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道法自然
来自专栏半导体产业和投融资
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近几年，光刻机的确是个热词，不论业内业外，都对其非常关注，“有井水处即有光刻机”说的毫不夸张。据说有位半导体领域的专家去理发时，理发小哥也会滔滔不绝的和他交流光刻机。
而在材料领域，碳化硅的“火”有过之而无不及，其本身作为一种优良的陶瓷材料，性能与应用不断地被的开发，尤其是随着集成电路的快速发展，碳化硅作为第三代半导体材料更是一跃成为最受瞩目的材料之一。
光刻机和碳化硅之间又有什么神秘关系呢？
这还要从刚才讲到的集成电路说起。集成电路产业(即IC产业)是关乎国家经济、政治和国防安全的战略产业，在IC产业中，集成电路制造装备具有极其重要的战略地位。集成电路关键装备的发展除先进设计、精密控制技术外，关键零部件制备技术制约也是严重影响集成电路先进制造装备国产化进程的一大问题。
12英寸硅片用碳化硅真空吸盘
关键零部件具有举足轻重的作用，要求结构件材料具有高纯度、高致密度、高强度、高d性模量、高导热系数及低热膨胀系数等特点，且结构件要具有极高的尺寸精度和结构复杂性。例如在高端光刻机中，为实现高制程精度，需要广泛采用具有良好的功能复合性、结构稳定性、热稳定性、尺寸精度的陶瓷零部件，如E-chuck、Vacumm-chuck、Block、磁钢骨架水冷板、反射镜、导轨等。
碳化硅陶瓷正是光刻机用精密陶瓷部件的首选材料！
碳化硅陶瓷具有高的d性模量和比刚度，不易变形，并且具有较高的导热系数和低的热膨胀系数，热稳定性高，因此碳化硅陶瓷是一种优良的结构材料，目前已经广泛应用于航空、航天、石油化工、机械制造、核工业、微电子工业等领域。
但是，由于碳化硅是Si-C键很强的共价键化合物，具有极高的硬度和显著的脆性，精密加工难度大；此外，碳化硅熔点高，难以实现致密、近净尺寸烧结。因此，大尺寸、复杂异形中空结构的精密碳化硅结构件的制备难度较高，限制了碳化硅陶瓷在诸如集成电路这类的高端装备制造领域中的广泛应用。目前只有日本、美国等少数几个发达国家的少数企业(如日本的Kyocera、美国的CoorsTek等)成功地将碳化硅陶瓷材料应用于集成电路制造关键装备中，如光刻机用碳化硅工件台、导轨、反射镜、陶瓷吸盘、手臂等。
碳化硅工件台
光刻机中工件台主要负责完成曝光运动，要求实现高速、大行程、六自由度的纳米级超精密运动，如对于100nm分辨率、套刻精度为33nm和线宽为10nm的光刻机，其工件台定位精度要求达到10nm，掩模硅片同时步进和扫描速度分别达到150nm/s和120nm/s，掩模扫描速度接近500nm/s，并且要求工件台具有非常高的运动精度和平稳性。故需满足以下要求：
工件台及微动台(局部剖面)示意图
(1)高度轻量化：为降低运动惯量，减轻电机负载，提高运动效率、定位精度和稳定性，结构件普遍采用轻量化结构设计，其轻量化率为60%~80%，最高可达到90%；
(2)高形位精度：为实现高精度运动和定位，要求结构件具有极高的形位精度，平面度、平行度、垂直度要求小于1μm，形位精度要求小于5μm；
