Dwutlenek krzemu klasy elektronicznej o czystości ponad 99,99%: dogłębna analiza rynków globalnych i krajowych, zastosowań i perspektyw
Dwutlenek krzemu o wysokiej czystości klasy elektronicznej (SiO₂ ≥ 99,99%) jest podstawowym materiałem dla strategicznych gałęzi przemysłu, takich jak półprzewodniki, fotowoltaika i komunikacja światłowodowa. Jego czystość, kontrola zanieczyszczeń i właściwości fizyczne bezpośrednio wpływają na wydajność produktów downstream. Poniżej przedstawiono dogłębną analizę z czterech aspektów: obecnej sytuacji na rynkach globalnych i krajowych, podstawowych zastosowań, przyszłych trendów i wyzwań.
I. Aktualna sytuacja na rynkach światowych i krajowych
Międzynarodowe standardy i krajobraz konkurencji
- Normy techniczne: Na międzynarodowym rynku high-end punktem odniesienia jest SiO₂ ≥ 99,995% (4N5), a zawartość zanieczyszczeń wynosi mniej niż 50 μg/g. Wymagania dla klasy półprzewodnikowej są jeszcze wyższe (4N8 - 5N).
- Wzór monopolu: Covia (dawniej Sibelco w Stanach Zjednoczonych) dominuje w globalnej podaży. Jej produkty z serii IOTA stanowią ponad 70% udziału w rynku półprzewodników, z niezwykle wysokimi barierami technicznymi, takimi jak ultra-czysta oczyszczalność i kontrola morfologii cząstek.
- Postęp krajowy: Wskaźnik lokalizacji piasku kwarcowego o wysokiej czystości klasy 4N5 osiągnął ponad 60% (przedsiębiorstwa takie jak Jiangsu Pacific Quartz Co., Ltd.), ale klasa 4N8 - 5N nadal w dużym stopniu zależy od importu (import stanowi ponad 90%). Sferyczny mikroproszek krzemionkowy Lianrui New Materials, który jest stosowany do pakowania chipów, przełamał monopol Denka w Japonii, a jego globalny udział w rynku wzrósł do 15% w 2023 r.
II. Główne obszary zastosowań i czynniki popytu
Półprzewodniki i elektronika (stanowiące 45%)
- Produkcja płytek: Używane jako nośnik fotorezystu i roztworu do polerowania CMP. Popyt na 12-calowe płytki krzemowe gwałtownie wzrósł. Miesięczna zdolność produkcyjna w kraju osiągnęła 800 000 sztuk i oczekuje się, że w 2025 r. przekroczy 2 miliony sztuk.
- Zaawansowane pakowanie: Sferyczny mikroproszek krzemionkowy wypełniany jest mieszanką epoksydową (EMC), co zmniejsza współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) do wartości poniżej 3 ppm/°C, spełniając w ten sposób wymagania układów HBM (High Bandwidth Memory) i AI.
- Podłoża o wysokiej częstotliwości i dużej prędkości: Mikroproszek krzemionkowy o niskim współczynniku Dk/Df (stała dielektryczna/współczynnik strat) jest używany do płytek PCB stacji bazowych i serwerów 5G. Wielkość rynku będzie rosła o 12% rocznie od 2023 do 2030 r.
- Biomedycyna: Porowate mikrosfery żelu krzemionkowego stosowane jako materiały do pakowania chromatograficznego, ze stopą substytucji w kraju mniejszą niż 10%.
- Optyka i lotnictwo: Wysokiej czystości szkło kwarcowe jest stosowane w soczewkach laserowych głębokiego ultrafioletu i soczewkach satelitarnych, o przepuszczalności światła > 99,99%.
III. Przyszłe trendy i czynniki wzrostu
Punkty wybuchu popytu
- Zaawansowane pakowanie: pakowanie 3D i technologia Chiplet będą napędzać popyt na sferyczny mikroproszek krzemionkowy. Oczekuje się, że globalny rynek osiągnie 430 000 ton w 2028 r. (ze skumulowaną roczną stopą wzrostu 8,5%).
- Sztuczna inteligencja i szybkie obliczenia: popyt na mikroproszek krzemionkowy o ultraniskiej stratności (Df ≤ 0,001) gwałtownie wzrósł, a cena jednostkowa przekroczyła 50 000 juanów za tonę, co stanowi 300% wzrost w porównaniu do zwykłych produktów.
- Proces oczyszczania: Metoda syntezy chemicznej (osadzanie z fazy gazowej tetrachlorokrzemu) zastąpi tradycyjną metodę oczyszczania minerałów, zapewniając czystość dochodzącą do poziomu 6N i redukcję kosztów o 30%.
- Kontrola morfologii: Przełomy w technologiach sferoidyzacji nanoskalowej (rozmiar cząstek ≤ 0,5 μm) i monodyspersyjności (wartość CV < 3%), które nadają się do procesów poniżej 3 nm.
- Wsparcie polityki: Zostało uwzględnione w katalogu kluczowych materiałów „Made in China 2025”. Cena krajowych produktów klasy półprzewodnikowej jest o 20% - 30% niższa od ceny produktów importowanych.
- Rozszerzenie zdolności produkcyjnych: Lianrui New Materials planuje osiągnąć zdolność produkcyjną 60 000 ton proszku sferycznego rocznie do 2025 r., co pozwoli na przejęcie 15% udziałów w światowym rynku.
IV. Kluczowe wyzwania i ryzyka
Wąskie gardła w zasobach: Globalne rezerwy rudy kwarcowej o wysokiej czystości wynoszą mniej niż 10 milionów ton, z czego na Chiny przypada zaledwie 15%. Zużycie energii na oczyszczanie wynosi aż 2000 kWh/tonę.
Konkurencja międzynarodowa: Bariery patentowe przedsiębiorstw w Europie, Ameryce i Japonii, takie jak patent firmy Covia na „oczyszczanie przez chlorowanie w wysokiej temperaturze”, ograniczają upowszechnianie się technologii.
Luka techniczna: Zawartość zanieczyszczeń metalicznych (takich jak Al i Fe) w krajowych produktach klasy 4N8 jest nadal o 50–100% wyższa niż w produktach importowanych.
Wniosek
Dwutlenek krzemu o wysokiej czystości klasy elektronicznej jest materiałem „wąskiego gardła” i strategicznym zasobem. Globalny rynek utrzyma tempo wzrostu na poziomie ponad 10% w ciągu najbliższych pięciu lat. Krajowe przedsiębiorstwa muszą skupić się na optymalizacji procesu oczyszczania (takiego jak obniżanie kosztów poprzez metody biologicznego ługowania), osiąganiu przełomów w zastosowaniach high-end (udomowienie klasy półprzewodnikowej) i przyspieszaniu integracji łańcucha przemysłowego (takiego jak integracja rudy kwarcowej, oczyszczanie i głębokie przetwarzanie), aby zająć centralną pozycję w falach sztucznej inteligencji i nowej energii.