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拥“砂”为王,石英坩埚真的缺吗?

作者: | 发布日期: 2022 年 11 月 22 日 10:26 | 分类: 分析评论

高纯石英砂的重要性

石英坩埚是硅片生产环节中的关键耗材,其质量对直拉单晶硅片影响重大

石英坩埚是单晶炉内装放高温硅熔液的器皿,作为硅片生产环节中的关键耗材,其质量对直拉单晶硅片影响重大。石英坩埚变形后,凸出部分会与导流筒发生碰撞,影响拉晶成晶率和硅片质量。石英坩埚析晶时,容易破坏坩埚内壁原有的涂层,导致杂质混入硅溶液中,影响直拉晶体的生长和硅片质量。此外,当析晶达到一定厚度时,会引起石英坩埚的变形、破裂,降低石英坩埚的使用寿命。

石英坩埚质量的核心在于原材料高纯石英砂,石英坩埚各层对石英砂品质有一定要求

高纯石英砂是石英坩埚的核心原材料,对石英坩埚的质量影响重大,主要体现在纯度、气液包裹体、粒度分布、一致性等方面。石英坩埚具有透明层(内层)、涂层(中层)和不透明层(外层)三层结构,内层与硅溶液直接接触,对高纯石英砂的高纯、低铝、低碱、抗析晶的要求比较高,主要依赖进口高纯石英砂;外层主要用于散热,虽不直接与硅溶液接触,但对石英砂的质量也有一定要求,如果外层杂质比较多,在300-400小时的拉晶过程中,杂质有足够的时间迁移到内层,与硅溶液接触,进而影响长晶和硅棒质量。在当前高纯石英砂紧缺的情况下,中外层一般使用国产高纯石英砂,有的企业甚至会在内层掺杂一定比例的国产高纯石英砂。

石英坩埚

高纯石英砂的稀缺性

全球高纯石英原料矿资源高度集中且极为稀缺

生产高纯石英砂需要同时具备高品质石英矿源和先进的提纯技术。目前,全球高纯石英砂矿源高度集中且极为稀缺,矿床主要分布在美国、挪威、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、印度、中国等地,且部分矿床处于勘探状态。

石英坩埚

从高纯石英砂原矿储量来看,2019年全球高纯石英砂原矿储量7287万吨。巴西储量2111万吨,占比29%,但受制与基础设施和矿石质量,出口量较小;美国储量1822万吨,占比25%,拥有全球最佳的石英矿源——Spruce Pine矿区,垄断了全球90%以上的高纯石英砂供给量;加拿大储量1000万吨,占比14%;中国储量685万吨,矿石类型主要为脉石英和水晶,水晶矿石储量仅有0.69万吨。

石英坩埚

高纯石英砂生产工艺复杂、优质矿源稀缺,行业出现高度垄断格局

高纯石英砂对SiO2原材料纯度要求极高,国际公认的高纯石英砂是以美国尤尼明IOTA-CG为标准,其中,SiO2含量≥99.9%。高纯石英砂的纯度主要取决于矿源品质以及提纯技术,但由于优质矿源稀缺,矿石杂质含量高,提纯技术壁垒高,高纯石英砂行业出现高度垄断格局。目前全球只有美国尤尼明、挪威TQC以及石英股份具备规模化量产能力。其中,美国尤尼明和挪威TQC共同开采美国北卡罗莱纳州的Spruce Pine矿区,该矿区属于白岗岩型高纯石英矿,矿源纯度高,杂质含量低,资源储量大;而石英股份作为国内生产高纯石英砂的龙头企业,主要依赖进口印度、挪威、美国等地的矿石。

石英坩埚

石英坩埚供给相对分散,龙头硅片企业绑定供应商

目前,石英坩埚供给相对分散,国内主要的坩埚供应商有欧晶科技、晶盛机电、江阴龙源、宁夏晶隆、江西中昱等。为确保坩埚供给,龙头硅片企业纷纷与石英坩埚供应商绑定,形成长期合作关系。欧晶科技、晶盛机电、龙源石英是TCL中环石英坩埚的供应商之一,宁夏晶隆、华品石英与隆基绿能绑定,江西中昱为晶科能源、高景太阳能供应石英坩埚,晶澳太阳能则拥有自己的石英坩埚子公司。

石英坩埚

高纯石英砂具备一定溢价空间

目前,石英坩埚的原材料高纯石英砂紧缺,海外高品质内层砂使用比例存在技术下线,海外石英砂厂商暂无扩产计划,国内高纯石英砂的扩产周期较长。硅片龙头拥有长期稳定规模化的交付能力,长期锁定海外石英砂以确保供应,具备一定的品质、成本优势,而二线厂商存在一定的石英坩埚供应紧缺风险。

进口石英砂紧缺会使硅片厂商逐步降低内层砂的使用比例,进而影响拉晶成晶率、硅片质量以及石英坩埚的使用寿命,导致非硅成本占比提升。2023年,随着硅料产能的释放,硅料环节利润有望向下游转移,而高纯石英砂在单晶硅片的成本中占比较低,价格敏感系数比较小,行业对其容忍度比较高,具备一定溢价空间。

石英坩埚

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