近期，我国在安徽境内发现高纯度石英矿，二氧化硅纯度达到了99.9962%，也就是4N6的等级，而在此之前我国发现最好的石英矿，纯度才99.35%，还不到3N等级。
很多人都知道，想要制造出“芯片”，有个非常重要的原材料，那就是二氧化硅，说到二氧化硅，很多人就想到河边的沙子。
从这次安徽发现的高纯度石英矿，可以从根本上解决在芯片产业上的燃眉之急，至少不用在原料上受制于人，解决了芯片缺“硅”的窘境。这也为中国发展芯片等高端产业提供了不小的帮助。
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纯度再提升！中国发现99.9962%高纯石英矿，芯片缺硅的窘境将改变
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- 2024-10-09 08:46:14
- 石英石网
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近期由安徽省地质勘探队、地质调查院和合肥工业大学共同承担的“安徽省岳西-太湖-潜山”地区石英矿脉调查结果出炉。 在调查结果中，总结出主要矿床、矿点特征，开展了石英矿的检验，发现其纯度达到99.9962%，已经达到了4N6标准，比美国美国斯普鲁斯派恩矿，也只低了0.002%，可以说是非常优质的石英矿了。下一步，就是确定矿石产量了，目前已经初步分析了成矿地质和成矿规律，圈定了矿区大致范围，总共有8处找矿靶区。 而想要制造芯片，纯度至少需要达到4N以上（99.99%），目前我国在这一方面是缺失的，长期以来都是从美国和挪威等地进口。 这些年，我国与美国正在面临科技战争，如果美国一旦从中作梗，那么我国从基础原料上就面临断供的风险，这还谈什么突破，可能连低端芯片都难以制造出来了。 为何只有石英砂才能制造芯片？ 大部分的沙子其主要成分是二氧化硅，但是，其硅含量大约在54-56%左右。这个纯度想要制造芯片，显然是不太可能，其内部杂质含量太高了，以如今的技术想要进行提纯，也不是不可能，只是成本太高了，并且还只能应用低端产品。远远达不到制造芯片的标准。而想要用来制作芯片，在地球上最优质的资源就是高纯度石英砂了，这是因为高纯度石英砂中的二氧化硅含量非常高，基本都是达到99.9%以上。 虽然地球上的硅含量比较高，达到26.3%左右，仅次于氧元素的48.6%，排名在第二位。然而，由于硅元素一般与其他元素混合在一起，这就导致硅元素中的杂质含量比较高，为了芯片内部稳定性，除了对二氧化硅的含量有要求外，对矿石中的铁元素含量也有严格的要求，其中氧化亚铁的含量要低于0.005%，氧化铁的含量也要低于0.001%。 这就导致全球虽然硅储量比较高，而能用用于工业品的石英矿数量较少，而要符合制造芯片和高端制品的石英矿数量更加稀少。 而一个主要原因，是因为富含二氧化硅的石英矿脉诞生过程极其苛刻。石英是岩浆中常见的物质之一，当火山爆发后，石英会随着岩浆一起到地表中来。当岩浆冷却后，二氧化硅就会结晶形成石英，这种石英大多数与花岗岩、辉绿岩等有关。而石英是一种比较稳定的矿物，在分化和侵蚀过程中不易遭到破坏，然而在地质活动中，被搬运到河床、湖泊和沙漠中，在外力作用下，形成一颗颗细小的颗粒，也就是我们常说的沙石。 而另外一方面，在火山的高温下，二氧化硅由于熔点低，形成热液沿断层和裂缝流动，二氧化硅可以从溶液中沉淀下来形成石英矿，由于热液中的温度和压力较高，促使硅原子和氧原子发生作用，剔除杂质缓慢增长，形成高纯度的石英矿。 由于高纯度石英矿的形成比较苛刻，所以世界范围内高纯度石英矿不仅少，而且分布也不均匀，我国就面临高纯度石英矿短缺的情况。 全球石英矿的分布情况 一般要制造芯片，硅含量最低都要达到99.9%，而这还是最低的3N等级，一般都是用来制作低端电子产品。含量达到99.99%的称为4N等级，属于中端产品，主要用于高端光学器件和激光器件。而含量达到99.999%的被称为5N等级，属于高端产品，杂质含量比较少，才能达到高端产品的制作标准，例如光伏、芯片和微电子等产品。 目前全球主要有七大石英矿床，只有这些矿场满足芯片和高端产品的需求，而美国斯普鲁斯派恩矿，其硅含量达到了4N8等级，也就是99.998%，由于其品质高，加上矿脉数量大，一度垄断了全球90%的生产量。 排在美国之后的，就是挪威，其市场占有率约为5%左右。剩下才是俄罗斯、澳大利亚和加拿大等国。 而中国由于境内优质石英矿比较稀少，最优质的石英矿位于湖北蕲春县西北20公里的横山镇，这个矿场被称为灵虬山脉石英矿，不过其纯度与国外一些优质矿脉还有很大的差距，只达到99.35%，连3N等级都未达到，只有2N，其存储量是387.5万吨。 而3N等级的石英矿，想用来制作芯片和高端产品，要经过一系列复杂的工艺剔除、提纯。要达到6N-9N之间（99.9999%-99.9999999%），不仅难度非常高，而且成本也非常大。 相对于别人一出来，就是4N，或者是4N以上的石英矿，中国在这方面有不少的劣势。因为中国最好的石英矿连3N等级都未达到。 中国想要制造芯片，至少需要4N及以上的石英砂。目前4N以上的优质石英矿，还是以海外采购为主，中国成立石英股份，主要采购巴西、俄罗斯、非洲、印度和美国等地区的矿产资源。而在特别时期，美国已经对我国在高端芯片制成上进行封锁，谁也不知道其他们什么时候会从原料上下手，那就从最根本上，断绝了中国发展半导体行业的可能性了，如果没有自己的优质石英矿，又如何谈突破呢？
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