中国没有芯片砂,每年进口13亿元天然砂

驾雾腾云网

2022-09-30 20:56:35

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  来源 :量子位 。

  中国没有芯片砂,每年进口13亿元的天然砂 。

  曾被美国垄断 。

  朋友,你知道天然砂吗?

  作为出口有限的主角 ,这几天网友脑子大开 ,甚至谈到了石器时代…… 。

  许多人认为天然砂是造芯的核心原料 ,我国自然资源丰富。

  但事实并非如此 。

  一方面,正如大家所说,配资这砂不是彼砂 。进出口的天然砂和用来造芯的天然砂不一样。

  日常天然砂,是有工业用途的砂 ,如河砂、海砂、石英砂等。

  用于制造芯片的石英砂只属于其中一种,必须是高纯度和99硅含量.999% 。配资

  另一方面,不为更多人所知的是 ,虽然中国沙子那么多,但实际上可以用的并不多,现在还是靠进口 。

  仅去年一年 ,进口天然砂就花费了13亿元。

  而专用于造芯的高纯石英砂,我国更是没有,甚至一度还被美国垄断。配资

  进口沙子去年花了13亿 。

  沙子作为地球上最丰富的物质之一 ,广泛应用于建筑、玻璃等制造业 。

  我国砂石资源十分丰富 ,无论是河沙、海沙还是矿床上的砂 ,都是几个大沙漠加起来 ,数量就会增加。

  但事实上 ,我们可以使用的配资沙子,即天然砂,实际上并不多,甚至仍然依靠进口来满足需求 。

  早在2014年 ,天然砂就已经进口了。当时,与出口4000多万吨相比 ,进口量不在同一数量级。

△来源:智研资询△来源 :智研资询。

  ps,我国天然砂进出口有硅砂 、石英砂等天然砂两类 。

  然而 ,随着建筑等应用领域需求的不断扩大和环境保护,配资四年后(2017年) ,中国的进口量首次超过出口量 。

△来源
:海关统计数据在线查询平台△来源 :海关统计在线查询平台 。

  去年(2021年),进口量是出口量的4倍 ,进口量也达到了峰值,超过13亿元。

  澳大利亚、印尼 、马来西亚、菲律宾 、日本等主要进口地区 。

  其中 ,配资澳大利亚和马来西亚分别是硅砂、石英砂和其他天然砂的主要进口国 ,占41%和45%。

  今年上半年,仅硅砂和石英砂的进口量就达到了201年.总进口额达到62万吨.8亿元。

△2022年1-6月硅砂及石英砂进口
	,来源:海关统计数据在线查询平台△硅砂和石英砂进口于2022年1月至6月,来源  :海关统计在线查询平台 。

  另一方面 ,单月最高出口额也只有100万元。

  △硅砂和石英砂出口于2022年1月至6月 ,来源:海关统计在线查询平台。

  由此可见 ,我国天然砂也开始依赖进口 ,而且数量还不小。

  这种情况之所以发生 ,是因为砂与砂的区别。

  虽然天然砂和砂是指自然条件下产生的岩石颗粒,但砂更倾向于具有实用价值的战略资源,砂还包括人工砂。

  天然砂主要包括三类 :

