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作者:杏彩客服端发布时间:2019年09月18日 07:24:43  【字号:      】

工作组一行先后深入安康城区防洪纪念馆、西坝防洪在建工程、安康水文站和安康水电厂,检查指导“9·15”汉江一号洪水科学调度情况,并召开座谈会,听取安康市汉江秋汛防御应对工作汇报。

常帅还提出,半导体行业所用的硅材料,其主要来源并不是河沙,而是各种含硅的矿石,如脉石英、石英砾石等。这些矿石在地球的储量非常大,而且半导体这种高精尖化产业对硅材料的消耗量远小于建筑行业,因此“沙子不够用”这一问题不会成为半导体行业发展的瓶颈。

那么,为何硅成了制造半导体器件的基础材料呢?“这主要是因为,硅的化学性质较稳定,具有优异的半导体特性;其次,硅的储量极为丰富,在地壳中的丰度高达27.72%。”北京理工大学材料学院副研究员常帅在接受科技日报记者采访时表示,此外如今单晶硅制取技术十分成熟,相关的基于硅片的半导体制造工艺如掺杂、光刻等也已普及,制造成本相对可控。

那么,全球沙子的存量是否够半导体行业未来发展所用?沙子存量日益减少,是否会引发半导体行业原材料价格的上涨?

“在工业生产中,提纯硅比较容易,并能达到很高的纯度。凭借存量大且易提纯的特性,硅材料的制造成本越来越低,这也在一定程度上降低了手机、电脑等终端产品的定价。过去,笔记本电脑动辄上万元,现在只需几千元就能买到配置很好的电脑。”秦榕说。

凭存量大、易提纯特性脱颖而出沙子是地球地壳中含量较丰富的物质,沙子中所含有的元素硅,是地球地壳中第2大组成元素,约占地壳总质量的25%。沙子的种类主要有两种:天然沙和机制沙,天然沙又可被分为河沙、海沙和山沙。

沙子要变成硅材料,要经过怎样的历程?常帅介绍道,首先,要用碳将硅从富含二氧化硅的沙子中提取出来,通过炭粉还原的方式,将沙子中的二氧化硅转换成纯度超过98%的硅材料,这种材料也被称为工业硅。但纯度98%的工业硅,还不能用于芯片制造,还需应用一些化工工艺将工业硅进一步纯化。纯化后的硅属于多晶硅或无定形硅,此时硅的纯度虽达标,但由于其内部的原子排列很混乱,依旧无法直接应用于精密半导体器件的一线生产。所以,需要通过一些方法将纯度达标的硅材料制成单晶硅。在实际生产操作中,工作人员主要是通过直拉法或区熔法,将多晶硅或无定形硅转换成为单晶硅硅锭。

常帅的观点佐证了以上说法。他认为,目前在材料领域,科学家虽针对取代硅材料的新型材料展开了种种研究,但这些研究主要是围绕弥补硅材料的一些固有缺陷进行的,如硅材料的载流子迁移率还不够快、透明性及发光性差等,这些劣势限制了其在半导体某些领域里的应用。

在手机、电脑、智能手表这些电子设备中,芯片是其最核心的零部件。芯片也是半导体行业集成度最高的元器件,而生产其所用的硅材料,主要来源于沙砾。

对此,秦榕和常帅都认为,以如今的技术水平来看,尚难找到替代性原料。除了技术因素外,在寻找替代性材料时,成本是最大的考量因素。秦榕认为,在对成本考虑较少、对技术可靠性要求较高的航天、军事等领域,或许能用得起硅材料的替代品。但在绝大部分领域,替换现有“物美价廉”的硅而转用其他材料,很可能会导致电子信息类产品成本暴涨。

硅是半导体行业的基石,而沙子是提取硅的重要原料。近半个世纪以来,半导体行业的迅猛发展,是否造成了沙子的过度采掘?沙子资源枯竭是否会引发半导体行业的发展危机?

水利部工作组深入安康检查指导汉江秋汛防御

“简而言之,只有高纯度的单晶硅,才能用作生产材料。”常帅说。半导体行业用硅量非常有限沙子是仅次于空气、水,全球需求量最大的自然资源,也是人类生产活动必不可少的基础性原材料。统计显示,当前全球沙子年产量约为500亿吨。英国《自然》杂志刊文指出,这个用量比自然再生率要高。到本世纪中叶,需求量就可能超过供给量。而前不久,来自联合国环境规划署的一份报告显示,最近20年,随着消费模式的转变、人口的增长、城市化和基础设施的发展,人类对沙子的需求量增加了3倍。

目前没有可替代硅的原材料虽然短期内,不用操心沙子变少会对半导体行业产生重大影响,但是我们还会有隐隐地担忧:倘若有一天沙子真没了,是否有能替代硅的新原料?

常帅认为,半导体行业的迅猛发展和沙砾过度采掘之间并无太多相关性。“实际上,《自然》所报道的沙子供不应求的情况最可能出现在建筑行业,因为建筑用沙有一定的标准,沙漠中的沙子或海沙一般都不符合要求,只有河沙合适。加之,近年来建筑行业的快速发展,导致世界各地的河沙开采和消耗速率超过了自然恢复速率。”他说。

沙子快没了!别担心,造芯片主要用的不是它

工作组首先对安康市成功有效应对汉江一号洪水给予充分肯定,指出此次汉江秋汛时间长、范围广、雨量强、洪量大,安康市委、市政府高度重视,超前安排、周密部署,各级各部门迅速行动,夯实措施、科学调度,各项工作有力有序有效。工作组强调,根据气象部门分析,中等降雨还将持续到19日,防汛形势依然严峻,要充分认识今年安全度汛工作的重大意义,防汛无小事,做到思想再重视、安排再周密、措施再夯实,坚决克服久战人疲、思想麻痹等困难,强化监测预报、严明工作纪律,继续做好科学调度,突出抓好山洪、泥石流、滑坡等次生灾害防范工作,勇夺防汛工作全面胜利。




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