一、消耗品属性特征突出,我国半导体石英坩埚市场持续扩容
石英坩埚是以高纯石英砂为主要原料制成的器皿,具有高纯度、耐温性强、尺寸大精度高、保温性好、节约能源及质量稳定等特点,可在1450℃以下使用。
石英坩埚主要应用于光伏和半导体拉晶环节,是拉制单晶硅棒的消耗性器皿。单晶硅的生产工艺主要分为直拉法和区熔法,其中直拉法基于成本效率优势,为目前行业内的主流工艺。在直拉法下,石英坩埚主要用于盛放高纯度多晶硅料(工作中原料处于熔化状态的硅液),因拉晶过程需要在 1420 摄氏度的高温环境下进行,期间石英坩埚内表面会与硅液产生剧烈的化学反应(发生损耗),同时其物理性质也会发生变化,且是一个不可逆的过程,因此其高纯度、高强度、耐高温、耐久性等综合性能对单晶硅的成晶率和品质有较大影响,是单晶拉制过程中成本仅次于多晶硅料的关键材料。此外,一般拉制一根半导体级单晶硅棒需要消耗一个石英坩埚,石英坩埚具备较强的消耗品属性特征。
随着我国半导体硅片产业的蓬勃发展,半导体石英坩埚市场持续扩容。2018-2022年我国半导体石英坩埚市场规模由1.3亿元增长至2.9亿元,期间CAGR达22.2%。
数据来源:观研天下数据中心整理
二、半导体石英坩埚行业正迎来结构性增长机遇,12吋硅片用石英坩埚占比超40%
根据观研报告网发布的《中国半导体石英坩埚行业现状深度研究与投资前景分析报告(2026-2033年)》显示,随着AI算力、物联网等新兴需求的爆发,全球半导体产业持续向大尺寸、先进制程演进,半导体石英坩埚行业正迎来结构性增长机遇。
2022年我国12吋硅片用石英坩埚市场规模为1.3亿元,占半导体级石英坩埚总规模的44.83%;8吋硅片用石英坩埚市场规模为1.4亿元;6吋及以下硅片用石英坩埚市场规模为0.2亿元。
数据来源:观研天下数据中心整理
受益国内大尺寸硅片持续扩产,预计2027年我国半导体石英坩埚市场规模将提升至11.0亿元,2023-2027年CAGR达30.9%。
数据来源:观研天下数据中心整理
三、半导体石英坩埚行业壁垒较高,美日企业主导供给、中国企业加速追赶
与光伏石英坩埚相比,半导体石英坩埚行业壁垒较高,主要表现在四个方面:
1.技术门槛
半导体石英坩埚为硅片制造核心耗材,直接接触 1420℃熔融硅料,纯度、强度、热稳定性、气泡与表面品质直接决定硅片良率与一致性。相较光伏坩埚,半导体拉晶对洁净度、氧碳杂质、电阻率均匀性标准更高,产品多为定制化,厂商需深度配合客户测试迭代,依赖深厚工艺积累与专业研发团队。伴随芯片制程持续微缩,高端逻辑、存储 IC 对坩埚指标约束进一步收紧,内层合成石英纯度需达 8N 以上,行业技术门槛持续抬升。
不同石英坩埚技术指标对比
| 主要技术指标 | 光伏坩埚行业标准 | 半导体坩埚行业标准 | 国外领先半导体坩埚企业平均性能指标 |
| 外径尺寸偏差 | ±3mm | ±3mm | ±0.75mm |
| 壁厚偏差 | - | ±1.5mm | ±0.5mm |
| 内层杂质元素含量(包括 Al、Ca、Li、Na、K 等 17 种元素) | ≤22.9ppm | - | - |
| 合成石英坩埚杂质元素含量(包括 Al、Ca、Li、Na、K 等 16 种元素) | - | ≤2.08ppm | ≤0.5ppm |
| 透明层气泡密度 | ≤10 个 /mm² | ≤8 个 /mm² | 0 个 /mm² |
| 壁内气泡数量(1.0mm<φ≤2.5mm) | ≤18 个 | ≤15 个 | ≤6 个 |
| 壁内黑点(0.5mm<φ≤3.0mm) | ≤16 个 | - | - |
