2026年，公司科技巨头疯狂扩建AI数据中心，数多最光伏企业加速产能扩张，据中建沙特阿拉伯在沙漠中规划未来城市。心越先紧

这三股看似毫无关联的公司浪潮，背后被同一种基础资源紧紧捆绑——沙子。数多最

图注：数据中心、据中建光伏产业与城市建设，心越先紧共同构成了沙子的公司巨大需求端 | 来源：wsj, wikimedia commons, neom.com

沙子和砾石是全球使用量仅次于水的资源，也是数多最人类消耗量最大的固体材料。令人费解的据中建是，尽管地球上遍布沙滩与沙漠，心越先紧沙子依然是公司国际贸易中的硬通货。

原因在于：并非所有的数多最沙子都叫沙子。

有的据中建沙子能铸就摩天大楼，有的沙子能制造精密芯片，而更多的沙子散落在荒漠中，却因物理特性不符而毫无用处。

沙漠之沙：风景很美，但造不了楼

盖楼离不开沙子，但即便买下整个撒哈拉沙漠，也无法从中获取建筑所需的优质砂源。

图注：阿拉伯半岛广袤的沙漠景观 | 来源：wikimedia commons

混凝土是建筑的基石，由水泥、沙子、砾石和水混合而成。沙子在混凝土中不仅起到填充作用，更是受力结构的关键：混凝土之所以能承受巨大压力，主要依赖颗粒间的相互咬合与支撑。

然而，沙漠沙子无法胜任这一角色。

从微观视角观察，沙漠中的沙粒圆润光滑。它们经历了漫长的风力搬运和相互碰撞，尖锐的棱角被彻底磨平，粒径分布也趋于均一。

若将这种圆滚滚的沙漠沙用于混凝土，颗粒间难以形成有效的“咬合力”，导致混凝土结构松散、稳定性差，无法满足建筑安全标准。

图注：长期风化与风力搬运形成的圆润沙粒 | 来源：wikimedia commons/Siim Sepp

图注：典型的埃及沙漠沙粒 | 来源：wikimedia commons/Wilson44691

建筑用砂，首选河砂。

河流环境远比沙漠复杂：上游岩石持续风化，新颗粒不断补充；水流湍急且无规律，许多颗粒尚未被完全磨圆便已沉积在河床。

因此，河砂保留了大量的粗糙表面和细小棱角。在混凝土中，这些棱角如同无数微型卡扣，彼此嵌合，构建出高强度、高稳定性的整体结构。

图注：具有粗糙表面和棱角的建筑用河砂 | 来源：wikimedia commons/Alexander Klepnev

因此，即便是拥有广袤沙漠的阿联酋和沙特，也必须长期进口建筑用砂。大自然耗时万年打磨出的圆润颗粒，在游客眼中是绝美风景，在工程师眼中却是无效资源。

城市是凝固的河流

既然沙漠沙不可用，人类便转向河流。

问题是，全球都在这么做。

图注：密西西比河沿岸的河砂开采作业 | 来源：wikimedia commons/formulanone

联合国环境规划署（UNEP）数据显示，人类每年消耗约500亿吨砂石。如果将这些砂石沿赤道堆砌，将形成一道高27米、宽27米的围墙，足以环绕地球整整一圈。

这些砂石构成了公路、桥梁、地铁、机场跑道和高楼大厦的基础。人类建设城市的过程，本质上是将河床和山体物质转移至另一处空间。

然而，城市生长的速度，远远超过了河砂形成的速度。

一粒河砂从岩石风化开始，到形成可供开采的天然砂资源，往往需要数千年甚至更久；而现代采砂船只需几天即可开采数万吨砂石。

这种掠夺式的开采代价惨重：河床下切、河岸侵蚀、三角洲沉降等生态灾难，均与过度采砂密切相关。

图注：湄公河因过度采砂导致河岸侵蚀，沿岸房屋受损 | 来源：Andy Ball/University of Southampton, CC BY-NC-ND

芯片时代：沙子的“纯度”危机

除了“量”的短缺，我们在“质”上也面临严峻挑战。

半导体和光伏行业需要的是高纯石英砂。

普通沙子虽含石英，但混杂了多种矿物杂质。这些杂质会导致晶体缺陷，降低芯片性能，甚至缩短半导体设备的使用寿命。

图注：加州海滩沙子成分复杂，包含石英、燧石、火成岩及贝壳碎片 | 来源：wikimedia commons/Wilson44691

高纯石英砂追求的不是“石英占多数”，而是“除石英外几乎别无他物”。

• 光伏行业：要求石英纯度达到99.99%以上。
• 半导体行业：要求更为苛刻，纯度需达到99.998%甚至更高。

90%与99.998%看似差距不大，但在重量换算上却是天壤之别：
* 若石英含量为90%，一吨沙子中仍含有约100公斤杂质。
* 若纯度达到99.998%，一吨沙子中的杂质总量仅剩约20克。

图注：高纯石英矿石原貌 | 来源：人民日报海外版

图注：经过提纯的高纯石英砂 | 来源：人民日报海外版

能从取之不尽的沙漠中提纯石英吗？

理论上可行，但经济上不可行。

杂质越多，提纯难度呈指数级上升，工序越复杂，能耗和原料消耗越大。若原矿品质过低，最终生产一吨高纯石英砂的成本，可能远超直接开采高纯石英矿的成本。

因此，优质矿源成为战略稀缺资源。

目前，全球能稳定供应顶级高纯石英原料的矿床屈指可数。其中最著名的是美国北卡罗来纳州的斯普鲁斯派恩（Spruce Pine）矿区，该地曾供应全球90%以上的半导体级高纯石英砂。

图注：美国斯普鲁斯派恩矿区是全球主要高纯石英产区。2024年飓风导致停产，引发全球供应链担忧 | 来源：sibelco.com

如果说河砂决定了城市的规模，那么高纯石英砂则决定了芯片的性能上限和半导体产业的扩张边界。

人类开始“造沙”

幸运的是，自然形成的沙子并非唯一出路。

过去几十年，建筑行业逐渐发展出替代品——机制砂。它是利用岩石、尾矿等原料，经破碎、筛分加工而成的人造砂。在中国，机制砂已成为建筑骨料的重要来源。

图注：不同粒径的机制砂产品 | 来源：lmzkjq.com

另一条路径是回收利用。一栋建筑拆除后，大量建筑垃圾可转化为再生建筑材料，实现资源循环。

图注：武汉某建筑垃圾资源化利用现场 | 来源：lmlq.com

至于芯片和光伏产业，高纯石英目前仍难以被完全替代。科研人员正致力于寻找新矿源并改进提纯工艺，试图从低品位石英矿中提取高端产品。但在可预见的未来，顶级高纯石英依然是稀缺的战略资源。

结语

大自然将石头转化为沙子，人类将沙子凝固为城市与科技基石。

未来的核心课题，或许不再是单纯地开采，而是如何让沙子在离开河流与矿山后，通过循环利用，继续服务于人类文明。

作者：李小葵
编辑：游识猷

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