Siliziumdioxid in Elektronikqualität mit einer Reinheit von über 99,99 %: Detaillierte Analyse der globalen und nationalen Märkte, Anwendungen und Perspektiven
Hochreines Siliziumdioxid (SiO₂ ≥ 99,99 %) in elektronischer Qualität ist ein Kernmaterial für strategische Branchen wie Halbleiter, Photovoltaik und Glasfaserkommunikation. Seine Reinheit, Verunreinigungskontrolle und physikalischen Eigenschaften wirken sich direkt auf die Leistung nachgelagerter Produkte aus. Im Folgenden finden Sie eine eingehende Analyse aus vier Aspekten: die aktuelle Situation der globalen und inländischen Märkte, Kernanwendungen, zukünftige Trends und Herausforderungen.
I. Aktuelle Situation der globalen und inländischen Märkte
Internationale Standards und Wettbewerbslandschaft
- Technische Standards: Im internationalen High-End-Markt liegt der Maßstab bei SiO₂ ≥ 99,995 % (4N5) und der Verunreinigungsgehalt beträgt weniger als 50 μg/g. Die Anforderungen für die Halbleiterqualität sind sogar noch höher (4N8 - 5N).
- Monopolmuster: Covia (ehemals Sibelco in den USA) dominiert das weltweite Angebot. Seine Produkte der IOTA-Serie machen mehr als 70 % des Marktanteils im Halbleiterbereich aus, mit extrem hohen technischen Hürden, wie ultrareiner Reinigung und Kontrolle der Partikelmorphologie.
- Inländischer Fortschritt: Die Lokalisierungsrate von hochreinem Quarzsand der Güteklasse 4N5 hat mehr als 60 % erreicht (Unternehmen wie Jiangsu Pacific Quartz Co., Ltd.), aber die Güteklasse 4N8 – 5N ist immer noch stark von Importen abhängig (Importe machen mehr als 90 % aus). Das sphärische Silica-Mikropulver von Lianrui New Materials, das für Chipverpackungen verwendet wird, hat das Monopol von Denka in Japan gebrochen und sein weltweiter Marktanteil ist bis 2023 auf 15 % gestiegen.
II. Kernanwendungsfelder und Nachfragetreiber
Halbleiter und Elektronik (45 %)
- Waferherstellung: Wird als Träger für Fotolack und CMP-Polierlösung verwendet. Die Nachfrage nach 12-Zoll-Siliziumwafern ist stark gestiegen. Die inländische monatliche Produktionskapazität hat 800.000 Stück erreicht und wird voraussichtlich im Jahr 2025 die 2-Millionen-Marke überschreiten.
- Fortschrittliche Verpackung: Sphärisches Silizium-Mikropulver wird in Epoxidformmasse (EMC) gefüllt, wodurch der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) auf unter 3 ppm/°C reduziert wird und die Anforderungen von HBM (High Bandwidth Memory) und KI-Chips erfüllt werden.
- Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitssubstrate: Silizium-Mikropulver mit niedrigem Dk/Df (Dielektrizitätskonstante/Verlustfaktor) wird für Leiterplatten von 5G-Basisstationen und Servern verwendet. Die Marktgröße wird von 2023 bis 2030 jährlich um 12 % zunehmen.
- Biomedizin: Poröse Kieselgel-Mikrokügelchen werden als chromatographische Füllmaterialien verwendet, mit einer Substitutionsrate im Inland von weniger als 10 %.
- Optik und Luft- und Raumfahrt: Für Laserlinsen und Satellitenlinsen im tiefen Ultraviolettbereich wird hochreines Quarzglas mit einer Lichtdurchlässigkeit von > 99,99 % verwendet.
III. Zukünftige Trends und Wachstumstreiber
Nachfrageausbruchspunkte
- Fortschrittliche Verpackung: 3D-Verpackungen und Chiplet-Technologie werden die Nachfrage nach sphärischem Silizium-Mikropulver ankurbeln. Der weltweite Markt wird voraussichtlich im Jahr 2028 430.000 Tonnen erreichen (mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,5 %).
- KI und Hochgeschwindigkeits-Computing: Die Nachfrage nach Silica-Mikropulver mit extrem geringen Verlusten (Df ≤ 0,001) ist stark angestiegen. Der Stückpreis liegt bei über 50.000 Yuan pro Tonne, was einem Aufschlag von 300 % gegenüber gewöhnlichen Produkten entspricht.
- Reinigungsprozess: Das chemische Syntheseverfahren (Tetrachlorsilizium-Dampfabscheidung) ersetzt das traditionelle Verfahren zur Mineralreinigung und erreicht eine Reinheit bis zum 6N-Niveau und die Kosten sind um 30 % niedriger.
- Morphologiekontrolle: Durchbrüche bei der Sphäroidisierung im Nanomaßstab (Partikelgröße ≤ 0,5 μm) und Monodispersitätstechnologien (CV-Wert < 3 %), die für Prozesse unter 3 nm geeignet sind.
- Politische Unterstützung: Es wurde in den Schlüsselmaterialkatalog von „Made in China 2025“ aufgenommen. Der Preis für inländische Halbleiterprodukte ist 20 bis 30 Prozent niedriger als der für importierte Produkte.
- Kapazitätserweiterung: Lianrui New Materials plant, im Jahr 2025 eine Produktionskapazität für sphärisches Pulver von 60.000 Tonnen pro Jahr zu erreichen und damit 15 % des weltweiten Marktanteils zu erobern.
IV. Wesentliche Herausforderungen und Risiken
Ressourcenengpässe: Die weltweiten Reserven an hochreinem Quarzerz betragen weniger als 10 Millionen Tonnen, und China macht nur 15 % davon aus. Der Energieverbrauch für die Reinigung beträgt bis zu 2000 kWh/Tonne.
Internationaler Wettbewerb: Patentbarrieren von Unternehmen in Europa, Amerika und Japan, wie etwa das Patent von Covia für „Hochtemperatur-Chlorreinigung“, begrenzen die Verbreitung der Technologie.
Technische Lücke: Der Gehalt an Metallverunreinigungen (wie Al und Fe) in inländischen Produkten der Güteklasse 4N8 ist immer noch 50 % – 100 % höher als der in importierten Produkten.
Abschluss
Hochreines Siliziumdioxid in elektronischer Qualität ist ein „Engpass“-Material und eine strategische Ressource. Der globale Markt wird in den nächsten fünf Jahren eine Wachstumsrate von über 10 % aufweisen. Inländische Unternehmen müssen sich auf die Optimierung des Reinigungsprozesses konzentrieren (z. B. Kostensenkung durch biologische Auslaugungsmethoden), Durchbrüche bei High-End-Anwendungen erzielen (Domestizierte Halbleiterqualität) und die Integration der industriellen Kette beschleunigen (z. B. Integration von Quarzerz, Reinigung und Tiefenverarbeitung), um in den Wellen der KI und neuer Energie eine zentrale Position einzunehmen.