  • 硅砂及石英砂;
  • 土质砂;
  • 长石砂,为去除杂质而热处理的天然砂仍属于本品目 。

  自矿床开采的河砂 、海砂、湖砂、砂等 。

  就用途而言 ,它涵盖了建筑 、陶瓷玻璃、耐火产品 ,甚至芯片制造、航天等尖端领域。

  这就决定了工业砂石需要符合一定的砂标准。

  例如,沙漠中的沙子显然无法开发 。除了运输成本 ,沙漠沙经过长期风化 ,颗粒很小 ,表面光滑 ,没有粘结 ,不适合制造业 。

  将这种用砂标准放在石英砂中造芯 ,更为明显。

  99.含硅量超过9%。

  众所周知 ,天然砂是制造芯片晶体的理想选择 ,因为天然砂中的硅导电性好,化学性能稳定。

  同时,半导体材料的电学特性对杂质浓度非常敏感 ,这就要求晶体原料中的杂质尽可能少,硅化合物(二氧化硅)含量尽可能高。

  为了满足上述条件 ,普通天然砂不能玩。只有天然砂中富含硅的石英砂——含有90%以上的二氧化硅——才符合标准。

  而且 ,为了满足芯片制造标准  ,必须是高纯石英砂,二氧化硅需要99.9%以上 ,对杂质铁和铝的含量有要求 。

  (氧化铁含量小于100ppm, 氧化铝含量小于25ppm;ppm等于百万分之一)  。

  此外,高纯石英砂具有耐高温 、高绝缘、耐腐蚀等特点,因此具有特殊的物理化学特性 。

  根据二氧化硅含量的不同 ,高纯石英砂也分为低中高端,其应用场景也分别对应。

△资料来源:中泰证券《高纯石英砂行业深度�:详析壁垒、供需和格局》△资料来源:中泰证券《高纯石英砂行业深度:详细分析壁垒 、供需及格局》 。

  只符合含硅量99.半导体行业只能使用99%的高端石英砂。然后进行多次净化处理  ,以产生令人满意的晶圆。

  要得到这种高纯石英砂并不容易 。

  需要提炼硅含量高、杂质少的原矿石 。因此,矿床的选择也有奥秘 。

  考虑到硅含量和纯度,业界公认适合纯化矿床类型,白岗岩或伟晶岩矿床是第一个 ,其次是热脉矿  。

  据中国地质科学院研究员王九一介绍,只有美国北卡罗来纳州的斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿属于白岗岩型。

  与此同时,斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿也是目前唯一一个探明储量超过1000万吨的矿床 。

  △图源:王九一论文 《全球高纯石英原料矿的资源分布与开发现状》  △图源:王九一论文 《全球高纯石英原料矿资源分布与开发现状》 。$$全达网配资$$$$  因此,长期以来,这里一直是全球高纯度石英砂提纯原料的主要生产地 ,提供了全球90%以上的需求。

  尤尼明公司是业内三大巨头之一,凭借这张矿床牢牢占据了高端高纯石英砂行业的领先地位。

  正因为如此,斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿被采用BBC被称为地球上最具战略价值的平方英亩。

  回国后,论文资料显示,我国高纯石英矿主要是脉石英和水晶矿。目前还没有发现白岗岩或伟晶岩矿的消息。

  高质量的水晶矿是纯化高端高纯石英砂的理想选择,但遗憾的是 ,水晶资源已经枯竭 。

  至于脉石英矿 ,有一个矿床:位于湖北省奇春县的灵秋山脉石英矿,发现于20世纪70年代。

  灵秋山脉石英矿是热液脉石英型 。钻孔取样分析结果表明  ,矿石二氧化硅纯度超过99.35%已达到高纯石英矿标准。

  但还有两个问题 :一是储量和矿山规模不大 。

  根据灵秋山石英矿的探测结果,该矿的探测储量仅为387.采矿规模4万吨 ,设计为年采矿1.5万吨矿石 。

  其次,脉矿型石英矿石纯化产生的高纯石英砂含硅量通常为99.9%(3N),大部分用于金属硅、硅微粉等工业产品。

  想要提纯出符合5N也可以做到高端高纯石英砂等级,但与白岗岩原矿直接纯化相比,工艺复杂 ,成本高。

  以上两个问题也导致了我国高纯石英砂或原生矿石领域的现状:进口为主,本地为辅。

△图源
:石英股份△图源 :石英股份 。

  以国内高纯度石英砂巨头石英股份为例,其用于纯化高纯度石英砂的原矿石长期占国外货源的90% ,甚至在2020年达到90% 。

  尤其是高端高纯石英砂的原矿石 ,高度依赖美国斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿。

  你知道,石英股份是中国唯一一家具有大规模纯化高纯度石英砂能力的企业 。作为一种独苗,它基本上可以代表整个国内行业的情况。

  事实上,高端高纯石英砂原料的关键在于他人。

  就这样,有人不禁担心石英砂会不会被美国卡住。

  一位网友给出了答案:没有 。还提到了两种替代方案。

  一方面,美国的高纯原矿并非不可替代 。近年来 ,随着各国对高纯石英矿床的勘探 ,为半导体行业提供了更多的选择。

  有代表性的 ,挪威的德拉格矿床 ,也属于花岗岩石英矿 ,其石英矿也可以达到半导体行业所需的5N级标准 。

  澳大利亚也有糖袋矿床 ,虽然属于脉石英矿,但根据勘探,矿石原料的二氧化硅纯度可达99.99%(4N)级别。

  第二,高纯度石英砂不是原矿石纯化的独木桥 。化学合成高纯石英也是近年来行业兴起的另一种选择。

  顾名思义,高纯石英是通过化学反应提取的。

  目前主流的一些化学合成技术,均不需要高纯石英原矿石作为原料 。

  例如,化学沉淀法是在一定的合成温度和表面活性剂的作用下,以硅酸钠和酸溶液为原料,合成高纯石英 。

  此外 ,国内相关企业已掌握化学合成技术。菲利华和凯盛科技等具有代表性的合成高纯石英产品已达到半导体所需的高纯石英砂标准 。

  好了,你觉得卡脖子怎么样?

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