石英玻璃制品的市場應用領域及未來展望

  石英玻璃的主要成分為二氧化硅，具有透光性高、耐高溫、膨脹系數低、化學穩定性強、純度高、電絕緣性強等優越特性，石英玻璃制品是現代信息產業、光學、光伏、半導體等國家戰略性新興產業和航空航天等國防領域發展中不可或缺的重要基礎性材料。

  石英玻璃制品行業穩步發展，2022年全球市場規模為58.7億美元，同比增長4.1%，中國市場規模為21.5億美元，同比增長10.3%。按照應用領域劃分，石英玻璃制品可分為半導體用石英制品、光伏太陽能用石英制品、光纖用石英制品、電光源用石英制品、光學用石英制品及其他用石英制品。

【半導體領域】

  半導體領域是石英制品的最大應用領域，根據已公布的《中國硅產業年鑒》統計數據，全球石英玻璃制品終端市場應用中，半導體市場石英制品占比65%。石英玻璃純度高、化學穩定性好，是半導體集成電路制造過程中不可替代的理想配套輔材。

   芯片制造主要由單晶生長、晶圓加工制造、集成電路晶圓的生產以及后期封裝四個部分組成。單晶生長需要用到石英坩堝和石英器件，石英坩堝是半導體工業中不可或缺的容器；晶圓加工部分刻蝕、擴散、氧化、退火等步驟中需要用到大量的輔材石英玻璃，如石英片、石英環、石英舟、石英法蘭、石英擴散管、石英鐘罩等高純度石英制品。另外，合成石英錠是平板顯示技術中關鍵部件光掩膜基板的主基材。
隨著半導體行業的發展，其對石英玻璃的性能要求逐步提高。沉積工藝要求高純度，在半導體制程中，晶體管尺寸逐步縮小，要求石英制品中雜質含量更低；刻蝕工藝要求低氣泡：提高刻蝕工藝效率的關鍵在于控制顆粒物水平，而石英器皿內的氣泡會促使粒子生成，因此開發低氣泡石英制品成為趨勢；光刻工藝要求高深紫外光透射率和低吸收率：集成電路持續小型化的發展趨勢下，合成石英可滿足這一需求。
在半導體領域，石英制品行業的發展受半導體集成電路芯片行業發展影響顯著。

  2022年全球半導體行業市場規模為5781億元美元，同比增加4%。半導體也是我國高端制造的重要方向，我國近年來陸續出臺了各種政策支持半導體產業的發展。國內半導體需求旺盛，半導體市場規模不斷增長，2021年中國占全球市場規模比重為34.6%，是全球最大的半導體市場。中國在半導體制程后道工藝優勢突出，在前道工藝有較大的國產替代空間，而石英材料正是前道工藝的主要耗材，因此未來隨著下游半導體行業國產替代進程加快，石英材料也有望迎來更大的國內市場。

【光伏領域】

  在光伏制造過程中，石英坩堝等石英制品是用于光伏單晶硅、多晶硅生產的重要耗材，例如石英坩堝在硅棒、硅錠生產中用于盛裝熔融硅；石英舟、管、瓶、清洗槽等在電池片生產過程中的擴散、清洗等工藝環節中起到承載功能等。石英坩堝的性能直接影響著拉晶質量，石英坩堝中雜質元素含量過高時，石英坩堝在高溫狀態下容易析晶；Al含量過高，會影響拉制單晶硅的純度；K、Na、Li等堿金屬元素含量超標，將導致石英坩堝的軟化點大幅下降，造成坩堝坍塌，使拉晶無法進行。

   2018年至2022年期間，光伏發電新裝機數量持續攀升，行業發展勢頭良好。在光伏領域，topcon工藝推廣已逐步成為光伏電池環節的主流工藝，使得電池制程用石英爐管、石英器件的需求也出現倍數增長。石英材料和石英制品隨著光伏行業的快速發展需求顯著增加，尤其是近年來，光伏拉晶環節N型高效單晶的快速發展以及工藝制程的嚴苛要求，促使光伏拉晶環節對高品質石英制品需求旺盛。

【光纖通訊領域】

  隨著電子信息技術的發展，對通信提出了更高的要求。與其他通信類型相比，石英光纖具有傳輸距離更遠、速度更快、信號損耗率更低、不受電磁信號影響等優點，可以更好、更快地滿足信息發送與接收的需求。
  在光纖通訊領域，石英玻璃材料主要用于生產制作光纖預制棒、預制棒生產支撐材料以及光纖拉絲用支撐材料等。光纖預制棒中95%以上的組分為高純度的石英制品。石英制品還用于光纖預制棒和光纖拉絲等生產過程,包括MCVD、PCVD工藝中的頭管、尾管，OVD、VAD工藝中使用的把持棒、石英玻璃燒結管，預制棒拉絲過程使用的把手棒、把手管、石英罩杯等。
近年來，我國光纖光纜行業發展迅速,形成了世界最大的光纖光纜產業，并形成了完整的光棒、光纖、光纜產業鏈，預計在未來幾年，國內外光纖行業對石英棒和石英管產品的需求將會以每年8%~10%左右的速度增長。

【光學、光源領域】

  光學石英玻璃具有耐高溫、耐腐蝕、膨脹率低等特點，被廣泛用于光學領域，高純石英玻璃用于生產望遠鏡透鏡和實驗室光學設備、通信設備、衍射透鏡、投影顯示器、掃描設備和打印機的光學、激光、以及照相機和超平面電視屏幕、火焰控制設備等。以高純度石英玻璃為原料生產的電光源產品有高壓汞燈、金屬鹵化物燈、鹵鎢燈、氙氣燈、汽車燈等，可以承受高溫，并提供高透射特性。
隨著電光源技術的進步及生產規模的不斷擴大，將對電光源用石英玻璃的市場產生較大影響，未來電光源用石英玻璃的需求將基本保持平穩。

【結語】

  石英制品具有良好的性能，應用領域廣，未來隨著半導體、光纖通訊、光伏、電光源、光學儀器等高新技術產業的發展，石英玻璃制品將迎來更大的發展空間。