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制造业|造芯片那种砂、我国没有：每年还要花13亿元进口( 二 )


诸如河砂、海砂、湖砂 ， 以及开采自矿床中的砂 ， 均属于此类 。
就用途来说 ， 则覆盖建筑业、陶瓷玻璃 ， 耐火制品 ， 甚至是芯片制造、航天等尖端领域 ， 都有运用 。
这也就决定了工业上用的砂石需要符合一定的用砂标准 。
比如像沙漠里的沙子 ， 就明显不能被开发出来 。撇开运输成本不谈 ， 沙漠沙经过长期风化 ， 颗粒非常的小 ， 表面光滑且没有粘结性 ， 就不适用于制造行业 。
这种“用砂标准”放在用来造芯的石英砂 ， 体现则更为明显 。
99.9%以上的含硅量
众所周知 ， 制作芯片圆晶之所以要用到自然砂 ， 是因为自然砂中的硅元素导电性好 ， 化学性质又稳定 ， 是芯片的理想选择 。
同时 ， 半导体材料的电学特性对杂质的浓度非常敏感 ， 这就需要圆晶原材料中的杂质尽可能少 ， 硅化合物（二氧化硅）含量尽可能高才行 。
而想要满足上述条件 ， 普通天然砂就玩不转了 ， 只有天然砂中的富“硅”阶层——二氧化硅含量90%以上的石英砂——才符合标准 。
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而且 ， 要满足芯片制造标准 ， 还必须是高纯石英砂 ， 二氧化硅需达99.9%以上 ， 同时对杂质铁和铝元素的含量有要求 。
（氧化铁含量小于10ppm ，  氧化铝含量小于25ppm；ppm等于百万分之一） 。
除此之外 ， 鉴于特殊的物理化学特性 ， 高纯石英砂具备耐高温、高度绝缘、耐腐蚀等特点 ， 因而应用非常广泛 。
根据二氧化硅含量的不同 ， 高纯石英砂还被分成了低中高端 ， 其应用的场景也分别有所对应 。
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△资料来源：中泰证券《高纯石英砂行业深度：详析壁垒、供需和格局》
只有符合含硅量99.999%高端石英砂 ， 才能用于半导体行业 。随后还有进行多次提纯加工 ， 才能造出一个满意的晶圆来 。
想要得到这种高纯石英砂 ， 也并非那么容易 。
需要对硅含量高 ， 且杂质少的原矿石进行提炼才行 。因此 ， 矿床的选择 ， 也有奥秘在其中 。
基于硅含量和纯度的考量 ， 业界公认适合提纯的矿床类型 ， 首推白岗岩或伟晶岩矿床 ， 热脉矿次之 。
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据中国地质科学院研究员王九一披露 ， 全球已探明的高纯石英矿中 ， 只有美国北卡罗来纳州的斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿属于白岗岩型 。
同时 ， 斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿 ， 也是目前唯一一个探明储量超过1000万吨的矿床 。
制造业|造芯片那种砂、我国没有：每年还要花13亿元进口
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△图源：王九一论文 《全球高纯石英原料矿的资源分布与开发现状》
所以长久以来 ， 这里就是全球高纯度石英砂提纯原料的主要生产地 ， 曾供给了全世界90%以上的需求量 。
业内三巨头之一的美国尤尼明公司 ， 也正是靠着这个矿床 ， 牢牢占据高端高纯石英砂行业的龙头地位 。
正因为如此 ， 斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿曾被BBC称作“地球上最具战略价值的平方英亩” 。
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而回到国内 ， 论文资料显示 ， 我国的高纯石英矿主要是脉石英和水晶矿 。白岗岩或者伟晶岩矿 ， 目前尚未有发现的消息传出 。
水晶矿品质高 ， 是提纯高端高纯石英砂的理想选择 ， 但可惜的是 ， 水晶资源现在已经趋于枯竭 。
至于脉石英矿 ， 倒是有一处矿床：灵虬山脉石英矿 ， 位于湖北省蕲春县 ， 发现于上个世纪70年代 。


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