Quarzglas verfügt über ausgezeichnete mechanische, thermische, optische und chemische Eigenschaften und wird häufig in den Bereichen Halbleiter, Luft- und Raumfahrt, Optik, optische Kommunikation, Photovoltaik und Beleuchtung eingesetzt. Quarzglas ist ein technisches Industrieglas, das aus einer einzigen Quarzglaskomponente besteht. Da es sich bei Siliziumdioxid um einen Atomkristall und bei Si-O um eine kovalente Bindung handelt, weist Quarzglas eine hohe Temperaturbeständigkeit und stabile chemische Eigenschaften auf; Die chemische Bindungsenergie zwischen Si-O ist groß und die Struktur ist kompakt, wodurch Quarzglas gute mechanische Eigenschaften und eine starke Druckbeständigkeit aufweist. Darüber hinaus weist Quarzglas eine geringe Dichte auf. Unterdessen ist die Mikrostruktur von Quarzglas ein einfaches Netzwerk, das aus tetraedrischen Struktureinheiten aus Siliziumdioxid mit Nahordnung und Fernordnung besteht, wodurch seine optischen Eigenschaften ausgezeichnet und die Durchschlagsfestigkeit hoch sind.
AnwendungⅠ:Halbleiterindustrie
Quarzglas ist ein unverzichtbares Material für die Halbleiterindustrie
Im Prozess der Halbleiterproduktion werden Quarzglasprodukte hauptsächlich in der monokristallinen Siliziumherstellung und Waferherstellung eingesetzt. Alle Arten von Quarzkomponenten und -instrumenten sind die Materialien, die für die Reinigung, Oxidation, Fotolithographie, Ätzung, Diffusion und andere Verbindungen benötigt werden. Quarzglasmaterialien werden zu Quarzglasprodukten wie Ofenrohren, Bootsrahmen, Nuten, Ringen, Flanschen und Glasglocken verarbeitet und an Hersteller von Halbleitergeräten verkauft. Darüber hinaus werden Waferhersteller entsprechende Quarzglasprodukte auch direkt von Geräteherstellern beziehen. Der Verunreinigungsgehalt und die geometrische Größe von Quarzglasprodukten wirken sich direkt auf die Ausbeute und Produktionseffizienz integrierter Schaltkreise aus.
Quarzglasprodukte, die in Hochtemperaturbereichen verwendet werden, erfordern einen niedrigen Hydroxylgehalt und werden normalerweise durch elektrisches Schmelzen hergestellt; In der Tieftemperaturzone wird eher Gasquarzglas in Betracht gezogen und verwendet; Bei der Herstellung von Maskensubstraten wird häufiger synthetisch hergestelltes Quarzglas mit geringem Verunreinigungsgehalt und hoher Durchlässigkeit verwendet.
（2） Der globale Halbleitermarkt boomt weiter und die Wachstumsrate erreicht im Jahr 2021 ein Rekordhoch
Im Jahr 2021 ist die Nachfrage der globalen Halbleiterindustrie stark und das weltweite Waferangebot knapp. Angetrieben durch aufstrebende Branchen wie 5G, Unterhaltungselektronik, das Internet der Dinge, künstliche Intelligenz und automatisches Fahren erfreute sich die globale Halbleitermarktszene immer größerer Beliebtheit. Der von der American Semiconductor Industry Association (SIA) veröffentlichte Bericht zeigt, dass die globale Halbleitermarktgröße im Jahr 2021 555,9 Milliarden US-Dollar erreichen wird, ein Rekordhoch, ein Anstieg von 26,2 % im Vergleich zu 440,4 Milliarden US-Dollar im Jahr 2020. Derzeit China ist nach wie vor der größte Halbleiteranwendungsmarkt der Welt mit einem Gesamtumsatzvolumen von 192,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2021, was einem Anstieg von 27,1 % gegenüber dem Vorjahr entspricht.
Der Herstellungsprozess elektronischer Informationsmaterialien erfordert in der Regel die Verwendung und den Verbrauch einer großen Anzahl hochwertiger Quarzglasmaterialien und -produkte. Angesichts der kontinuierlichen Entwicklung der elektronischen Informationsindustrie wird erwartet, dass die Nachfrage nach hochwertigen Quarzglasprodukten in der Halbleiterindustrie weiterhin eine hohe Wachstumsdynamik behält.
