中国粉体网讯 芯片是信息化的基础原件，在现代社会生活中占据重要的地位，手机、计算机、智能家用电器、交通工具、军事领域都离不开芯片。前不久，芯片出现短缺现象，最初集中在汽车行业，然后逐步蔓延到其他许多消费电子产品，包括智能手机、冰箱和微波炉。
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汽车缺“芯”
美国伯恩斯坦研究公司预计，2021年全球范围内的汽车芯片短缺将造成多达450万辆汽车产量的损失，相当于全球汽车年产量的近5%。
疫情期间消费类电子产品需求旺盛
由于去年疫情冲击，在家办公一时成为“新时尚”，电脑、平板等消费电子产品的使用量增加，芯片的需求量也同时增加。
而芯片制造工艺步骤多且难度大，仅原料需求就面临诸多难题。
硅是地壳内第二丰富的元素，而脱氧后的硅砂（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，这也是半导体制造产业的基础。
芯片制造工艺流程
高纯石英的产品分类与技术状况
高纯石英是集成电路、半导体芯片、光伏、光纤、新型玻璃等产业必不可少的关键材料，但能够生产高纯石英的矿床极为稀缺。
全球高纯石英原料矿床分布
全球高纯石英原料矿床
据王九一在全球高纯石英原料矿的资源分布与开发现状一文中介绍，全球高纯石英原料矿床分布于美国、挪威、澳大利亚、俄罗斯、毛里塔尼亚、中国、加拿大等7个国家。
美国
·斯普鲁斯派恩矿床
斯普鲁斯派恩高纯石英原料矿坐落于美国北卡罗来纳州西部米切尔县的斯普鲁斯派恩镇。矿石的主要造岩矿物为斜长石、钾长石、石英、白云母，几乎不含镁铁质矿物。石英的杂质元素含量极低，经机械和化学提纯后，制得的高纯和超纯石英主要用于半导体晶圆、精密光学玻璃以及光伏、照明等产业。
该矿供给了全球90%以上的高纯石英砂需求量，在相当长时间内甚至是唯一的来源地。2009年BBC称此地为“地球上最具战略价值的平方英亩”。
·博维尔矿床
博维尔矿位于爱达荷州北部拉塔县博维尔镇。经电子探针分析，矿石中石英晶体的纯度大于99.9%，Al2O3、Fe2O3含量均低于40×10-6(I-Minerals，2014)。博维尔高纯石英资源量巨大，采用传统、类似斯普鲁斯派恩矿的浮选提纯工艺，即可生产高纯石英砂，矿石的提纯加工难度较低。
挪威
·德拉格矿床
德拉格矿区地处挪威北部诺尔兰郡廷斯菲尤尔峡湾(Tysfjord)西侧的德拉格村附近，由分布在方圆5km2的数十个伟晶岩型的石英矿体组成。石英晶体纯净，粒径平均6mm，流体和固体包裹体非常稀少，Al、Ti、Li、B等晶格杂质元素均达到高纯石英原料的质量要求。
·内索登矿床
内索登矿位于挪威西南部的霍达兰郡的克文赫拉德市(Kvinnherad)，矿石中的石英晶体较大，大小介于1μm～3cm之间，平均3mm；由于受加里东期之后构造运动影响，石英晶体普遍强烈重结晶，流体包裹体广泛发育，白云母、钾长石、方解石等固体包裹体也较为常见。
澳大利亚
·灯塔矿床
矿床位于昆士兰州北部的乔治敦区。矿床为热液脉石英型，由东、西两座状似灯塔、高出地表约440m的石英山峰组成，因而得名灯塔矿床。矿石纯净、半透明或乳白色、块状，近直立状充填于逆断层中。经ICP-OES测试，东、西矿体的矿石纯度＞99.90%，主要杂质元素Al、Ti、Fe、P、Ca等含量均较低，经简单机械提纯后，纯度即可达99.95%以上，证明灯塔矿床为优质的高纯石英原料矿。
·糖袋山矿床
矿床位于乔治敦区，矿床为热液脉石英型，呈北西－南东向充填在古元古代变质岩系断裂带。矿石质量极为优质，原位SiO2纯度可达99.99%以上。
目前，糖袋山矿床尚未开采和生产高纯石英砂，但其探明和控制的资源量规模可观，可露天开采；矿石原料SiO2纯度达99.99%以上，使其开采和提纯成本大大降低。
·白泉和石英山矿床
矿床均为热液脉石英型，成矿过程与灯塔矿床类似。白泉脉石英产于志留纪－泥盆纪的黑云母花岗闪长岩中，石英山脉石英呈垂直筒状产于元古宙艾恩斯利变质岩系的黑云母片麻岩中。白泉矿的矿石质量优异，原料SiO2纯度达99.99%以上，高纯石英的推断资源量150万吨；石英山矿石原料纯度大于99.5%，符合JORC标准的预测高纯石英资源量1400万吨(Solar QuartzTechnologies，2016)，资源规模巨大。