(3)高尺寸稳定性：为实现高精度运动和定位，要求结构件具有极高的尺寸稳定性，不易产生应变，且导热系数高、热膨胀系数低，不易产生大的尺寸变形；
(4)清洁无污染：要求结构件具有极低的摩擦系数，运动过程中动能损失小，且无磨削颗粒的污染。
碳化硅陶瓷方镜
光刻机等集成电路关键装备中的关键部件具有形状复杂、外形尺寸复杂以及中空轻量化结构等特点，制备此类碳化硅陶瓷零部件难度较大。目前国际主流集成电路装备制造商，如荷兰ASML，日本NIKON、CANON等公司大量采用微晶玻璃、堇青石等材料制备光刻机核心部件——方镜，而采用碳化硅陶瓷制备其他简单形状的高性能结构部件。中国建筑材料科学研究总院的专家们却采用专有制备技术，实现了大尺寸、复杂形状、高度轻量化、全封闭光刻机用碳化硅陶瓷方镜及其他结构功能光学零部件的制备。
碳化硅光罩薄膜
日前在韩国的一场半导体交流活动中，ASML韩国营销经理MyoungKuyLee透露，公司将开始供应透光率超90%的薄膜，以提升EUV光刻机的效率。ASML2016年首次开发出光罩薄膜，当时的透光率是78%。随后在2018年，薄膜透光率提升到80%，去年提升到85%。
薄膜用于保护光罩免受污染，单价2.6万美元左右（约合人民币16.78万元）。
另外，韩国企业FST、S&STech也都在紧张开发EUV光刻机所需的薄膜，FST此前预期上半年开始供应90%透光率的碳化硅薄膜。
碳化硅陶瓷精密结构部件制备工艺
中国建材总院在近净尺寸成型工艺——凝胶注模成型的基础上，开发出用于制备新型大尺寸、复杂形状、高精度碳化硅陶瓷部件的工艺技术。
碳化硅陶瓷部件制备工艺流程图
该制备流程中的关键工艺包括凝胶注模成型工艺、陶瓷素坯加工工艺和陶瓷素坯连接工艺。其中，凝胶注成型工艺是制备碳化硅陶瓷部件的基础，该工艺是一种精细的胶态成型工艺(Colloidalprocessing)，可实现大尺寸、复杂结构坯体的高强度、高均匀性、近净尺寸成型，自上世纪90年代以来在特种陶瓷材料制备领域获得了广泛的研究。陶瓷素坯加工工艺可以实现复杂形状陶瓷部件的快速、低成本、精密制造，有效提高陶瓷部件的尺寸精度及表面光洁度。陶瓷素坯连接工艺则可以实现中空陶瓷部件的制备，主要采用陶瓷粘结剂将陶瓷单体部件进行连接获得整体中空部件。
产业竞争格局
目前国外在集成电路核心装备用精密陶瓷结构件的研发和应用方面走在前列的公司有日本京瓷、美国CoorsTek、德国BERLINERGLAS等，其中，京瓷和CoorsTek公司占据了集成电路核心装备用高端精密陶瓷结构件市场份额的70%。
京瓷及CoorsTek制造的高端陶瓷零部件具有材料体系齐全、性能优异、结构复杂、加工精度高等特点，所制造的精密陶瓷结构件几乎涵盖了现有结构陶瓷材料体系，如氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化铝等；结构件的应用领域也几乎覆盖了全部集成电路核心装备，形成了一系列型号齐全、品种多样的精密陶瓷结构件产品，如美国CoorsTek公司能够提供光刻机专用组件、等离子刻蚀设备专用组件、PVD/CVD专用组件、离子注入设备专用组件、晶片吸附固定传输专用组件等一系列产品；京瓷能够提供光刻机、晶圆制造设备、刻蚀机、沉积设备（CVD、溅射）、LCD等装备用精密陶瓷结构件。我国在集成电路核心装备用精密陶瓷结构件的研发和应用方面起步较晚，在大尺寸、高精度、中空、闭孔、轻量化结构的结构陶瓷零部件的制备领域有诸多关键技术问题有待突破。
