超大型礦藏：礦體延伸超過(guò)15公里，天然二氧化硅含量高達(dá)99.9987%，金屬雜質(zhì)總量低于12ppm，完全符合12英寸晶圓制造標(biāo)準(zhǔn)。

長(zhǎng)期以來(lái)，半導(dǎo)體級(jí)高純石英砂90%依賴進(jìn)口，美國(guó)尤尼明公司壟斷全球90%以上高端供應(yīng)，其IOTA系列產(chǎn)品價(jià)格高達(dá)8萬(wàn)元/噸。而今天，國(guó)產(chǎn)4N8級(jí)砂價(jià)格已降至3萬(wàn)元/噸，成本較進(jìn)口產(chǎn)品降低30%。

一粒沙子的突圍，正在改寫中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的命運(yùn)。

隱形支柱：芯片制造的“石英命脈”

走進(jìn)任何一座現(xiàn)代化晶圓廠，都能看到石英材料默默支撐著芯片誕生的全過(guò)程。這種純度達(dá)99.995%（4N5級(jí)）以上的材料，在半導(dǎo)體生產(chǎn)中扮演著不可替代的角色：

在單晶硅生長(zhǎng)環(huán)節(jié)，石英坩堝承載著熔融硅液，其純度直接影響硅晶棒質(zhì)量。如今生產(chǎn)一片12英寸硅片，必須使用內(nèi)層達(dá)到99.998%（4N8級(jí)） 以上的高純石英砂制成的坩堝。

在晶圓加工環(huán)節(jié)，石英舟、石英爐管、石英環(huán)等部件穿梭于高溫與強(qiáng)腐蝕環(huán)境中?？涛g工藝中的石英防護(hù)罩保護(hù)反應(yīng)腔壁不被等離子體腐蝕；擴(kuò)散工藝中的石英舟承載硅片在高溫爐管內(nèi)進(jìn)行摻雜處理——這些看似不起眼的部件，是名副其實(shí)的持續(xù)性消耗品。

在光刻環(huán)節(jié)，合成石英玻璃憑借極低的熱膨脹系數(shù)（每攝氏度僅5.5×10??）和優(yōu)異的光學(xué)均勻性，成為光刻機(jī)透鏡系統(tǒng)的核心材料。

半導(dǎo)體石英制品的性能直接影響芯片制造的良率與成本。據(jù)機(jī)構(gòu)測(cè)算，高純石英材料成本在芯片總成本中占比僅0.4%~0.5%，但若質(zhì)量不達(dá)標(biāo)會(huì)導(dǎo)致整批晶圓報(bào)廢。

2023年數(shù)據(jù)顯示，采用優(yōu)質(zhì)石英部件可將12英寸硅片良率提升至95%以上。隨著芯片制程向3nm、2nm演進(jìn)，對(duì)石英制品的純度要求已提升至99.999%（5N級(jí)） 以上，技術(shù)壁壘持續(xù)提高。

破繭而出：中國(guó)石英的逆襲之路

“過(guò)去十年，我們就像在黑暗中摸索。”一位國(guó)內(nèi)石英企業(yè)技術(shù)總監(jiān)這樣形容國(guó)產(chǎn)化歷程。轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在內(nèi)蒙古通遼礦脈發(fā)現(xiàn)后——這條延伸15公里的礦體，讓中國(guó)在全球已探明經(jīng)濟(jì)可采高純石英礦儲(chǔ)量中的占比，從2020年的3%大幅提升至12%。

提純技術(shù)的突破同樣關(guān)鍵。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)研發(fā)的“微波輔助酸浸”技術(shù)，使礦石加工成本較傳統(tǒng)工藝降低40%。石英股份創(chuàng)新的“高溫焙燒+混合酸浸”工藝，將4N8級(jí)石英砂價(jià)格拉低至進(jìn)口產(chǎn)品的三分之一。

