硅-28材料定义与特性 - 硅-28是硅的稳定同位素，天然丰度约为92.2%，通过同位素分离技术可将丰度提纯至99.99%（4N）或高于99.999%（5N）[2] - 高纯度硅-28的宏观物理和化学性质与天然硅几乎完全相同，现有硅基半导体制造技术和工艺可无缝应用[2] - 硅-28原子核总自旋为零，具有“核静默”特性，这使其成为量子计算等尖端技术的理想材料[2] 产业链结构 - 上游：技术壁垒最高，涉及从硅烷气体中利用大型高速离心机群分离富集硅-28，目前全球仅少数机构具备规模化提纯能力[3] - 中游：核心是将高纯度硅-28原料加工成硅-28单晶及晶圆，对晶体缺陷控制、纯度和加工精度要求苛刻[3] - 下游：主要利用硅-28晶圆制造尖端器件，当前核心应用是构建自旋量子比特，参与者包括顶级高校实验室、国家计量机构及科技巨头的量子计算部门[4] 市场现状与规模 - 预计2031年全球硅-28市场规模将达到2.3亿美元，未来几年年复合增长率（CAGR）为10.7%[7] - 2024年，全球前两大生产商（主要包括Rosatom、CIRC）占有大约91.0%的市场份额[9] - 就产品类型而言，纯度在99.99%-99.994%的细分产品占据大约81.1%的市场份额[10] - 就产品应用而言，半导体是目前最主要的需求来源，占据大约84.4%的市场份额[12] 主要驱动因素 - 先进半导体制造（尤其是7纳米以下工艺）为提升芯片性能，正将硅-28电子特种气体纳入供应链，创造了稳定、大规模且持续增长的刚性市场[5][14] - 在3nm和2nm等先进工艺中，使用硅-28制备的“应变硅锗”沟道可显著提升晶体管性能[14] - 基于硅的量子比特因其长相干时间和工艺兼容性被视为最具可扩展性的方案之一，硅-28是实现长相干时间的唯一选择，需求预计从“克级”增长到“千克级”[14] 竞争格局与供应链演变 - 供应格局正从单一或少数寡头垄断转变为北美和欧洲的多极竞争格局，例如美国CIRC公司凭借气动分离技术取得了商业化生产突破[5] - 竞争的焦点正从材料纯度转向持续交付数十公斤高纯度产品的能力、成本降低以及提供即用型电子特种气体、高质量晶圆基板和技术支持服务[6] - 地缘政治因素促使主要经济体将硅-28视为战略资源，推动供应链多元化和区域市场机遇，例如美国通过企业推动、中国通过国家力量确保自给自足[16][17] 主要阻碍因素 - 同位素分离过程能耗大且需专用设备（如级联离心机），导致生产成本极高，限制了其应用范围[16] - 在半导体等领域，若硅-28带来的性能提升不足以抵消其高昂成本，制造商可能寻求其他更具成本效益的技术[16] - 全球供应链重塑、贸易中断、技术封锁或出口管制等地缘政治风险，可能导致市场分裂成若干“区域孤岛”，削弱全球分工效率并维持高价[16]