结束语
碳化硅陶瓷具有优良的常温力学性能(如高强度、高硬度、高d性模量等)、优异的高温稳定性(如高导热系数、低热膨胀系数等)以及良好的比刚度和光学加工性能，特别适合用于制备光刻机等集成电路装备用精密陶瓷结构件，如用于光刻机中的精密运动工件台、骨架、吸盘、水冷板以及精密测量反射镜、光栅等陶瓷结构件等。
瓷器凡是用瓷土烧制而成的器囗就叫瓷器。但目前对瓷器的具体定义，还没有取得统一的意见。一般人认为，必须具备以下几条才能称之为瓷器：
第一，瓷器的胎料必须是瓷土的。瓷土的成分主要是高岭土，并含有长石、石英石和莫来石成分；含铁量低。经过高温烧成之后，胎色白，具有透明或半透明性，胎体吸水率不足1％，或不吸水。
第二，瓷器的胎体必须经过1200℃～1300℃的高温焙烧，才具备瓷器的物理性能。各地瓷土不同，烧成温度也有差异，要以烧结为准。
第三，瓷器表面所施的釉，必须是在高温之下和瓷器一道烧成的玻璃质釉。
第四，瓷器烧成之后，胎体必须坚硬结实，组织细密，叩之能发出清脆悦耳的金属声。
经陶瓷工作者的认真研究和对出土实物进行的科学测定证明，在我国原始社会的新石器时代末期，我们的祖先就用瓷土为原料，烧制出胎质灰白、器表无釉、火候较低的器皿，即所谓的灰陶。约在奴隶社会初期的夏代，随着社会的发展和工艺水平的提高，人们又在瓷土中掺入一定数量的长石、石英石等成份，烧制出了一种胎质呈白色、质地比较坚硬的器皿，就其烧结性能和坚硬程度而言，已不同于陶器，而接近原始青瓷。由于器表无釉，所以称之为“原始素烧瓷”。在商周时代，又能普遍地制造一种青釉器物。这种青釉器，胎色灰白，结构坚密，火候高，硬度大，叩起来能发出铿锵的金属声；特别是器表施有一层青色或黄绿色的玻璃质高温釉，看起来它与一般陶器很不相同，而与瓷器颇多一致处。经化学分析，其胎质、釉料、烧成温度、吸水性能及物理性能等各项数据都说明它已具备瓷器的标准条件，是瓷而不是陶。因此，这种青釉器就是我国最早的青瓷。但是由于当时的工艺技术水平较低，原料的处理和坯泥的练制比较粗糙，没有经过精细的过滤、淘洗、捏练、陈腐等工艺过程；而且胎料的可塑性较小，造型比较单调；同时胞料中的杂质尚多，胎体颇多裂纹，釉色也不稳定等等，与后期成熟的瓷器比较，便带有明显的原始性，所以称之为原始青瓷。
从战国到西汉，是从原始青瓷到成熟青瓷的过渡时期。这个时期的青瓷，在烧结性能和器表施釉等各个方面，都比原始青瓷有了较大的进展，但与成熟的青瓷相比，仍有一定的差别。
经过原始青瓷和早期青瓷的漫长道路，到一千八百年前的东汉时期出现了青瓷器。在浙江上虞、宁波、慈溪。永嘉等地先后发现了汉代瓷窑遗址；在河南洛阳的中州路、烧沟、河北安平逯家庄、安徽亳县、湖南益阳、湖北当阳刘家家子等东汉晚期墓葬和江苏高邮邵家沟汉代遗址中，都曾发现过瓷制品，而尤以江西、浙江发现的更多。其中有东汉延熹七年（164年）纪年墓中所出土的麻布纹四系青瓷罐，熹平四年（175年）墓内出土的青瓷耳杯、五联罐、水井、熏炉和鬼灶，熹平五年（176年）墓中发现的青瓷罐，还有与朱书“初平元年”（190年）陶罐同墓出土的麻布纹四系青瓷罐。这些有确凿年代可考的青瓷器的发现，使我们确信，我国瓷器的发明不会迟于汉末，把它定为东汉晚期，不仅有大量的考古资料作为依据，也是比较确切的。
