中國粉體網(wǎng)訊   芯片制造對原材料硅片的品質(zhì)，尤其純度、缺陷密度、位錯、雜質(zhì)（氧、碳、金屬離子）含量等方面要求極為嚴苛。而石英坩堝是半導體硅片原材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的關鍵耗材。

來源：美晶新材

作為承載多晶硅熔融料的石英坩堝，其與硅料及其熔融液直接接觸，特別是在高溫（1,420℃）生產(chǎn)環(huán)境下，其本身的純度、強度、熱學性能、氣泡含量、表面狀態(tài)等方面的性能水平對半導體硅片的品質(zhì)、良率、一致性影響較大。相比太陽能石英坩堝，半導體石英坩堝在生產(chǎn)制造過程中對原料石英砂雜質(zhì)含量要求更為嚴苛，不同內(nèi)層位置對石墨電極的灰分標準、生產(chǎn)所用的化學藥液、涂層材料及純水的等級要求也更高。

礦源難尋，高純石英原材料供應緊張

在半導體行業(yè)，石英坩堝對堿金屬和過渡金屬等雜質(zhì)含量有較高要求，堿金屬雜質(zhì)會影響石英坩堝的熱學特性，降低石英制品的耐溫性，使其熔點降低，高溫性能變差；過渡金屬雜質(zhì)會降低導電性，縮減半導體的使用壽命，雜質(zhì)含量高還會產(chǎn)生氣泡和色斑等缺陷，降低石英坩堝的透明度，嚴重時還會影響石英坩堝成型。

以地方標準《DB 13/T 5631—2022電子專用材料單晶硅生長用石英坩堝生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》為例，看一看電子專用材料單晶硅生長用石英坩堝原輔材料的嚴苛要求。

地方標準《DB 13/T 5631—2022電子專用材料單晶硅生長用石英坩堝生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》

石英砂雜質(zhì)元素含量（單位為微克）

由內(nèi)蒙古歐晶科技股份有限公司、江西中昱新材料科技有限公司、錦州佑鑫石英科技有限公司為主要起草單位編制的團體標準《半導體單晶硅生長用石英坩堝生產(chǎn)規(guī)范標準》中規(guī)定了半導體單晶硅生長用石英坩堝主要原輔材料的標準。

《半導體單晶硅生長用石英坩堝生產(chǎn)規(guī)范標準》

石英砂雜質(zhì)元素含量

半導體石英坩堝行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游的核心原材料主要為高純度合成石英砂及高純度天然石英砂。半導體石英坩堝穩(wěn)定供應的必需條件是保障充足的原材料來源，而高純度合成石英砂及高純度天然石英砂供給緊張。高純度合成石英砂由硅醇鹽制成，是高純度石英玻璃制品的理想原材料，目前全球主要由三菱化學提供。高純度天然石英砂通常為符合美國矽比科公司IOTA-STD等級的石英砂，目前全球能夠供應的公司較少，僅美國矽比科（前身為尤尼明公司）、挪威天闊石等。

技術(shù)要求細致、嚴苛

半導體石英坩堝具有均一性、高純度（高純半導體合成石英坩堝內(nèi)層要求8N以上純度）的特點。與部分發(fā)達國家相比，我國起步較晚，部分生產(chǎn)工藝與國際領先企業(yè)相比存在一定差距。在產(chǎn)品穩(wěn)定性、微氣泡量控制方面，日本公司相關產(chǎn)品可把因溫度產(chǎn)生的形變控制在小范圍內(nèi)（正負0.75mm），部分合成石英砂坩堝可實現(xiàn)內(nèi)部零氣泡，而國產(chǎn)坩堝暫時無法達到該標準。在石英坩堝尺寸方面，部分外國石英坩堝生產(chǎn)廠商可以生產(chǎn)直徑32英寸的半導體石英坩堝，而國內(nèi)僅有少部分技術(shù)領先企業(yè)可以生產(chǎn)大尺寸半導體石英坩堝。

半導體石英坩堝制備技術(shù)目前仍主要由美國、日本傳統(tǒng)半導體材料頭部廠商所掌握。石英坩堝的純度、微量元素的控制水平、氣泡層的分部、熱學性能、內(nèi)表面與硅液的化學反應程度，都將很大程度影響晶體的微觀結(jié)構(gòu)、電學性能以及產(chǎn)品的良率、穩(wěn)定性和一致性。而高品質(zhì)的半導體石英坩堝需要在各項技術(shù)參數(shù)中達到一個完美的平衡，如何控制各項技術(shù)參數(shù)是先進石英坩堝廠商的核心技術(shù)，特別是大尺寸半導體石英坩堝的制備技術(shù)，目前仍是行業(yè)頭部企業(yè)的核心機密。

