大多数人可能在投资股票之前都没有注意过的知识点，

这个东西叫做石英砂，

石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英砂中矿物含量变化较大，以石英为主，其次为长石、云母、岩屑、重矿物、黏土矿物等。

但是我们不要以为石英砂就是普通沙子，普通沙子和石英砂是不能比的，

1、硬度不同

普通沙子的硬度根本不能和石英砂硬度相比。

2、二氧化硅含量不同

石英砂和普通沙子的区别主要在于二氧化硅含量多少，另外石英有较高的耐火性能，一般石英砂用于铸造用的，耐高温在1750度，所以这也是石英砂区别于普通沙子不同区别的一个重要方面。

3、纯度不同

石英砂是纯净度较高的砂粒，以二氧化硅为主，其中含有少量的铁矿物，石英砂是经过天然石英石矿产粉碎，精选，磁选，重选等特殊工艺加工而成的。而普通沙子就没有这么高的纯度。

生产多晶硅的原料就是石英砂。提炼要经过以下过程：石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭。单晶硅则由多晶硅在单晶炉中经拉制单晶的过程。

多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。

大概能理解清楚了一个过程，

石英石-》石英砂-》二氧化硅提炼-》多晶硅锭-》多晶硅和单晶硅 -》 太阳能电池片 --》 太阳能组件

硅片尺寸变大，生产成本相对降低，这是推动所有电池生产商转向更大尺寸硅片的因素。

目前，市场上主要的硅片尺寸有156.75毫米、158.75毫米、166毫米和210毫米。156.75毫米是目前市场上的常规规格。从158.75毫米到210毫米，三款尺寸的硅片面积分别较156.75毫米硅片增加3%、12%和81%。2018年以来，国内一线产业开始规模化生产166毫米硅片，大尺寸硅片开始进入市场，占比不断提升。

据中国光伏行业协会统计，2019年，156.75毫米硅片仍是市场主流，占比超“半壁江山”。预计2020年，156.75毫米硅片占比将明显下滑，158.75毫米及166毫米硅片占比大幅提升；到2021年，166毫米硅片占比将超过60%。同时，2020—2025年，210毫米硅片占比将逐渐增加。

2019年8月，中环股份推出210毫米硅片。

同年12月，东方日升发布210毫米组件。

今年1月，爱旭科技发布210毫米电池片。

2月，天合光能推出210毫米双玻双面组件，功率超500瓦。

当然这个尺寸不可能无限制扩大，太大了对其他的负担加重，例如电流，对逆变器的需求，对安装工人的要求都会发生改变。

太阳能电池可以将光能转化为电能，但是，电池不能直接使用，得封装起来，保证它的环境耐受性，并具备一定的机械性能，这个封装起来的器件，我们一般称作组件。

典型的组件封装结构如下，受光面一般用玻璃，背面用含氟塑料封装，中间蓝色的就是电池片，把多组电池串联并封装就形成了组件。

其实，硅出来了之后可用于半导体硅片，也可以用在光伏的硅片上，

只是有一些区别，

光伏用单晶硅和半导体用单晶硅的区别

纯度不同，通常我们对于硅晶圆(也就是单晶硅)分为电子级，太阳级。电子级的杂质更少。一般来说太阳级的纯度要求(4个9到6个9),电子级纯度(9个9到11个9)，工艺不同之处，也多集中在除杂工艺上。

半导体纯度要求99.9999999%以上，光伏99.9999%纯度即可，所以精度以及伴随的晶元制备产业链技术要求差了好几个数量级。

光伏的话，无论是多晶还是单晶材料甚至炒的火热的钙钛矿（没有实用化，器件不稳定，寿命太短），都是可以国产的。但是半导体逻辑电路还是存储电路用的硅材料基本都是进口日本的，更不要说用来做PA的砷化镓和光电子的磷化铟晶圆。

最早光伏电池就是用的半导体的下脚料。光伏用的原生多晶硅的纯度是99.9999%, 半导体的是99.9999999%.主流制造办法都是还原法,但是设备和原料的要求不同.所以光伏用的硅的生产设备没办法生产半导体用的硅.