浙江地区有着十分丰富的瓷土矿藏，而且瓷石矿的埋藏一般距地表不深，易于开采。浙江的瓷土，主要是一种含石英——高岭——绢云母类型的伟晶花岗岩风化后的岩石矿物。风化程度低的含有部分长石，风化程度高的则含有较多的高岭石矿物。这就形成了天然有利的条件，只要用这种瓷石作为主要原料就可以制成瓷胎，这类矿物的含铁量较高，适宜用还原烧成。在还原气氛影响下，高价铁被还原为低价铁，低价铁的助熔作用很强，有助于瓷胎在较低的温度下烧结。
瓷窑工在长期的制瓷实践中，对原料的选择，胚泥的淘洗，器物的成型，施釉直至烧成等技术，在东汉晚期都有了较大的改进和提高，为瓷器的出现创造了必要的技术条件。从瓷窑遗址周围的自然环境观察，一般都具备着较为充足的水力资源，加上当时已普遍采用脚踏难和水碓的情况，所以这时很有可能已用水碓粉碎瓷土，以提高坯土的细度和生产效率。在上虞帐子山东汉窑址的发掘中，发现了陶车上的构件——瓷质轴顶碗。这种轴顶碗内作臼状，壁面施以均匀的青釉，十分光滑；它的外壁成八角形，上小而下大，镶嵌在轮盘的正中部位，加于轴顶上，一经外力推动，即可使轮盘作快速而持续的旋转。这种相当进步的陶车设备与熟练的拉坯技术的紧密配合，使瓷器的器型规整而功效提高。这一切说明，浙江成为我国的青瓷发源地不是偶然的。上虞县小仙坛东汉晚期窑址出土的青瓷，质地细密，透光性好，吸水率低，系用1260～1310℃高温烧成；器表通体施釉，胎釉结合得相当牢固；釉层透明，萤润光泽，清澈淡雅，秀丽美观。
此外，在上虞、宁波的东汉窑址中还发现有烧制黑釉瓷器。在湖北、江苏、安徽等地的汉代墓葬中也曾出土过黑釉瓷器，特别是安徽省毫县建宁三年（170年）等纪年墓中黑釉瓷的出土，证明它的烧造时间应在东汉的中晚期。很显然，这种创新产品，是在青瓷的基础上发展起来的。黑瓷和青瓷的呈色剂都是铁元素，经高温烧制后，呈青绿色或青黄色，所以称为青瓷。在工艺技术上设法排除铁的呈色干扰，就是白瓷；相反，加重铁釉着色，便成为漆黑闪亮的黑瓷了。
三国两晋南北朝时期是江南瓷业迅速发展壮大的时期。东起东南沿海的江、浙、闽、赣，西达长江中上游的两湖、四川都相继设立瓷窑，分别烧造具有地方特色的瓷器。其中以越窑发展最快，窑场分布最广，瓷器质量最高。
从西晋八王之乱到十六国混战的一百多年间，北方一带兵连祸结，经济凋敝，手工业极端衰落。因此，这一段时间，制瓷工艺一直独让南方专美。 439年北魏太武帝统一了中国北部， 450～451年侵宋失败，从此确立了南北分立的局面。458年北魏孝文帝实行均田制，扶助依附农民立户分田，限制普通地主使用奴隶，使得农业得以恢复发展，从而也使手工业的复兴有了可能。
从河北、河南出土的青瓷来看，河北、河南一带，很有可能成为北朝青瓷的中心产区。白瓷最早出现于北朝的北齐。早期的白瓷，胎料细白，显然经过淘练，但未上护胎釉；釉色乳白，釉层薄而滋润；釉厚处呈青色，而且器表普遍泛青。白瓷的出现，为制瓷业开辟了一条广阔的道路。有了白瓷，才有影青、青花、釉里红，才有斗彩、五彩、粉彩……等等琳琅满目、色彩缤纷的彩瓷。所以白瓷的发明，是我国陶瓷史上的一个新的里程碑。