全球半導體石英坩堝市場集中度高，具有領先技術(shù)工藝優(yōu)勢、成本控制優(yōu)勢和下游硅片廠商認證優(yōu)勢的供應商競爭地位穩(wěn)固，占據(jù)了整體市場的絕大部分份額。

目前全球主要市場份額集中于邁圖科技（Momentive Technologies）、信越石英（Shin-Etsu Quartz）及SUMCO JSQ事業(yè)部。其中，邁圖科技于2022年6月宣布收購Coorstek的石英坩堝產(chǎn)品線。中國在18英寸及以下半導體石英坩堝領域的國產(chǎn)化程度較高，已經(jīng)基本實現(xiàn)對海外半導體石英坩堝品牌的替代；部分技術(shù)工藝領先的半導體石英坩堝生產(chǎn)商具備批量供應24-28英寸半導體石英坩堝的能力且逐漸獲得下游硅片制造廠商的認可；僅有少數(shù)頭部石英坩堝生產(chǎn)商可進行32英寸及以上半導體石英坩堝的生產(chǎn)制造。國內(nèi)本土半導體石英坩堝制造商包括盾源聚芯、錦州佑鑫、浙江美晶、中昱科技、歐晶科技、常州裕能等。

驗證體系復雜、認證周期長

半導體行業(yè)頭部集中程度高，下游廠商在全球具有較大的影響力，其對產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性、一致性要求極高，在成為其合格供應商、加入其全球分工體系前，需經(jīng)歷嚴格的質(zhì)量管理體系審核和產(chǎn)品性能檢測認證。

石英坩堝的下游硅片生產(chǎn)廠商出于生產(chǎn)穩(wěn)定性的考慮，通常會選擇產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、口碑較好的供應商形成長期穩(wěn)定的合作關系。石英坩堝制造企業(yè)通常在與客戶溝通合作意向后，基于產(chǎn)品檢測標準將石英坩堝樣品交付客戶進行測試，測試合格后方可入選合格供應商名單進行持續(xù)供貨，尤其是半導體石英坩堝認證周期長（一般3年以上），時間成本和資金成本較高。由于硅片生產(chǎn)廠商更換供應商成本較高、流程繁瑣以及不同廠商生產(chǎn)石英坩堝的參數(shù)存在差異，易對硅片生產(chǎn)廠商的生產(chǎn)效率產(chǎn)生較大影響。故其與石英坩堝生產(chǎn)廠商一旦達成合作關系后，合作關系較為穩(wěn)定，不會輕易更換石英坩堝供應商。

發(fā)展趨勢：大尺寸、高純度

半導體行業(yè)是支撐社會經(jīng)濟發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性和基礎性產(chǎn)業(yè)。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算的興起，對高性能芯片的要求將進一步提高，對半導體硅片的性能水平和尺寸要求也在不斷提升。

大尺寸高純度半導體石英坩堝將占據(jù)主流

在性能水平上，高端芯片對硅片表面微粗糙度、硅單晶缺陷、金屬雜質(zhì)、晶體原生缺陷、表面顆粒尺寸等技術(shù)指標要求更加嚴格。半導體硅片產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)革新也對半導體石英坩堝產(chǎn)品在尺寸、公差、黑點、雜質(zhì)水平等方面提出了更高的要求。

另外，半導體制造走向“更大硅片”和“更小制程”以降低制造成本和功耗。當前主流為8英寸/12英寸硅片，在國內(nèi)半導體頭部企業(yè)高強度研發(fā)投入下，國內(nèi)12英寸硅片關鍵技術(shù)研發(fā)取得了長足進步，先進制程硅片技術(shù)正在加速突破。下游半導體硅片行業(yè)尺寸日趨大型化加大了對大尺寸高純度半導體石英坩堝的需求。

國內(nèi)半導體石英坩堝市場占有率有望提升

隨著全球半導體產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，國產(chǎn)半導體石英坩堝市場占有率有望提升，在國家政策的扶持下，我國半導體產(chǎn)業(yè)的建設力度持續(xù)加強，進而有力帶動產(chǎn)業(yè)鏈上游石英坩堝需求的增長。未來隨著半導體領域國產(chǎn)替代進程的推進，國產(chǎn)石英坩堝在半導體領域的市場占有率將得到進一步提升。

參考來源：

中國粉體網(wǎng).這都搞不懂，別再糟蹋石英砂了！

盾源聚芯招股說明書、美晶新材招股說明書

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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