يلعب خام الكوارتز عالي النقاء دورًا حيويًا في تصنيع أشباه الموصلات، ولطالما اعتُبر "شريان الحياة للمواد الخام" في صناعة الرقائق. يعتمد إنتاج السيليكون عالي النقاء، وهو مادة أساسية في أشباه الموصلات، بشكل أساسي على الكوارتز عالي النقاء. ومع تقدم تكنولوجيا أشباه الموصلات في الصين، برزت منتجات الكوارتز كمواد أساسية عالية النقاء لا غنى عنها، وتُصنف الآن كصناعة استراتيجية وركيزة أساسية للتنمية الوطنية.
باعتبارها مواد استهلاكية أساسية في عمليات أشباه الموصلات، تُستخدم منتجات الكوارتز في جميع مراحل سلسلة توريد أشباه الموصلات. وتشمل تطبيقاتها الرئيسية الانتشار، والأكسدة، والترسيب، والطباعة الضوئية، والحفر، والتنظيف.
من منظور المنتج، تُمثل مكونات الكوارتز شبه الموصلة، وركائز الكوارتز، وزجاج الكوارتز (بما في ذلك البوتقات) المنتجات الرئيسية القائمة على الكوارتز في هذه الصناعة. عالميًا، تُمثل هذه الفئات الثلاث حصصًا سوقية موزعة تقريبًا في نسبة 4:3:3.
الخصائص الفريدة للكوارتز
يتمتع الكوارتز بثبات فيزيائي وكيميائي استثنائي، ويتميز بمقاومته لدرجات الحرارة العالية والتآكل، ونفاذية ممتازة للضوء، وخصائص عزل فائقة. هذه الخصائص المتأصلة تمنح الكوارتز مزايا لا مثيل لها في تصنيع أشباه الموصلات.
يُظهر رمل الكوارتز عالي النقاء، مع بنيته الجزيئية الفريدة وتكوين الشبكة البلورية وأنماط التحول الشبكية المميزة، ما يلي:
·استقرار كيميائي متميز
·معامل تمدد الحجم منخفض للغاية
· قدرة تحمل حرارية ملحوظة
·قوة عازلة عالية
تتيح هذه الخصائص الاستثنائية للمكونات القائمة على الكوارتز الحفاظ على أداء موثوق به ومستقر طوال عمليات تصنيع أشباه الموصلات.
تطبيق الكوارتز في تصنيع أشباه الموصلات
في الواقع، تتطلب صناعة أشباه الموصلات متطلبات عالية جدًا لنقاء الكوارتز. في عملية إنتاج أشباه الموصلات، سواءً كان إنتاج السيليكون أحادي البلورة بطريقة تشوكرالسكي، أو تنظيف السيليكون أحادي البلورة والدوائر المتكاملة المطبوعة، هناك حاجة إلى رمل الكوارتز عالي النقاء، ومسحوق السيليكون، والسيليكون متعدد البلورات، وبواقي الكوارتز، وزجاج الكوارتز، وغيرها من المنتجات.
سحب السيليكون أحادي البلورة
بوتقة الكوارتز عالية النقاء مُكوّن أساسي لاستخراج السيليكون أحادي البلورة. يؤثر أداؤها بشكل مباشر على معدل تبلور وجودة السيليكون أحادي البلورة.
تصنيع الرقاقات
في عملية تصنيع الرقاقات، تلعب موزعات زجاج الكوارتز، وحواف الكوارتز، وأنابيب فرن زجاج الكوارتز، وقوارب الكوارتز، وغيرها من معدات زجاج الكوارتز دورًا هامًا. فهي تضمن استقرار ونقاء الرقاقات أثناء عملية التصنيع.
تصنيع الرقائق
في عملية تصنيع الرقائق، تُعدّ منتجات الكوارتز، مثل ركائز القناع الضوئي المستخدمة في عمليات مثل الطباعة الحجرية والحفر وترسيب الأغشية الرقيقة، أساسيةً لأداء وإنتاجية الرقائق. بالإضافة إلى ذلك، مع ازدياد حجم الرقائق، تزداد أنواع وكميات منتجات زجاج الكوارتز المستخدمة في خطوط إنتاج أشباه الموصلات، وأصبحت منتجات الكوارتز من المواد الاستهلاكية الصلبة في خطوط إنتاج أشباه الموصلات.
ما هو الوضع الحالي للسوق؟
لا شك أن الكوارتز يلعب دورًا هامًا في تصنيع أشباه الموصلات، إلا أن سوق منتجات الكوارتز المحلية لا يزال يواجه العديد من التحديات، مثل احتكار توريد المواد الخام وصعوبة الحصول على شهادات من مصنعي المعدات. ويعاني سوق رمل الكوارتز عالي النقاء المحلي من احتكار شديد، وندرة في مصادر المعادن عالية الجودة، وصعوبة في عملية التنقية. وهذا يُعيق تطور صناعة منتجات الكوارتز المحلية. وتُعد منتجات الكوارتز صناعةً تركز على العملاء بشكل كبير، وتحتاج إلى اعتماد من مصنعي المعدات لدخول سلسلة التوريد. وهذا يضع متطلبات عالية للغاية على مستويات العمليات والإدارة لدى مصنعي منتجات الكوارتز. في الوقت الحالي، تُعتبر نسبة المنتجات عالية الجودة التي ينتجها مصنعو منتجات الكوارتز المحليون في مجال تصنيع أشباه الموصلات منخفضة نسبيًا، وتُستخدم بشكل رئيسي في مجال الطاقة الكهروضوئية، مما يؤدي إلى انخفاض هامش الربح الإجمالي مقارنةً بالأسواق الخارجية. ومع ذلك، ومع توسع نطاق مصانع الرقائق العالمية نتيجةً لدورة ازدهار أشباه الموصلات، من المتوقع أن يحافظ سوق الكوارتز على نفس نسبة النمو، مما يوفر فرصًا للتطوير لمصنعي منتجات الكوارتز المحليين. وقد عززت بعض الشركات الرائدة مثل Quartz Shares وCapitaLand Quartz شهادات منتجات الكوارتز شبه الموصلة ذات الدرجة الإلكترونية وحققت تقدماً كبيراً.