上一期我们为大家详细简单介绍了半导体的主要产品芯片的生产过程。芯片作为各种半导体原材料进行复杂精密的加工生产之后的产物，被用于各种各样的电子器械，充当着大脑一般的角色，处理各种各样的信息。
那么，从这一期开始，真正的干货就要来啦！！！我们会每一期一个工序，为大家详细地讲解一下芯片的生产。
接下来便是第一道工序ー长晶
长晶是什么？
结合上一期给大家普及的概念，长晶顾名思义就是晶棒的生长。以硅晶棒为例，将自然界中的蕴含丰富硅元素的物质开采出来，首先提炼高纯度的多晶硅。随后将提取出来的多晶硅放入石英坩埚中，利用高温进行熔融。利用悬挂设备将一根单晶硅籽晶棒悬挂于石英坩埚开口正正上方，通过旋转籽晶棒使其吸引石英坩埚中近似液状多晶硅中的分子结构相同的单晶部分，逐渐生长为单晶硅的晶棒，或者叫硅棒。
那么，长晶的关键点是什么？需要用到什么设备？难点在哪里？我们为大家准备了以下这些内容以供参考。
多晶硅的提炼
上一期说过别看多晶硅的提炼是芯片生产的广义上的第一步，但一个多晶硅的提炼就是一个极其复杂，可以研究一辈子的工程。
首先地表中虽然有丰富的硅元素，但真正能够被利用来提炼多晶硅的二氧化硅矿石等往往是固定在地表下某一块岩层之中的。
这些矿石的开采被全球几大巨头所垄断，所以多晶硅的全球供应也时常处于供不应求的状态。
开采完这些二氧化硅矿石之后，需要经由电弧炉进行提炼。随后进行盐酸氯化，蒸馏等工序之后，才能制成高纯度的多晶硅。纯度往往需要达到99.99999999999%。
石英坩埚
达到纯度要求的多晶硅被提炼出之后，需要放入石英坩埚进行熔融，也就是把这些多晶硅“块”熔化。融化为“液状”的多晶硅会被一根悬挂于石英坩埚开口正上方的单晶硅籽晶棒吸引。
大家看这张图的上方，有一根很明显的小晶棒连接着底下粗壮的部分。而已经呈现熔岩色的部分就是被“液化”的多晶硅。粗壮的部分会随着籽晶棒部分逐渐上升而拉伸地越来越长，这就叫长晶。看下图就明白啦。
这个过程中，石英坩埚的作用是非常重要的。石英坩埚属于石英玻璃制品中的细分产品，具有洁净、同质、耐高温等性能。从物理热学性能上看，它的形变点约为1,100℃左右，软化点为1,730℃，其最高连续使用温度为1,100℃，短时间内可为1,450℃。由此可见物理性质还是相对非常稳定的。
为更好地发挥长晶的效果，在现代长晶工序中，在石英坩埚内壁用到超导磁场吸引单晶硅更快地生成晶棒也越来越多地被选择和使用。
行业发展的壁垒
高纯石英砂及石英坩埚可能将成为2023年光伏产业链供需最紧张环节。据有关信息，海外龙头尤尼明及 TQC 对于中国出口高纯砂规模 22-23 年保持稳定。而国内供给除了石英股份外，基本没有确定性的增量（当前环境下考虑合成石英砂或者是非石英砂行业竞争者扩产，商业化成功率判断较低）。而根据CPIA 估算 2023年光伏装机量规模可能继续保持 30%以上的增长。以此估算高纯石英砂市场供需缺口可能将从 2022 年的1.1万吨扩大至2023年的 1.7万吨。而高纯石英砂的短缺将直接导致石英坩埚的产量受限，进而影响下游的拉晶数量，高纯石英砂及石英坩埚可能将成为产业链卡脖子的环节。