| 壁内黑点(φ>0.5mm) | - | ≤3 个 | ≤3 个 |
| 内表面白斑(φ≤5.0mm) | ≤9 个 | ≤9 个 | ≤6 个 |
资料来源:观研天下整理
2.原材料供应壁垒
内层石英砂纯度是石英坩埚质量的决定因素之一,而高纯度合成石英砂及高纯度天然石英砂供给紧张。目前全球主要由三菱化学提供高纯度合成石英砂,美国矽比科(前身为尤尼明公司)、天阔石以及石英股份等公司生产高纯度石英砂。上游石英砂供应商在签订长单时,主要考虑下游坩埚厂和硅片厂合作关系的稳定性,并优先选择具备充足先进产能的厂家,因此坩埚厂长期稳定规模化交付的能力成为保障砂源的关键。
3.销售渠道与验证壁垒
半导体产业链较长,涉及的加工工序繁杂且极为精细,任一环节出现质量或者供应问题都将可能导致严重的后果,因而半导体行业的厂家对上游供应商的选择都极为慎重,供应商认证门槛高、周期长。
4.规模化生产壁垒和资金壁垒
半导体石英坩埚制造企业在实现规模化生产的过程中,需要以建设高洁净度、自动化、智能化的大型生产车间为前提,以石英砂的稳定采购渠道为保障,以及高频率的生产工艺研发升级为支撑,上述各个环节都需要大额资金的支持。
因壁垒较高,前期全球半导体石英坩埚主要由美国迈图科技、日本SUMCO、日本JSQ等外资企业供应,2022年三者合计市占率达85.3%。中国企业在 18 英寸及以下半导体石英坩埚领域本土化程度较高。近年来国内企业不断进行技术研发与突破,在大尺寸半导体石英坩埚市场的份额逐步提升。
以欧晶科技为例,公司是为数不多的具备量产大尺寸石英坩埚能力的厂商,凭借多年从事石英坩埚产品研发、生产过程中积累的大量先进生产技术和工艺,公司快速推进半导体坩埚技术研发及产品验证,目前公司已完成 36 英寸半导体级石英坩埚的研发并具备量产能力,半导体级石英坩埚使用寿命可达 300 小时,逐步缩小与国外企业的差距,同时按计划推进合成石英坩埚的研制和客户验证。目前公司 36 英寸半导体级石英坩埚已量产并为下游客户供货,已与北京、山东、内蒙古、四川等区域客户达成合作并供货,同时持续推动半导体石英坩埚产品在头部客户的验证和推广。根据数据,2022年欧晶科技全球市占率达1%。
数据来源:观研天下数据中心整理
国内半导体石英坩埚企业发展情况
| 企业 | 发展情况 |
| 欧晶科技 | 国内坩埚绝对龙头,原有光伏坩埚全球市占率领先,2025 年初调整募投项目加码半导体石英坩埚,战略重心向半导体倾斜。技术:已实现 36 英寸半导体坩埚量产,产品使用寿命达 300 小时,同步推进高纯合成石英坩埚研发与客户验证;尺寸、纯度指标持续缩小与海外企业差距。产能:新建项目达产后将形成年产 2.6 万只半导体坩埚产能。客户:已向北京、山东、内蒙、四川等多地硅片企业批量供货,持续推进头部 12 英寸硅片厂商验证,是国内为数不多可稳定量产大尺寸半导体坩埚的厂商。 |
| 凯盛科技 | 依托石英材料自研优势,布局半导体高纯石英坩埚,合成石英内层实现自主生产,产品覆盖 8/12 英寸硅片拉晶需求,已进入多家国内硅片企业小批量验证阶段。 |
| 菲利华 | 高端石英材料平台企业,合成石英基材技术扎实,重点攻关高端半导体合成坩埚,适配先进制程 12 英寸硅片,侧重高纯、低杂质指标突破。 |
| 晶盛机电 | 依托硅片设备客户资源协同布局坩埚业务,配套自有硅片产线自用,同时对外供应,主打 8 英寸中端半导体坩埚,逐步拓展外部市场化客户。 |
资料来源:观研天下整理(zlj)
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