更令人振奮的是人工合成路線的突破。凱盛科技在2024年底投產(chǎn)的5000噸合成高純石英砂項(xiàng)目，通過(guò)化學(xué)合成達(dá)到6N級(jí)（99.9999%） 以上純度，為5nm以下先進(jìn)制程提供了材料保障。這家企業(yè)也成為全球唯一實(shí)現(xiàn)“一粒沙子到顯示世界”全產(chǎn)業(yè)鏈布局的公司。

下游應(yīng)用領(lǐng)域，寧夏盾源聚芯利用國(guó)產(chǎn)4N8級(jí)石英砂，成功量產(chǎn)全球最大32英寸石英坩堝，使中環(huán)股份的晶棒成本降低30%。

市場(chǎng)變局：從邊緣到主場(chǎng)的躍遷

2023年全球半導(dǎo)體行業(yè)用石英制品市場(chǎng)規(guī)模約為174億元，預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到402億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率12.6%，其中中國(guó)市場(chǎng)增長(zhǎng)尤為迅猛。

競(jìng)爭(zhēng)格局正在重塑。曾由日本信越、美國(guó)邁圖等國(guó)際巨頭壟斷的市場(chǎng)，如今迎來(lái)中國(guó)企業(yè)的強(qiáng)勢(shì)崛起：

菲利華石創(chuàng)：在半導(dǎo)體石英舟領(lǐng)域打破壟斷，產(chǎn)品進(jìn)入中芯國(guó)際12英寸生產(chǎn)線

凱盛科技：合成石英技術(shù)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白

證券機(jī)構(gòu)分析指出，石英股份正處于類似其2021年在光伏石英市場(chǎng)的爆發(fā)前夜。若2025年拿下10%國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額，預(yù)計(jì)帶來(lái)15億營(yíng)收、9億凈利潤(rùn)；若達(dá)20%份額，市值有望突破720億元。

未來(lái)之戰(zhàn)：萬(wàn)億賽道的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

盡管進(jìn)步顯著，高端領(lǐng)域仍有短板。2025年半導(dǎo)體級(jí)4N8級(jí)內(nèi)層砂缺口預(yù)計(jì)達(dá)1.1萬(wàn)噸，仍需通過(guò)合成砂技術(shù)填補(bǔ)。在應(yīng)用端，國(guó)產(chǎn)石英制品在7nm以下先進(jìn)制程的驗(yàn)證才剛起步。

多重機(jī)遇正在匯聚：

1.政策東風(fēng)：大基金三期向設(shè)備材料領(lǐng)域傾斜，預(yù)計(jì)投資超3000億元；高純石英礦列為戰(zhàn)略性新礦種，資源勘探獲國(guó)家背書

2.技術(shù)躍遷：中國(guó)在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)超越美國(guó)，21年申請(qǐng)數(shù)量更是居全球首位

3.需求爆發(fā)：全球AI芯片需求年增30%，氮化鎵市場(chǎng)規(guī)模逐年增加

隨著2025年中國(guó)熔融石英玻璃市場(chǎng)規(guī)模突破不斷突破，年復(fù)合增長(zhǎng)率保持高位，整個(gè)產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)黃金發(fā)展期。

戈壁灘上的勘探隊(duì)員在零下20度的嚴(yán)寒中敲擊巖層，實(shí)驗(yàn)室里的工程師連續(xù)72小時(shí)調(diào)試提純參數(shù)，晶圓廠的技術(shù)員在無(wú)塵車間更換第103個(gè)石英舟——這些身影共同編織了中國(guó)半導(dǎo)體材料的突圍之路。

當(dāng)一粒沙子達(dá)到99.9999% 的純度，它就不再是普通的沙子，而成為支撐數(shù)字文明的基石。從通遼礦脈到長(zhǎng)江存儲(chǔ)的產(chǎn)線，這段2000公里的旅程，丈量著一個(gè)產(chǎn)業(yè)從追趕到并跑的距離。

文章內(nèi)容綜合參考來(lái)源于中冶有色技術(shù)平臺(tái)，內(nèi)容僅供參考，交流分享，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！