Кварцевое стекло обладает превосходными механическими, термическими, оптическими и химическими свойствами и широко используется в полупроводниковой, аэрокосмической, оптической, оптической связи, фотоэлектрической и осветительной промышленности. Кварцевое стекло – это промышленное техническое стекло, состоящее из одного компонента кремнезема. Поскольку кремнезем представляет собой атомный кристалл, а Si-O представляет собой ковалентную связь, кварцевое стекло обладает высокой термостойкостью и стабильными химическими свойствами; Энергия химической связи между Si-O велика, а структура компактна, что обеспечивает кварцевому стеклу хорошие механические свойства и высокую устойчивость к давлению; Кроме того, кварцевое стекло имеет небольшую плотность. Между тем, микроструктура кварцевого стекла представляет собой простую сеть, состоящую из тетраэдрических структурных единиц диоксида кремния, с ближним порядком и дальним беспорядком, что делает его оптические свойства превосходными и высокой диэлектрической прочностью.
ПриложениеⅠ:Полупроводниковая промышленность
Кварцевое стекло – незаменимый материал для полупроводниковой промышленности
В процессе производства полупроводников изделия из кварцевого стекла в основном используются при производстве монокристаллического кремния и пластин. Все виды кварцевых компонентов и инструментов являются материалами, необходимыми для очистки, окисления, фотолитографии, травления, диффузии и других звеньев. Материалы из кварцевого стекла превращаются в изделия из кварцевого стекла, такие как печные трубы, рамы лодок, канавки, кольца, фланцы, колпаки, и продаются производителям полупроводникового оборудования. Кроме того, производители пластин также будут напрямую закупать соответствующие изделия из кварцевого стекла у производителей устройств. Содержание примесей и геометрические размеры изделий из кварцевого стекла напрямую влияют на производительность и эффективность производства устройств на интегральных схемах.
Изделия из кварцевого стекла, используемые в зонах с высокими температурами, требуют низкого содержания гидроксила и обычно изготавливаются методом электрической плавки; В зоне низких температур более целесообразно использовать газоплавкое кварцевое стекло; При производстве подложки маски чаще используют кварцевое стекло, полученное синтетическим методом с низким содержанием примесей и высоким коэффициентом пропускания.
（2） Мировой рынок полупроводников продолжает бурно развиваться: в 2021 году темпы роста достигнут рекордного уровня.
В 2021 году спрос мировой полупроводниковой промышленности будет высоким, а запасы пластин в мире будут дефицитными. Благодаря развитию таких новых отраслей, как 5G, бытовая электроника, Интернет вещей, искусственный интеллект и автоматическое вождение, популярность мирового рынка полупроводников продолжала расти. В отчете, опубликованном Американской ассоциацией полупроводниковой промышленности (SIA), показано, что объем мирового рынка полупроводников достигнет 555,9 млрд долларов США в 2021 году, что является рекордным показателем, увеличившись на 26,2% по сравнению с 440,4 млрд долларов США в 2020 году. В настоящее время Китай по-прежнему является крупнейшим рынком полупроводниковых приложений в мире с общим объемом продаж в 192,5 миллиарда долларов США в 2021 году, что на 27,1% больше, чем в прошлом году.
Процесс подготовки электронных информационных материалов обычно требует использования и потребления большого количества высококачественных материалов и изделий из кварцевого стекла. Ожидается, что в связи с непрерывным развитием индустрии электронной информации спрос на высококачественную продукцию из кварцевого стекла в полупроводниковой промышленности будет продолжать поддерживать высокие темпы роста.
ПриложениеⅡ:Аэрокосмическая промышленность
Кварцевое стекловолокно и композиты на основе кварцевого стекловолокна обладают превосходной термостойкостью, стойкостью к абляции, высокими пропускающими и электроизоляционными свойствами, которые широко используются в области аэрокосмического и морского оборудования. Крупнейшие страны мира ускоряют развитие новых стратегических аэрокосмических отраслей. В этом контексте масштабы применения кварцевого стекловолокна и изделий из него в аэрокосмической области будут продолжать расширяться, открывая более широкое пространство для развития.
ПриложениеⅢ:Оптическая промышленность
Материал из синтетического кварцевого стекла используется в качестве линз и призм в высококачественном оптическом поле, TFT-ЖК-дисплее высокой четкости и материале подложки фотомаски для ИС. Благодаря быстрому росту высокотехнологичной промышленности, индустрия оптических приборов в последние годы сохранила относительно хорошую тенденцию роста. Благодаря ускоренному развитию 5G, технологии AIoT и глобальному цифровому процессу проникновение продуктов бытовой электроники продолжает расти, новые сценарии и приложения способствуют диверсифицированной разработке ИТ-продуктов, а быстрый рост рынка транспортных средств на новой энергии стимулирует непрерывную рост спроса на дисплейные панели. В 2021 году объёмы производства и объемы производства мировой индустрии новых дисплеев достигли нового максимума. По актуальным данным, глобальная стоимость производства новой дисплейной панели в 2021 году составит около 150 миллиардов долларов.
ПриложениеⅣ:Индустрия оптической связи
Стержень ручки из кварцевого стекла используется в качестве вспомогательного материала при осаждении и спекании заготовок оптического волокна и волочении оптического волокна в области оптической связи. В 2022 году развитие мировой индустрии связи продемонстрирует положительную тенденцию, а охват строительства и популяризация применения новой информационной инфраструктуры, такой как 5G и гигабитная оптическая сеть, будут всемерно ускоряться.
Для доступа и возврата базовых станций 5G необходимы ресурсы оптоволокна. Оптическое волокно и кабель являются важным краеугольным камнем сети передачи информации 5G. Планомерный прогресс строительства сети 5G привел к увеличению рынка оптического волокна и будет продолжать способствовать развитию рынка оптического волокна. Быстрое развитие индустрии оптической связи будет способствовать постоянному увеличению спроса на оптическое волокно и кабель, что будет способствовать развитию промышленности по производству кварцевого стекла.
Рынок кварцевого стекла
Полупроводниковая промышленность является основной областью применения материалов из кварцевого стекла, а другие области в основном включают фотоэлектрическую, оптоволоконную связь и источники электрического света. С точки зрения темпов роста, полупроводниковая и фотоэлектрическая промышленность в настоящее время являются основными двигателями роста рынка кварцевого стекла, и ожидается, что в будущем их доля будет продолжать расти.
По данным Ассоциации кварцевого промышленного стекла, кварцевое оборудование, кварцевая подложка и кварцевое стекло (включая тигель) занимают соответственно около 40%, 30% и 30% в области полупроводников. По данным американского научно-исследовательского института электронных материалов Techcet, 90% мирового кварцевого сырья высокой чистоты ежегодно используется в электронной промышленности. В 2022 году объем мирового рынка полупроводниковых материалов из кварцевого стекла достигнет около 3 миллиардов долларов США.
