Quặng thạch anh có độ tinh khiết cao đóng vai trò quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn và từ lâu đã được coi là “nguồn sống nguyên liệu thô” của ngành công nghiệp chip. Việc sản xuất silicon có độ tinh khiết cao, một vật liệu quan trọng đối với chất bán dẫn, về cơ bản phụ thuộc vào thạch anh có độ tinh khiết cao. Với sự tiến bộ của công nghệ bán dẫn của Trung Quốc, các sản phẩm thạch anh đã nổi lên như những vật liệu nền tảng có độ tinh khiết cao không thể thiếu, hiện được phân loại là ngành công nghiệp chiến lược và trụ cột cho sự phát triển của quốc gia.
Là vật tư tiêu hao thiết yếu trong các quy trình bán dẫn, các sản phẩm thạch anh được sử dụng trên toàn bộ chuỗi cung ứng bán dẫn. Các ứng dụng chính bao gồm khuếch tán, oxy hóa, lắng đọng, quang khắc, khắc và làm sạch.
Theo quan điểm sản phẩm, các thành phần thạch anh bán dẫn, chất nền thạch anh và thủy tinh thạch anh (bao gồm cả nồi nấu kim loại) đại diện cho các sản phẩm thạch anh chính trong ngành. Trên toàn cầu, ba danh mục này chiếm thị phần phân bổ xấp xỉ Tỷ lệ 4:3:3.
Tính chất độc đáo của thạch anh
Thạch anh có tính ổn định lý hóa đặc biệt, có khả năng chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn, truyền sáng tuyệt vời và tính chất cách điện vượt trội. Những đặc tính vốn có này mang lại cho thạch anh những lợi thế vô song trong sản xuất chất bán dẫn.
Cát thạch anh có độ tinh khiết cao, với cấu trúc chuỗi phân tử độc đáo, cấu hình mạng tinh thể và các mẫu biến đổi mạng đặc biệt, chứng minh:
·Độ ổn định hóa học vượt trội
·Hệ số giãn nở thể tích cực thấp
·Khả năng chịu nhiệt đáng chú ý
·Độ bền điện môi cao
Những đặc tính đặc biệt này cho phép các thành phần thạch anh duy trì hiệu suất đáng tin cậy và ổn định trong suốt quá trình chế tạo chất bán dẫn.
Ứng dụng của thạch anh trong sản xuất chất bán dẫn
Trên thực tế, ngành công nghiệp bán dẫn có yêu cầu cực kỳ cao đối với độ tinh khiết của thạch anh. Trong quá trình sản xuất chất bán dẫn, cho dù là sản xuất silic đơn tinh thể theo phương pháp Czochralski hay làm sạch silic đơn tinh thể và mạch tích hợp in, đều cần cát thạch anh có độ tinh khiết cao, bột silic, silic đa tinh thể, nồi nấu thạch anh, thủy tinh thạch anh và các sản phẩm khác.
Kéo silicon đơn tinh thể
Lò nung thạch anh có độ tinh khiết cao là thành phần chính để kéo silicon đơn tinh thể. Hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ kết tinh và chất lượng của silicon đơn tinh thể.
Sản xuất wafer
Trong quá trình sản xuất wafer, bộ khuếch tán thủy tinh thạch anh, mặt bích thạch anh, ống lò thủy tinh thạch anh, thuyền thạch anh và các thiết bị thủy tinh thạch anh khác đóng vai trò quan trọng. Chúng đảm bảo tính ổn định và độ tinh khiết của wafer trong quá trình sản xuất.
Sản xuất chip
Trong quá trình sản xuất chip, các sản phẩm thạch anh như chất nền mặt nạ quang học được sử dụng trong các quy trình như in thạch bản, khắc và lắng đọng màng mỏng đóng vai trò quan trọng đối với hiệu suất và năng suất của chip. Ngoài ra, khi kích thước của wafer tăng lên, các loại và số lượng sản phẩm thủy tinh thạch anh được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất chất bán dẫn cũng tăng theo và các sản phẩm thạch anh đã trở thành vật tư tiêu hao cứng trong các dây chuyền sản xuất chất bán dẫn.
Tình hình thị trường hiện tại thế nào?
Không cần phải nói rằng thạch anh đóng vai trò quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn, nhưng thị trường sản phẩm thạch anh trong nước vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức, chẳng hạn như độc quyền cung cấp nguyên liệu thô và khó khăn trong việc chứng nhận nhà sản xuất thiết bị. Thị trường cát thạch anh có độ tinh khiết cao trong nước bị độc quyền cao, nguồn khoáng sản chất lượng cao khan hiếm và quá trình tinh chế khó khăn. Điều này hạn chế sự phát triển của ngành sản phẩm thạch anh trong nước. Sản phẩm thạch anh là ngành công nghiệp hướng đến khách hàng cao và cần được các nhà sản xuất thiết bị chứng nhận để tham gia vào chuỗi cung ứng. Điều này đặt ra yêu cầu cực kỳ cao về quy trình và trình độ quản lý của các nhà sản xuất sản phẩm thạch anh. Hiện tại, tỷ lệ sản phẩm cao cấp của các nhà sản xuất sản phẩm thạch anh trong nước trong lĩnh vực sản xuất chất bán dẫn tương đối thấp, chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực quang điện, dẫn đến biên lợi nhuận chung thấp hơn so với thị trường nước ngoài. Tuy nhiên, với việc mở rộng quy mô của các nhà máy sản xuất wafer toàn cầu do chu kỳ bùng nổ bán dẫn mang lại, thị trường thạch anh tương ứng cũng dự kiến sẽ duy trì cùng tỷ lệ tăng trưởng, điều này cũng mang lại cơ hội phát triển cho các nhà sản xuất sản phẩm thạch anh trong nước. Một số công ty hàng đầu như Quartz Shares và CapitaLand Quartz đã đẩy mạnh chứng nhận các sản phẩm thạch anh bán dẫn cấp điện tử và đã đạt được những tiến bộ đáng kể.