中國(guó)粉體網(wǎng)訊  芯片是信息化的基礎(chǔ)原件,，在現(xiàn)代社會(huì)生活中占據(jù)重要的地位，手機(jī),、計(jì)算機(jī),、智能家用電器、交通工具,、軍事領(lǐng)域都離不開(kāi)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(fèi)電子產(chǎn)品,，包括智能手機(jī)、冰箱和微波爐,。

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汽車缺“芯”

美國(guó)伯恩斯坦研究公司預(yù)計(jì),，2021年全球范圍內(nèi)的汽車芯片短缺將造成多達(dá)450萬(wàn)輛汽車產(chǎn)量的損失，相當(dāng)于全球汽車年產(chǎn)量的近5%,。

疫情期間消費(fèi)類電子產(chǎn)品需求旺盛

由于去年疫情沖擊,，在家辦公一時(shí)成為“新時(shí)尚”，電腦,、平板等消費(fèi)電子產(chǎn)品的使用量增加,，芯片的需求量也同時(shí)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(kāi)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(guó),、挪威、澳大利亞,、俄羅斯,、毛里塔尼亞、中國(guó),、加拿大等7個(gè)國(guó)家,。

美國(guó)

·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(guó)北卡羅來(lái)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(zhǎng)石,、鉀長(zhǎng)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(jī)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(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)甚至是唯一的來(lái)源地,。2009年BBC稱此地為“地球上最具戰(zhàn)略價(jià)值的平方英畝”。

·博維爾礦床

博維爾礦位于愛(ài)達(dá)荷州北部拉塔縣博維爾鎮(zhèn),。經(jīng)電子探針?lè)治�,，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(gè)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(dá)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(dá)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(yùn)動(dòng)影響,，石英晶體普遍強(qiáng)烈重結(jié)晶，流體包裹體廣泛發(fā)育,，白云母,、鉀長(zhǎng)石、方解石等固體包裹體也較為常見(jiàn)。

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(cè)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(jiǎn)單機(jī)械提純后,，純度即可達(dá)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(dá)99.99%以上,。

目前，糖袋山礦床尚未開(kāi)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(kāi)采,；礦石原料SiO₂純度達(dá)99.99%以上,，使其開(kāi)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(guò)程與燈塔礦床類似,。白泉脈石英產(chǎn)于志留紀(jì)－泥盆紀(jì)的黑云母花崗閃長(zhǎng)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?jī)?yōu)異,，原料SiO₂純度達(dá)99.99%以上，高純石英的推斷資源量150萬(wàn)噸；石英山礦石原料純度大于99.5%,，符合JORC標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)測(cè)高純石英資源量1400萬(wàn)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(jì)淘金熱開(kāi)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?jī)?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(jī)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(dá)99.995%。

俄羅斯

·克什特姆礦床

克什特姆礦床位于俄羅斯車?yán)镅刨e斯克州的克什特姆市,，東南距離車?yán)镅刨e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(zhǎng)石,、云母、碳酸鹽,、鋯石,、獨(dú)居石等。礦區(qū)總長(zhǎng)15km,，寬1～3km,，面積20km²，石英儲(chǔ)量136萬(wàn)噸,。用作高純石英原料的主礦體為175號(hào)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J(rèn)ORC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)175號(hào)脈進(jìn)行儲(chǔ)量評(píng)估,，顯示該礦體高純石英原料礦儲(chǔ)量超過(guò)50萬(wàn)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(kù)斯奧伊卡3個(gè)礦區(qū)組成,。嘟嘟礦區(qū)資源量最大,。根據(jù)2014年3個(gè)礦區(qū)的勘探報(bào)告，可用作高純石英的資源量為33萬(wàn)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(yuǎn)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(wàn)噸,，但因缺少鉆孔驗(yàn)證和測(cè)試分析以及必備的選礦實(shí)驗(yàn),，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(cè),，純度和質(zhì)量可達(dá)IOTA4標(biāo)準(zhǔn)。

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(zhǎng)巖,、花崗片麻巖,。加拿大PLA公司對(duì)礦區(qū)的典型礦脈進(jìn)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(lái)生產(chǎn)光伏石英坩堝。

中國(guó)

·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(zhǎng)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(huì)401隊(duì)于1971～1973年對(duì)礦床進(jìn)行勘探,，發(fā)現(xiàn)6條脈石英礦體，共提交脈石英儲(chǔ)量387.4萬(wàn)噸(湖北省基本建設(shè)委員會(huì)四〇一隊(duì),，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(kāi)采,，其設(shè)計(jì)礦山規(guī)模為年采1.5萬(wàn)噸礦石,。

資料來(lái)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(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/茜茜）

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