中國粉體網(wǎng)訊  芯片是信息化的基礎(chǔ)原件，在現(xiàn)代社會生活中占據(jù)重要的地位，手機、計算機、智能家用電器、交通工具、軍事領(lǐng)域都離不開芯片。前不久，芯片出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，最初集中在汽車行業(yè)，然后逐步蔓延到其他許多消費電子產(chǎn)品，包括智能手機、冰箱和微波爐。

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

汽車缺“芯”

美國伯恩斯坦研究公司預(yù)計，2021年全球范圍內(nèi)的汽車芯片短缺將造成多達450萬輛汽車產(chǎn)量的損失，相當于全球汽車年產(chǎn)量的近5%。

疫情期間消費類電子產(chǎn)品需求旺盛

由于去年疫情沖擊，在家辦公一時成為“新時尚”，電腦、平板等消費電子產(chǎn)品的使用量增加，芯片的需求量也同時增加。

而芯片制造工藝步驟多且難度大，僅原料需求就面臨諸多難題。

硅是地殼內(nèi)第二豐富的元素，而脫氧后的硅砂（尤其是石英）最多包含25%的硅元素，以二氧化硅（SiO₂）的形式存在，這也是半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。 

芯片制造工藝流程

高純石英的產(chǎn)品分類與技術(shù)狀況

高純石英是集成電路、半導(dǎo)體芯片、光伏、光纖、新型玻璃等產(chǎn)業(yè)必不可少的關(guān)鍵材料，但能夠生產(chǎn)高純石英的礦床極為稀缺。

全球高純石英原料礦床分布

全球高純石英原料礦床

據(jù)王九一在全球高純石英原料礦的資源分布與開發(fā)現(xiàn)狀一文中介紹，全球高純石英原料礦床分布于美國、挪威、澳大利亞、俄羅斯、毛里塔尼亞、中國、加拿大等7個國家。

美國

·斯普魯斯派恩礦床

斯普魯斯派恩高純石英原料礦坐落于美國北卡羅來納州西部米切爾縣的斯普魯斯派恩鎮(zhèn)。礦石的主要造巖礦物為斜長石、鉀長石、石英、白云母，幾乎不含鎂鐵質(zhì)礦物。石英的雜質(zhì)元素含量極低，經(jīng)機械和化學(xué)提純后，制得的高純和超純石英主要用于半導(dǎo)體晶圓、精密光學(xué)玻璃以及光伏、照明等產(chǎn)業(yè)。

該礦供給了全球90%以上的高純石英砂需求量，在相當長時間內(nèi)甚至是唯一的來源地。2009年BBC稱此地為“地球上最具戰(zhàn)略價值的平方英畝”。

·博維爾礦床

博維爾礦位于愛達荷州北部拉塔縣博維爾鎮(zhèn)。經(jīng)電子探針分析，礦石中石英晶體的純度大于99.9%，Al₂O₃、Fe₂O₃含量均低于40×10^-6(I-Minerals，2014)。博維爾高純石英資源量巨大，采用傳統(tǒng)、類似斯普魯斯派恩礦的浮選提純工藝，即可生產(chǎn)高純石英砂，礦石的提純加工難度較低。

挪威 

·德拉格礦床

德拉格礦區(qū)地處挪威北部諾爾蘭郡廷斯菲尤爾峽灣(Tysfjord)西側(cè)的德拉格村附近，由分布在方圓5km²的數(shù)十個偉晶巖型的石英礦體組成。石英晶體純凈，粒徑平均6mm，流體和固體包裹體非常稀少，Al、Ti、Li、B等晶格雜質(zhì)元素均達到高純石英原料的質(zhì)量要求。

·內(nèi)索登礦床

內(nèi)索登礦位于挪威西南部的霍達蘭郡的克文赫拉德市(Kvinnherad)，礦石中的石英晶體較大，大小介于1μm～3cm之間，平均3mm；由于受加里東期之后構(gòu)造運動影響，石英晶體普遍強烈重結(jié)晶，流體包裹體廣泛發(fā)育，白云母、鉀長石、方解石等固體包裹體也較為常見。

澳大利亞

·燈塔礦床

礦床位于昆士蘭州北部的喬治敦區(qū)。礦床為熱液脈石英型，由東、西兩座狀似燈塔、高出地表約440m的石英山峰組成，因而得名燈塔礦床。礦石純凈、半透明或乳白色、塊狀，近直立狀充填于逆斷層中。經(jīng)ICP-OES測試，東、西礦體的礦石純度＞99.90%，主要雜質(zhì)元素Al、Ti、Fe、P、Ca等含量均較低，經(jīng)簡單機械提純后，純度即可達99.95%以上，證明燈塔礦床為優(yōu)質(zhì)的高純石英原料礦。

·糖袋山礦床

礦床位于喬治敦區(qū)，礦床為熱液脈石英型，呈北西－南東向充填在古元古代變質(zhì)巖系斷裂帶。礦石質(zhì)量極為優(yōu)質(zhì)，原位SiO₂純度可達99.99%以上。

目前，糖袋山礦床尚未開采和生產(chǎn)高純石英砂，但其探明和控制的資源量規(guī)�？捎^，可露天開采；礦石原料SiO₂純度達99.99%以上，使其開采和提純成本大大降低。