·克雷西克矿床
矿床位于澳大利亚维多利亚州中南部的克雷西克区，东南距墨尔本市130km，南距巴拉腊特市20km。矿床为金矿尾矿型，由19世纪淘金热开采金矿废弃后的尾矿组成。矿石为尾矿中6～200mm的石英砾石，质量优异，杂质元素含量低，尤其是B和P含量很低。经澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)采用传统机械和化学提纯工艺处理后，制得的高纯石英砂SiO2纯度可达99.995%。
俄罗斯
·克什特姆矿床
克什特姆矿床位于俄罗斯车里雅宾斯克州的克什特姆市，东南距离车里雅宾斯克市100km。矿床为热液脉石英型，赋存于上太古界乌法雷变质杂岩系的片麻岩和混合岩中。脉石矿物主要有长石、云母、碳酸盐、锆石、独居石等。矿区总长15km，宽1～3km，面积20km2，石英储量136万吨。用作高纯石英原料的主矿体为175号脉，呈北东－南东向分布在卡拉巴什市(Karabash)西侧。2014年，IMCMontan公司按照JORC标准对175号脉进行储量评估，显示该矿体高纯石英原料矿储量超过50万吨。
·萨兰保尔矿床
萨兰保尔矿床地处俄罗斯汉特－曼西自治区别列佐夫斯基区的西北缘，矿石半透明－透明状，呈玻璃光泽；脉石矿物包含少量云母、方解石、绿泥石、磷灰石以及微量的黄铁矿、榍石。矿床主要由嘟嘟、内斯特舒尔和库斯奥伊卡3个矿区组成。嘟嘟矿区资源量最大。根据2014年3个矿区的勘探报告，可用作高纯石英的资源量为33万吨。此外，在矿区范围外发现有多条尚未勘探的石英脉，远景资源量可能更为可观。
毛里塔尼亚
·乌姆阿奎尼纳矿床
矿床位于毛里塔尼亚西部的努瓦迪布湾省。矿床为热液脉石英型，以岩墙脉状侵入太古宙雷吉巴特地盾的花岗片麻岩和片岩中。矿石呈浅灰色的半透明状、光滑透明状，部分采样矿石的SiO2含量大于99.8%。地表出露的矿体表现为破碎的大块脉石英砾石，其上覆盖少量红土。石英的推断资源量500～1000万吨，但因缺少钻孔验证和测试分析以及必备的选矿实验，可用作高纯石英原料的资源量不明。
·查米矿床
查米矿床位于努瓦迪布湾省东部，距乌姆阿奎尼纳矿20km。矿床成因、矿石类型、围岩、赋存特征与乌姆阿奎尼纳矿类似，矿石SiO2含量为98%～99.9%。部分矿石样品经安扎普兰公司提纯后检测，纯度和质量可达IOTA4标准。
加拿大
·约翰比兹高纯石英原料矿
在加拿大魁北克省东南部约翰比兹湾的海岸带，10条北东－南西向的热液脉石英矿体出露地表，即约翰比兹高纯石英原料矿。矿区西距圣皮埃尔港68km，距七岛港300km。区内主要有元古宙石英岩、辉长岩、花岗片麻岩。加拿大PLA公司对矿区的典型矿脉进行采样，并委托安扎普兰公司分析矿石质量，结果显示矿石的SiO2含量为98.7%~99.6%，杂质元素B和P的平均含量分别低于0.25×10-6和0.2×10-6，可用来生产光伏石英坩埚。
中国
·灵虬山脉石英矿
灵虬山脉石英矿位于蕲春县西北约20km的横车镇，为热液脉石英型，由硅质热液侵入太古宙大别山群红安组的黑云母斜长片麻岩、花岗片麻岩和角闪岩而形成。湖北省基本建设委员会401队于1971～1973年对矿床进行勘探，发现6条脉石英矿体，共提交脉石英储量387.4万吨(湖北省基本建设委员会四〇一队，1972)。钻孔取样分析结果表明，矿石几乎全由石英组成，晶体粒径1～2mm，含微量黄铁矿、白云母、绢云母、绿泥石、辉钼矿等。矿石SiO2纯度＞99.35%，Al2O3＜0.22%，Fe2O3＜0.02%。目前，湖北省蕲春县灵虬山石英矿持有矿床的采矿权，露天开采，其设计矿山规模为年采1.5万吨矿石。
资料来源：
恒基创投.图解芯片制造工艺流程
王九一.全球高纯石英原料矿的资源分布与开发现状
（中国粉体网编辑整理/茜茜）
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