在5G通信、人工智能及新能源汽车等新兴产业对先进制程芯片需求激增的背景下，半导体制造环节对关键材料的性能要求持续提升。

作为扩散炉与化学气相沉积（CVD）工艺的核心耗材，半导体用石英棒市场迎来结构性增长机遇。据QYR（恒州博智）最新数据显示，2024年全球半导体用石英棒市场规模达2.05亿美元，预计至2031年将攀升至3.44亿美元，期间年复合增长率（CAGR）达8.3%（2025-2031）。这一增长主要受台积电3nm制程量产、三星2nm技术攻关等先进工艺扩产计划推动，进而对石英部件的热稳定性、化学纯度提出更高要求。

一、技术路线与市场竞争格局

半导体用石英棒按工艺可分为熔融石英与合成石英两大类。其中，合成石英凭借99.9999%（6N级）以上的超高纯度，在12英寸晶圆制造中占据主导地位，2024年市占率达68%，较2020年提升12个百分点。典型案例显示，Shin-Etsu Chemical开发的FS系列合成石英棒，通过等离子体化学气相沉积（PCVD）技术，将金属杂质含量控制在0.1ppb以下，已应用于英特尔18A制程的扩散炉部件。

从区域竞争看，日本与中国大陆形成"双核驱动"格局，合计占据82%的市场份额。日本企业凭借材料科学积淀，在高端合成石英领域保持领先，Shin-Etsu、Tosoh Quartz Corporation两家企业即占据全球45%的份额。中国大陆企业则通过成本优势与产能扩张实现突围，石英股份2024年投产的年产500吨高纯石英项目，使其在全球熔融石英市场的占有率提升至18%。

二、产品迭代趋势与技术瓶颈

下游制程升级推动石英棒向"两极化"发展：一方面，12英寸晶圆厂扩产带动大尺寸产品需求，直径300mm以上的石英环、石英舟用量年均增长15%；另一方面，特殊应用场景催生定制化需求，如极紫外光刻（EUV）工艺所需的低热膨胀系数石英部件，其定制化比例已达30%。技术难点方面，合成石英生产面临两个核心挑战：其一，原料四氯化硅的提纯工艺，当前国内企业产品纯度较日本企业低1-2个数量级；其二，大尺寸石英部件的热均匀性控制，直径300mm石英环的厚度公差需控制在±0.1mm以内。

政策层面，2024年6月工信部发布的《半导体材料创新发展行动计划》明确提出，到2025年国产半导体石英材料自给率需提升至40%。典型项目显示，中科院上海光机所与菲利华联合开发的电熔法合成石英技术，将生产周期从传统气熔法的30天缩短至7天，能耗降低60%。

三、区域市场差异与增长动能

北美市场（12%市占率）受惠于英特尔、台积电美国工厂建设，2024年二季度进口量同比增长22%。欧洲市场（8%市占率）则呈现"高端化"特征，德国Raesch Quarz (Germany) GmbH开发的辐射加热石英管，在碳化硅外延生长设备中实现98.5%的热效率，单价较普通产品高3倍。

中国市场增速领先全球（CAGR 10.5%），其增长逻辑呈现"政策驱动+进口替代"双重特征。2024年5月大基金三期对石英材料企业的投资额达12亿元，重点支持12英寸晶圆用石英部件研发。本土企业突破显著，长飞石英开发的掺钛石英棒，将光刻机用掩模版的透光率提升至99.9%，已进入上海微电子供应链体系。

四、应用场景拓展与产业链重构

晶圆制造环节仍是最大应用领域（占比75%），其需求特征呈现从8英寸向12英寸、从硅基向化合物半导体转变的趋势。典型案例显示，CoorsTek为Wolfspeed开发的碳化硅外延炉用石英部件，通过优化热应力分布设计，使设备使用寿命从2000小时延长至5000小时。封装测试环节（20%占比）则更关注部件的洁净度，贺利氏开发的超低颗粒石英舟，将单位面积颗粒数控制在0.3个/cm²以下，满足车规级芯片封装要求。

产业链整合方面，上游原料企业加速向下延伸。2024年3月，石英股份收购德国Kematek公司，获取高纯度石英砂提纯技术，形成从原料到制品的完整产业链。下游设备商则通过战略合作锁定供应，ASML与Shin-Etsu签订的5年独家供货协议，即涵盖EUV光刻机所需特种石英部件。

五、未来趋势与战略建议

技术融合成为发展方向，AI驱动的缺陷检测系统将重塑质量管控体系。Momentive公司推出的SmartQuartz平台，通过机器视觉技术实现石英部件表面缺陷的实时识别，检测效率较人工提升5倍。绿色制造方面，菲利华开发的循环利用工艺，使石英废料的再生利用率达85%，单吨生产成本降低40%。

来源：石英石网