所以，光伏产业和半导体产业的设备体系是基本上完全不同的。好比两个家族，两个体系。虽然源头上仅仅是：纯度差了几个数量级。

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；

晶圆就是我们理解的wafer了。

有个上市公司叫做沪硅产业，旗下有个公司叫做上海新昇。就是生产晶圆的。

沪硅产业的主要业务是：

公司主要从事半导体硅片的研发、生产和销售，是中国大陆规模最大的半导体硅片制造企业之一，也是中国大陆率先实现300mm半导体硅片规模化销售的企业。经过持续的努力，公司目前已成为中国少数具有一定国际竞争力的半导体硅片企业，产品得到了众多国内外客户的认可，客户包括了台积电、中芯国际、华虹宏力、华力微电子、长江存储、武汉新芯、华润微等芯片制造企业，客户遍布北美、欧洲、中国、亚洲其他国家或地区。

公司提供的产品类型涵盖300mm抛光片及外延片、200mm及以下抛光片、外延片及SOI硅片。公司的200mm及以下半导体硅片（含SOI硅片）主要应用于传感器、射频前端芯片、模拟芯片、功率器件、分立器件等领域。公司子公司Okmetic、新傲科技在面向射频芯片、模拟芯片、先进传感器、汽车电子等高端细分市场应用具有一定的优势，与多家客户保持了十年以上的深度、稳定的合作关系。特别是在SOI硅片方面，公司掌握了SIMOX、Bonding、Simbond、SmartCutTM等先进的SOI硅片制造技术，可以提供多种类型的SOI硅片产品。

公司300mm半导体硅片主要应用于存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、功率器件等领域。公司子公司上海新昇2019年300mm半导体硅片产能为15万片/月，2020年产能规模持续扩大，计划年底达到20万片/月。

硅是由石英砂所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将这些纯硅制成硅晶棒，成为制造集成电路的石英半导体的材料，经过照相制版，研磨，抛光，切片等程序，将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒，然后切割成一片一片薄薄的晶圆。

半导体硅片行业是高度垄断的行业，自2016年以来，日本的信越化学和SUMCO、台湾地区环球晶圆、德国Siltronic、韩国SKSiltron这五家企业合计占据90%以上市场份额，处于寡头垄断的市场状态。

在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。

ic产品就是我们平常理解的芯片了。

硅片直径主要有3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸（300mm），目前已发展到18英寸（450mm）等规格。直径越大，在一个硅片上经一次工艺循环可制作的集成电路芯片数就越多，每个芯片的成本也就越低。因此，更大直径硅片是硅片制各技术的发展方向。但硅片尺寸越大，对微电子工艺设各、材料和技术的要求也就越高。

有趣吧？和光伏硅片的尺寸问题一模一样。都是希望扩大一些，降低成本，但是，从另外一个角度，其他的配套的要求，对设备，工艺的要求就会变多，也可能提高了成本，所以这个东西也不一定是越大越好的。

根据隆基股份2020年上半年的财报披露，

针对市场上各企业采用硅片尺寸不统一问题，隆基公司联合晶科、晶澳、阿特斯等行业其他六家企业，共同倡议以182mm*182mm硅片标准（M10）作为研发下一代硅片、电池、组件产品的标准尺寸，以推动整个行业建立基于统一标准的供应链体系，实现装备制造体系和客户应用体系的标准化，减少资源浪费，推动整个行业的良性发展。

半导体材料被美国和日本所垄断，对于中国大大不利。

我估计现在越来越多人谈到碳化硅或许也是源于此处，

碳化硅，是一种无机物，化学式为SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。

碳化硅也需要石英砂，

碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。在C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840～3320kg/mm2。

关于碳化硅的几个事件

1905年 第一次在陨石中发现碳化硅。

1907年 第一只碳化硅晶体发光二极管诞生。

1955年 理论和技术上重大突破，LELY提出生长高品质碳化概念，从此将SiC作为重要的电子材料。

1958年 在波士顿召开第一次世界碳化硅会议进行学术交流。

1978年 六、七十年代碳化硅主要由前苏联进行研究。到1978年首次采用“LELY改进技术”的晶粒提纯生长方法。

1987年～至今以CREE的研究成果建立碳化硅生产线，供应商开始提供商品化的碳化硅基。

截至2012年底，全球碳化硅产能达260万吨以上，产能达到1万吨以上的国家有13个，占全球总产能的98%。其中中国碳化硅产能达到220万吨，占全球总产能的84%。

珠宝

合成碳化硅（Synthetic Moissanite）又名合成莫桑石、合成碳硅石（化学成分SiC），色散0.104，比钻石（0.044）大，折射率2.65-2.69（钻石2.42），具有与钻石相同的金刚光泽，“火彩”更强，比以往任何仿制品更接近钻石。

碳化硅

是由碳元素和硅元素组成的一种化合物半导体材料。碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）、氮化铝（ALN）、氧化镓（Ga2O3）等，因为禁带宽度大于2.2eV统称为宽禁带半导体材料，在国内也称为第三代半导体材料。

