高纯石英砂:半导体芯片关键材料,龙头厂商梳理

翰棋说财经 2024-05-31 03:38:14

石英材料是半导体晶圆制造的重要材料,当前全球晶圆厂扩产有望推动石英材料用量高增。

在半导体产品的制造流程中,芯片制造和封装测试是两大关键环节。芯片制造工艺复杂且包含众多步骤,在生产过程中需要使用到多种辅助性的石英器件。因此高纯度石英材料成为半导体芯片生产过程中的关键耗材。

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高纯石英砂行业概览

石英砂以SiO2为主要成分,通过石英矿物的深度提纯制备而成。

高纯石英砂指的是SiO2含量达到或超过99.995%(4N5)的石英砂,是光伏、半导体、通信等行业的基础原材料。

提纯石英砂需要从优质的原料矿开始,经过磁选、浮选酸洗、氯化焙烧等多个环节。

在光伏领域,石英砂主要应用于制造直拉单晶硅所需的石英坩埚。各类坩埚根据用途不同,对石英砂的纯度要求也有所不同。

用于坩埚外层、石英棒和石英锭等产品的石英砂通常需要达到4N5的纯度,而用于坩埚内层的石英砂则要求更高,纯度等级需要达到4N8及以上。

在半导体领域,高纯石英是半导体制造中的关键耗材,在半导体的氧化、刻蚀、清洗等多个环节中作用重要,具有高度的技术壁垒。

高纯石英砂纯度标准达到了非常严苛的程度,不同纯度标准的产品在应用领域上存在明显的梯度差异。高纯石英砂杂质含量低于20ppm只是其基本要求。4N级的产品主要应用于高级照明和电子封装工业等领域。

高纯石英砂行业的核心壁垒在于“原矿”资源的获取和“提纯”工艺的掌握。

稳定高品质的原矿供应和提纯技术,是获取高纯石英砂的两大基石。

石英材料产业链梳理

半导体产业链从材料供应到器件加工,客户涵盖了半导体设备商和芯片制造商。

半导体石英玻璃领域的企业分为上游的石英玻璃材料供应商,如菲利华、石英股份等,以及下游的石英器件加工商,例如杭州大和、凯德石英等。

器件加工商购买石英玻璃材料,并通过机械加工或热加工方式,将其制作成各类半导体石英器件。随后销售给半导体设备制造商,设备制造商再将这些包含石英器件的整套设备销售给芯片制造商。

石英材料产业链图示:

数据来源:石英玻璃协会

石英材料竞争格局

目前全球能够大批量供应高等级太阳能及半导体用高纯石英砂的企业并不多。

光伏用的石英坩埚所需的石英砂可分为内、中、外层,其中内层主要使用来自美国的矿砂,而中层则主要依赖印度等地的矿砂。而高纯石英砂的制备,目前仍然以天然法为主。

而全球高端石英玻璃市场中,半导体和光通信应用领域的电子级石英玻璃市场,长期以来被贺利氏、迈图、东曹、昆希等海外行业巨头所主导。

当前半导体石英电子级材料的国产替代进程正在加速。

中国电子材料行业协会石英分会发布的《石英制品行业发展报告》指出,国内从事石英制品加工的企业超过50家。

其中,石英股份是国内第一家实现高纯石英砂量产技术突破的企业,打破了国际厂商对高纯石英砂市场的垄断。石英股份还是全球第三家、国内首家通过东京电子高温扩散领域认证的公司

菲利华则是国内第一家获得半导体原产设备厂商供应商认证的企业,认证领域主要聚焦于低温刻蚀领域。

凯德石英是石英玻璃制品供应商,其产品认证主要以国内厂商为主;欧晶科技立足于硅产业,业务范围涵盖石英坩埚、硅材料清洗及切削液处理。

结语

石英材料是半导体晶圆制造环节中的关键辅助材料,在全球半导体产业链中具有重要地位。随着当前我全球半导体产业的新一轮复苏,上游石英材料的国产化进程也在加速推进。国内技术领先的石英玻璃企业已在认证体系中取得了重要突破,半导体级产品开始大规模生产。长远来看,龙头厂商有望引领行业迎来广阔的发展空间。

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