01
新矿入表
最近我国矿产资源又“上新”了：4月10日自然资源部发布公告称，经国务院批准，高纯石英矿正式成为我国第174号矿种。读者可能知道它与半导体联系紧密，但具体是用在半导体生产哪个环节？为什么说这是一次突破性的发现？
其实，以二氧化硅（SiO2）为主的石英无处不在——手腕带的“转运”水晶串、河道的沙子、沙滩的卵石、室内装修用的水泥、厨房的石英石台面等都是石英。
但自然界中，石英虽多，高纯石英矿却非常稀有，堪称超级“硅”族。
顾名思义，高纯石英矿自然纯度更高，这个纯度是指二氧化硅纯度不低于99.995%（业内也用4N5来表示，N代表纯度里有几个“9”）、杂质元素含量极低。
这次自然资源部在河南东秦岭、新疆阿勒泰等地区发现多处高纯石英矿，样品既有纯度4N5的高纯石英矿，也有纯度达到4N8级的，比我们以前发现的矿产质量要好很多。
02
无矿难出好砂
这里我们要区分一下“高纯石英砂”和“高纯石英矿”的区别。砂是一种提纯产品，它当然能从各等级石英矿中提取，这也是为什么我国能在低端、中端高纯石英砂上自给自足。
但是“歹竹难出好笋”，想从纯度不那么高的石英矿中提取出，能用于半导体、光伏这些高精尖技术行业的4N8级，乃至6N级的高端高纯石英砂几乎不可能。
提纯技术达不到是一方面，没有高端的高纯石英矿则是另一个问题。
目前，全球能生产高纯石英砂的企业不多，国内实现规模化生产的企业更是屈指可数。
美国尤尼明（Unimin）能在全球高端 （4N8及以上）石英砂市场一家独大，占比超九成，对高纯石英砂的价格拥有主导权，正是因为它拥有美国卡罗来纳州斯普鲁斯派恩矿山，这个高纯石英矿的开采权。
现在我们有了高质量的矿产，那就该研究一下它在半导体产业链上是干什么的，能给我们什么帮助。
03
“炼硅炉”短暂的一生
虽然制造芯片的原材料就是河边的沙子，但它其实是直接从普通任何一个石英砂中，经过大量工序都能提炼出来的原材料，跟我们说的高纯石英砂没什么关系。
高纯石英砂的主要作用并不是用来做硅原料的，而是用来“炼”它的。
单晶硅、多晶硅这种原石，要在高纯石英砂做的锅炉中炼化，这种锅炉的学名叫坩埚；这些普通石英矿石会变成熔融的硅液，接着通过铸定法或直拉法，造出多晶硅碇或单晶硅棒。
为什么一定要用极高纯度的高纯石英砂来做这个“炼硅炉”，是因为要保证后期作为芯片原材料的硅片的纯度，不能有太多杂质。
而且高纯石英坩埚还分为内层、中层、外层，越靠近内部纯度要求越高。中、外层石英砂已逐步实现国产替代，唯独内层还需依赖进口——这就是我们新发现的高纯石英矿的重要性所在。
这个坩埚也不是一个能用很久的部件，它其实是个标准消耗品。一个36寸石英坩埚大约重80公斤，要消耗高纯石英砂100公斤才能造出来一个，但使用寿命只有400小时，报废后又需要重新购置。
想实现商业化大规模开发，首要条件就是设立新矿种。对工业矿业来说，新矿种设立可以有力推动矿产勘探开采、矿业权设立及社会资本投入。例如国务院批准的172号新矿种页岩气，就推动了我国页岩气勘探开采迅速发展；批准天然气水合物（可燃冰）为173号新矿种，也有力推动了我国对这一新型能源的勘探开发。
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编辑｜张毅
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