中国高纯石英供应商江苏太平洋石英(Pacific Quartz)在半导体材料国产化上取得新进展:其高纯石英产品已通过一家中国DRAM制造商的认证,可用于300毫米晶圆生产。此前,该公司自2019至2020年起已向泛林研究(Lam Research)和东京电子(Tokyo Electron)等领先芯片设备商供应超高纯石英耗材,包括LPCVD扩散管、晶圆舟、石英锭、石英板和高纯石英管。

据主持人TP Huang在其China Tech Talk播客中的分析,这家通过认证的DRAM制造商很可能是长鑫存储(CXMT)。若属实,这意味着一套从太平洋石英提纯的高纯石英砂,到加工成半导体炉管材料,再进入DRAM晶圆厂的国内供应链已初步成形。

不过,这一突破的适用范围需要厘清。太平洋石英的组件用于硅片制成之后的半导体生产设备环节,其纯度通常在4N5至5N(约99.995%至99.999% SiO₂)之间,足以满足工艺设备的需求。而真正决定芯片地基的硅锭,必须在由高纯熔融石英制成的坩埚中生长,这类坩埚要求超过99.999%(5N+)的SiO₂纯度,且对单个关键污染物的限制更为严苛。

目前,能够稳定供应这种坩埚级高纯石英的,只有位于美国北卡罗来纳州Spruce PineSibelcoThe Quartz Corp.,以及俄罗斯的Russian Quartz LLC(后者仅能提供有限产量)。中国厂商尚无法生产足以生长9N至11N纯度硅锭的坩埚。

半导体炉管通常由约5N级高纯熔融石英制成,对电活性与可移动污染物的限制极为严格,因为这些杂质可能迁移到高温硅片上,改变晶体管特性,最终导致缺陷并降低良率。太平洋石英的产品能够满足这一层级的要求,说明其在设备耗材领域已具备竞争力。

但坩埚环节的差距依然显著。硅锭生长对石英纯度的要求远高于设备耗材,而Spruce Pine的矿源在全球范围内具有近乎垄断的地位。这意味着,即便中国在设备耗材上逐步实现国产替代,芯片制造最上游的硅片环节仍受制于美国供应。

从产业链角度看,太平洋石英的进展对国内DRAM制造商降低耗材进口依赖有积极意义,但距离打破美国在坩埚级高纯石英上的垄断仍有距离。未来能否在坩埚领域取得突破,将取决于中国能否找到并提纯出满足9N以上要求的石英矿源,以及相关工艺的成熟速度。目前来看,这一问题的答案尚不明朗。