AnwendungⅡ:Luft-und Raumfahrtindustrie
Quarzglasfasern und Verbundwerkstoffe auf Quarzglasfaserbasis weisen eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit, Ablationsbeständigkeit, hohe Transmission und elektrische Isolationseigenschaften auf und werden häufig im Bereich der Luft- und Raumfahrt- und Schiffsausrüstung eingesetzt. Große Länder der Welt beschleunigen die Entwicklung strategischer aufstrebender Luft- und Raumfahrtindustrien. In diesem Zusammenhang wird der Anwendungsbereich von Quarzglasfasern und ihren Produkten im Luft- und Raumfahrtbereich weiter zunehmen und einen breiteren Entwicklungsraum eröffnen.
AnwendungⅢ:Optische Industrie
Synthetisches Quarzglasmaterial wird als Linse und Prisma im optischen High-End-Bereich, in hochauflösenden TFT-LCD-Displays und als Fotomaskensubstratmaterial für ICs verwendet. Mit dem rasanten Wachstum der High-Tech-Industrie hat die optische Instrumentenindustrie in den letzten Jahren einen relativ guten Wachstumstrend beibehalten. Mit der beschleunigten Entwicklung von 5G, AIoT-Technologie und dem globalen digitalen Prozess nimmt die Verbreitung von Produkten der Unterhaltungselektronik weiter zu, neue Szenarien und Anwendungen fördern die diversifizierte Entwicklung von IT-Produkten und das schnelle Wachstum des Marktes für neue Energiefahrzeuge treibt die Kontinuität voran Wachstum der Nachfrage nach Display-Panels. Im Jahr 2021 erreichten der Produktionswert und die Produktion der globalen neuen Display-Industrie einen neuen Höchststand. Relevanten Daten zufolge wird der weltweite Produktionswert des neuen Display-Panels im Jahr 2021 etwa 150 Milliarden Dollar betragen.
AnwendungⅣ:Optische Kommunikationsbranche
Der Griffstab aus Quarzglas wird als Trägermaterial beim Abscheiden und Sintern von Lichtwellenleiter-Vorformen und beim Ziehen von Lichtwellenleitern im Bereich der optischen Kommunikation verwendet. Im Jahr 2022 zeigt die Entwicklung der weltweiten Kommunikationsbranche einen positiven Trend, und die Bauabdeckung und Anwendungspopularisierung neuer Informationsinfrastrukturen wie 5G und optische Gigabit-Netzwerke werden umfassend beschleunigt.
Der Zugang und die Rückkehr von 5G-Basisstationen erfordern Glasfaserressourcen. Glasfaser und Kabel sind die wichtigen Eckpfeiler des 5G-Informationsübertragungsnetzes. Der geordnete Fortschritt beim Aufbau des 5G-Netzes hat den wachsenden Markt für Glasfasern hervorgebracht und wird die Entwicklung des Glasfasermarktes weiterhin vorantreiben. Die rasante Entwicklung der optischen Kommunikationsindustrie wird den kontinuierlichen Anstieg der Nachfrage nach Glasfasern und Kabeln vorantreiben, was der Entwicklung der Quarzglasindustrie förderlich ist.
Quarzglasmarkt
Die Halbleiterindustrie ist das Hauptanwendungsgebiet von Quarzglasmaterialien. Weitere Bereiche umfassen hauptsächlich Photovoltaik, Glasfaserkommunikation und elektrische Lichtquellen. Aus Sicht der Wachstumsrate sind Halbleiter und Photovoltaik derzeit die wichtigsten Wachstumsmotoren des Quarzglasmarktes, und es wird erwartet, dass der Marktanteil in Zukunft weiter wächst.
Nach Angaben der Quartz Industrial Glass Association machen Quarzgeräte, Quarzsubstrat und Quarzglas (einschließlich Tiegel) im Halbleiterbereich etwa 40 %, 30 % bzw. 30 % aus. Laut Statistik von Techcet, einem amerikanischen Forschungsinstitut für elektronische Materialien, werden jedes Jahr 90 % der weltweit hochreinen Quarzrohstoffe in der Elektronikindustrie verwendet. Im Jahr 2022 wird der weltweite Markt für Halbleiter-Quarzglasmaterialien etwa 3 Milliarden US-Dollar erreichen.