·白泉和石英山礦床

礦床均為熱液脈石英型，成礦過程與燈塔礦床類似。白泉脈石英產(chǎn)于志留紀－泥盆紀的黑云母花崗閃長巖中，石英山脈石英呈垂直筒狀產(chǎn)于元古宙艾恩斯利變質(zhì)巖系的黑云母片麻巖中。白泉礦的礦石質(zhì)量優(yōu)異，原料SiO₂純度達99.99%以上，高純石英的推斷資源量150萬噸；石英山礦石原料純度大于99.5%，符合JORC標準的預(yù)測高純石英資源量1400萬噸(Solar QuartzTechnologies，2016)，資源規(guī)模巨大。

·克雷西克礦床

礦床位于澳大利亞維多利亞州中南部的克雷西克區(qū)，東南距墨爾本市130km，南距巴拉臘特市20km。礦床為金礦尾礦型，由19世紀淘金熱開采金礦廢棄后的尾礦組成。礦石為尾礦中6～200mm的石英礫石，質(zhì)量優(yōu)異，雜質(zhì)元素含量低，尤其是B和P含量很低。經(jīng)澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)采用傳統(tǒng)機械和化學(xué)提純工藝處理后，制得的高純石英砂SiO2純度可達99.995%。

俄羅斯

·克什特姆礦床

克什特姆礦床位于俄羅斯車里雅賓斯克州的克什特姆市，東南距離車里雅賓斯克市100km。礦床為熱液脈石英型，賦存于上太古界烏法雷變質(zhì)雜巖系的片麻巖和混合巖中。脈石礦物主要有長石、云母、碳酸鹽、鋯石、獨居石等。礦區(qū)總長15km，寬1～3km，面積20km²，石英儲量136萬噸。用作高純石英原料的主礦體為175號脈，呈北東－南東向分布在卡拉巴什市(Karabash)西側(cè)。2014年，IMCMontan公司按照JORC標準對175號脈進行儲量評估，顯示該礦體高純石英原料礦儲量超過50萬噸。

·薩蘭保爾礦床

薩蘭保爾礦床地處俄羅斯?jié)h特－曼西自治區(qū)別列佐夫斯基區(qū)的西北緣，礦石半透明－透明狀，呈玻璃光澤；脈石礦物包含少量云母、方解石、綠泥石、磷灰石以及微量的黃鐵礦、榍石。礦床主要由嘟嘟、內(nèi)斯特舒爾和庫斯奧伊卡3個礦區(qū)組成。嘟嘟礦區(qū)資源量最大。根據(jù)2014年3個礦區(qū)的勘探報告，可用作高純石英的資源量為33萬噸。此外，在礦區(qū)范圍外發(fā)現(xiàn)有多條尚未勘探的石英脈，遠景資源量可能更為可觀。

毛里塔尼亞

·烏姆阿奎尼納礦床

礦床位于毛里塔尼亞西部的努瓦迪布灣省。礦床為熱液脈石英型，以巖墻脈狀侵入太古宙雷吉巴特地盾的花崗片麻巖和片巖中。礦石呈淺灰色的半透明狀、光滑透明狀，部分采樣礦石的SiO₂含量大于99.8%。地表出露的礦體表現(xiàn)為破碎的大塊脈石英礫石，其上覆蓋少量紅土。石英的推斷資源量500～1000萬噸，但因缺少鉆孔驗證和測試分析以及必備的選礦實驗，可用作高純石英原料的資源量不明。

·查米礦床

查米礦床位于努瓦迪布灣省東部，距烏姆阿奎尼納礦20km。礦床成因、礦石類型、圍巖、賦存特征與烏姆阿奎尼納礦類似，礦石SiO₂含量為98%～99.9%。部分礦石樣品經(jīng)安扎普蘭公司提純后檢測，純度和質(zhì)量可達IOTA4標準。

加拿大 

·約翰比茲高純石英原料礦

在加拿大魁北克省東南部約翰比茲灣的海岸帶，10條北東－南西向的熱液脈石英礦體出露地表，即約翰比茲高純石英原料礦。礦區(qū)西距圣皮埃爾港68km，距七島港300km。區(qū)內(nèi)主要有元古宙石英巖、輝長巖、花崗片麻巖。加拿大PLA公司對礦區(qū)的典型礦脈進行采樣，并委托安扎普蘭公司分析礦石質(zhì)量，結(jié)果顯示礦石的SiO₂含量為98.7%~99.6%，雜質(zhì)元素B和P的平均含量分別低于0.25×10^-6和0.2×10^-6，可用來生產(chǎn)光伏石英坩堝。

中國

·靈虬山脈石英礦

靈虬山脈石英礦位于蘄春縣西北約20km的橫車鎮(zhèn)，為熱液脈石英型，由硅質(zhì)熱液侵入太古宙大別山群紅安組的黑云母斜長片麻巖、花崗片麻巖和角閃巖而形成。湖北省基本建設(shè)委員會401隊于1971～1973年對礦床進行勘探，發(fā)現(xiàn)6條脈石英礦體，共提交脈石英儲量387.4萬噸(湖北省基本建設(shè)委員會四〇一隊，1972)。鉆孔取樣分析結(jié)果表明，礦石幾乎全由石英組成，晶體粒徑1～2mm，含微量黃鐵礦、白云母、絹云母、綠泥石、輝鉬礦等。礦石SiO₂純度＞99.35%，Al₂O₃＜0.22%，F(xiàn)e₂O₃＜0.02%。目前，湖北省蘄春縣靈虬山石英礦持有礦床的采礦權(quán)，露天開采，其設(shè)計礦山規(guī)模為年采1.5萬噸礦石。

資料來源：

恒基創(chuàng)投.圖解芯片制造工藝流程

王九一.全球高純石英原料礦的資源分布與開發(fā)現(xiàn)狀

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/茜茜）

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