在半导体业内从材料端分为：第一代元素半导体材料，如硅（Si）和锗(Ge)；第二代化合物半导体材料：如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等；第三代宽禁带材料，如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氮化铝（ALN）、氧化镓（Ga2O3）等。

其中碳化硅和氮化镓是目前商业前景最明朗的半导体材料，堪称半导体产业内新一代“黄金赛道”。

历史上人类第一次发现碳化硅是在1891年，美国人艾奇逊在电溶金刚石的时候发现一种碳的化合物，这就是碳化硅首次合成和发现。在经历了百年的探索之后，特别是进入21世纪以后，人类终于理清了碳化硅的优点和特性，并利用碳化硅特性，做出各种新器件，碳化硅行业得到较快发展。

以SiC为代表的第三代半导体大功率电力电子器件是目前在电力电子领域发展最快的功率半导体器件之一。碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，也是目前晶体生产技术和器件制造水平最成熟，应用最广泛的宽禁带半导体材料之一，目前在已经形成了全球的材料、器件和应用产业链。是高温、高频、抗辐射、大功率应用场合下极为理想的半导体材料。由于碳化硅功率器件可显著降低电子设备的能耗，因此碳化硅器件也被誉为带动“新能源革命”的“绿色能源器件”。

第三代半导体材料和传统硅材料，应用领域是完全不同的，硅更多的是用来制作存储器、处理器、数字电路和模拟电路等传统的集成电路芯片。而碳化硅因为能承受大电压和大电流，特别适合用来制造大功率器件、微波射频器件以及光电器件等。特别是在功率半导体领域未来碳化硅成本降低后，会对硅基的MOSFET IGBT 等进行一定的替代。但是碳化硅不会用来做数字芯片，两者是互补关系，部分功率器件领域，未来碳化硅芯片将占据优势。

我理解就是用在汽车上了。

SiC（碳化硅）是以1：1的比例，用硅（Si）和碳（C）生成的化合物，是一种新型的硅基材料。目前它和Si、GaN（氮化镓），并列为半导体元器件3大主流材料。在当前市场中，Si仍是市场上使用最多的材料。但就性能来看，三种材料之中碳化硅材料的物理性能，明显好于前者。

从应用范围来看，目前其凭借多方面的优秀性能，在特高压、5G、轨道交通、新能源汽车等诸多领域均得到了广泛应用。

然而，从整个SiC市场格局来看，美、日、欧等外商仍是整个市场的主导者，国内厂商在该领域的话语权还不大。根据Yole数据显示，Cree、英飞凌、罗姆约占据了90%的SiC市场份额，Cree是SiC衬底主要供应商，罗姆、意法半导体等则拥有自己的SiC生产线等，其中Cree占据了一半以上的碳化硅晶片市场，这种垄断优势使其在产业上游的话语权非常之大。

从市场层面来看，SiC市场前景广阔未来可期。据IMSResearch报告显示，碳化硅功率器件2017年市场份额在3亿美元左右，主要集中在光伏逆变器与电源领域。而目前这个领域的市场规模，只占到功率器件市场1.5%的规模，但近几年的年复合增长率保持在30%以上，仍处在高速成长期。

另外，相比过去碳化硅功率器件，仅被应用于二极管产品来说，如今其产品结构已经扩大到了分离器、晶片IC等诸多领域，应用日趋广泛。而随着新能源汽车、5G等技术的发展，其产品结构还在进一步丰富。

据了解，目前SiC材料就可以用于新能源车的动力控制单元（电驱系统）。目前一些主流的新能源汽车厂商比如特斯拉、比亚迪等，目前均已经在自家的产品中应用了SiC材料。比如，特斯拉的畅销款产品Model 3、比亚迪旗下的比亚迪汉、比亚迪唐EV等，都使用了SiC MOSFET（碳化硅功率场效应晶体管）。

据三菱电机（知名SiC厂商）研究发现，SiC的功率损耗较IGBT下降了87%。结合功率半导体在整车中的能量损耗占比数据可以得出，仅仅是将IGBT替换为SiC，就可提高整车续航里程10%左右。

但是 ：目前各类 SiC 器件的成本仍比Si 基器件高 2.4~8倍，这对其普及应用造成了一定难度。

1月4日，总投资120亿元的闻泰科技“12英寸车规级功率半导体晶圆制造项目”正式在上海临港开工建设。同时，闻泰科技旗下的安世半导体也是全球第三大功率半导体厂商，在车规级功率半导、第三代半导体领域也深耕已久。

光伏，半导体殊途同归，从石英砂到硅片到组件，从硅片到晶圆到芯片。

本文首发于2021.4.4

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