大显身手！石英玻璃制品的四大应用领域及未来展望
来源: 聚展网2023-08-20 12:08:53 486分类: 粉体工业资讯
石英玻璃的主要成分为二氧化硅，具有透光性高、耐高温、膨胀系数低、化学稳定性强、纯度高、电绝缘性强等优越特性，石英玻璃制品是现代信息产业、光学、光伏、半导体等国家战略性新兴产业和航空航天等国防领域发展中不可或缺的重要基础性材料。
石英玻璃制品行业稳步发展，2022年全球市场规模为58.7亿美元，同比增长4.1%，中国市场规模为21.5亿美元，同比增长10.3%。按照应用领域划分，石英玻璃制品可分为半导体用石英制品、光伏太阳能用石英制品、光纤用石英制品、电光源用石英制品、光学用石英制品及其他用石英制品。
半导体领域是石英制品的最大应用领域，根据已公布的《中国硅产业年鉴》统计数据，全球石英玻璃制品终端市场应用中，半导体市场石英制品占比65%。石英玻璃纯度高、化学稳定性好，是半导体集成电路制造过程中不可替代的理想配套辅材。
芯片制造主要由单晶生长、晶圆加工制造、集成电路晶圆的生产以及后期封装四个部分组成。单晶生长需要用到石英坩埚和石英器件，石英坩埚是半导体工业中不可或缺的容器；晶圆加工部分刻蚀、扩散、氧化、退火等步骤中需要用到大量的辅材石英玻璃，如石英片、石英环、石英舟、石英法兰、石英扩散管、石英钟罩等高纯度石英制品。另外，合成石英锭是平板显示技术中关键部件光掩膜基板的主基材。
随着半导体行业的发展，其对石英玻璃的性能要求逐步提高。沉积工艺要求高纯度，在半导体制程中，晶体管尺寸逐步缩小，要求石英制品中杂质含量更低；刻蚀工艺要求低气泡：提高刻蚀工艺效率的关键在于控制颗粒物水平，而石英器皿内的气泡会促使粒子生成，因此开发低气泡石英制品成为趋势；光刻工艺要求高深紫外光透射率和低吸收率：集成电路持续小型化的发展趋势下，合成石英可满足这一需求。
在半导体领域，石英制品行业的发展受半导体集成电路芯片行业发展影响显著。2022年全球半导体行业市场规模为5781亿元美元，同比增加4%。半导体也是我国高端制造的重要方向，我国近年来陆续出台了各种政策支持半导体产业的发展。国内半导体需求旺盛，半导体市场规模不断增长，2021年中国占全球市场规模比重为34.6%，是全球最大的半导体市场。中国在半导体制程后道工艺优势突出，在前道工艺有较大的国产替代空间，而石英材料正是前道工艺的主要耗材，因此未来随着下游半导体行业国产替代进程加快，石英材料也有望迎来更大的国内市场。
在光伏制造过程中，石英坩埚等石英制品是用于光伏单晶硅、多晶硅生产的重要耗材，例如石英坩埚在硅棒、硅锭生产中用于盛装熔融硅；石英舟、管、瓶、清洗槽等在电池片生产过程中的扩散、清洗等工艺环节中起到承载功能等。石英坩埚的性能直接影响着拉晶质量，石英坩埚中杂质元素含量过高时，石英坩埚在高温状态下容易析晶；Al含量过高，会影响拉制单晶硅的纯度；K、Na、Li等碱金属元素含量超标，将导致石英坩埚的软化点大幅下降，造成坩埚坍塌，使拉晶无法进行。
2018年至2022年期间，光伏发电新装机数量持续攀升，行业发展势头良好。在光伏领域，topcon工艺推广已逐步成为光伏电池环节的主流工艺，使得电池制程用石英炉管、石英器件的需求也出现倍数增长。石英材料和石英制品随着光伏行业的快速发展需求显著增加，尤其是近年来，光伏拉晶环节N型高效单晶的快速发展以及工艺制程的严苛要求，促使光伏拉晶环节对高品质石英制品需求旺盛。
随着电子信息技术的发展，对通信提出了更高的要求。与其他通信类型相比，石英光纤具有传输距离更远、速度更快、信号损耗率更低、不受电磁信号影响等优点，可以更好、更快地满足信息发送与接收的需求。
在光纤通讯领域，石英玻璃材料主要用于生产制作光纤预制棒、预制棒生产支撑材料以及光纤拉丝用支撑材料等。光纤预制棒中95%以上的组分为高纯度的石英制品。石英制品还用于光纤预制棒和光纤拉丝等生产过程,包括MCVD、PCVD工艺中的头管、尾管，OVD、VAD工艺中使用的把持棒、石英玻璃烧结管，预制棒拉丝过程使用的把手棒、把手管、石英罩杯等。
近年来，我国光纤光缆行业发展迅速,形成了世界最大的光纤光缆产业，并形成了完整的光棒、光纤、光缆产业链，预计在未来几年，国内外光纤行业对石英棒和石英管产品的需求将会以每年8%~10%左右的速度增长。
光学石英玻璃具有耐高温、耐腐蚀、膨胀率低等特点，被广泛用于光学领域，高纯石英玻璃用于生产望远镜透镜和实验室光学设备、通信设备、衍射透镜、投影显示器、扫描设备和打印机的光学、激光、以及照相机和超平面电视屏幕、火焰控制设备等。以高纯度石英玻璃为原料生产的电光源产品有高压汞灯、金属卤化物灯、卤钨灯、氙气灯、汽车灯等，可以承受高温，并提供高透射特性。
随着电光源技术的进步及生产规模的不断扩大，将对电光源用石英玻璃的市场产生较大影响，未来电光源用石英玻璃的需求将基本保持平稳。
石英制品具有良好的性能，应用领域广，未来随着半导体、光纤通讯、光伏、电光源、光学仪器等高新技术产业的发展，石英玻璃制品将迎来更大的发展空间。
参考来源：
武志超等.高纯石英应用及化学提纯技术研究进展
欧阳静等:石英矿物资源的提纯及在战略性新兴产业中的应用技术分析
左政.石英部件在半导体领域应用及市场概览
张艳红等.高纯石英的发展现状、消费及市场预测
聂兰舰等.半导体刻蚀用耐久性石英玻璃制备及发展现状
亿渡数据.北交所个股研究系列报告：石英玻璃制品企业研究
东亚前海证券.下游需求多重共振，石英高潜力龙头未来可期——菲利华
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以高效利用，高端突破为主题，聚集石英产业链最强嘉宾，百强企业，共同演绎石英材料创新发展。全国石英大会创始于2017年，已成功连续举办六届，应行业专家及广大新老客户要求，“2023（第七届）全国石英大会暨展览会”定于2023年11月15-17日在安徽蚌埠举办。
本次大会从行业实际需求出发，希望与行业同仁从原矿分析，市场定位，尾矿处理等多个方面，探讨石英矿石资源如何实现价值最大化，从前沿技术出发，探讨光伏砂、高纯石英砂、板材砂、低铁石英砂、电子级硅微粉、球形硅微粉等产品在光伏、半导体、石英石板材、陶瓷、玻璃、塑料、橡胶、涂料、铸造、建筑、耐火材料、电子电器、光纤等多个应用方向的发展前景。大会热诚欢迎国内石英业界专家学者、企业代表、技术人员积极参会。
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