黑瓷的产地源于南方，东晋之后，北方开始了黑瓷的烧造。河北平山县北齐崔昂墓出土的一件黑釉四系缸，标志着北齐时期已经出现了比较成熟的黑瓷。 1975年在河北赞皇县东魏李希宗墓里，曾发现了一块黑釉瓷片，器型虽无法了解，但釉色漆黑光亮，瓷胎也坚硬细薄，制作也规整。这块黑瓷片，比崔昂墓出土的黑瓷缸要早十二年，可以推知东魏时期北朝已有黑瓷了。
青瓷、白瓷、黑瓷的出现，标志着北方制瓷手工业的迅速发展，从而为唐宋北方名窑的普遍出现，奠定了基础。
隋以北朝为基础统一全国，隋初的文化面貌也带有较浓重的北朝色彩。随着南北的政治统一，也促进了南北经济、文化的合流和交融，开始了一个新的时期。这一新时期体现在制瓷工艺上有二个方面：
第一，在隋以前，烧瓷的窑场都主要在长江以南和长江上游的今四川境内，北方没有发现值得重视的窑场。但入隋以后，改变了这个面貌，瓷业在大河南北发展起来。全国已发现的隋代瓷窑有河北磁县贾壁村窑、河南安窑、巩县窑、安徽淮南窑、湖南湘阴窑、四川邓崃窑等六处，就有四处在大河南北。这是未来唐宋瓷业大发展的先导。
第二，青瓷虽说仍然是隋代瓷器生产的主流，从河南、陕西、安徽出土的白瓷来看，与北朝相比，有较大的进步。胎质更白，釉面光润，胎釉均无泛青、闪黄的现象。
唐代烧造的白瓷，胎釉白净，如银似雪，标志着白瓷的真正成熟。目前已发现的有河北临城邢窑、曲阳窑，河南巩县窑、鹤壁窑、登封窑、郏县窑、荥阳窑、安阳窑，山西浑源窑、平定窑，陕西耀州窑，安徽萧窑等都烧白瓷。其中邢窑白瓷成为风靡一时、“天下无贵贱通用之”的名瓷。因此，人们通常用“南青北白”来概括唐代瓷业的特点。邢窑白瓷与越窑青瓷分别代表了北方瓷业与南方瓷业的最高成就虽是事实。但实际上，北方诸窑也兼烧青瓷、黄瓷、黑瓷、花瓷，也有专烧黑瓷与花瓷的瓷窑。北方诸窑中，很多瓷窑烧瓷的历史较短，没有陈规可以墨守，因而敢于作各种尝试和探索。釉色不厌弃青、白、黄、黑、绿、花，制胎可以两色重叠拉坯，形成纹理，不薄雅素，更喜富丽。这代表了一种新的自信和进取的时代风格。在南方的唐墓也发现了相当数量的白瓷，只是没有发现白瓷窑址，但这是一个白瓷向倾向于保守的青瓷进行冲击的迹象。
评诗家说唐诗有所谓盛唐气象。陶瓷艺术最能表现这种盛唐气象的则是唐的三彩釉陶。在制瓷工艺上，唐人的贡献也是不少的。留给后世的一份厚礼是在烧成工艺中普遍使用了匣钵装烧，匣钵创制和使用可能要早于唐，但大量使用并作为工艺的常规，则是在中唐以后。唐人烧出了高质量的邢窑白瓷与越窑青瓷，也为宋代名窑的出现准备了工艺条件。
五代时期，白瓷的生产仍以北方地区为主。唐代的窑址，大多仍在继续烧造，其中规模最大的是曲阳窑、鹤壁窑、耀州窑系的黄堡镇窑和玉华宫窑等。曲阳涧磁村窑址出土的五代白瓷器皿就有碗、盘、灯、碟、盒、罐、瓶、枕各种用具。每一器类的式样繁多，如碗的式样竟达八种，可见当时生产的发达。但也正因为在全国分裂、割据的形势下，各地瓷窑之间借鉴、仿制以至市场竞争不太可能，这种进步与发展又是有限度的，瓷业的新发展与繁荣还有待于北宋统一全国。
宋代是我国瓷业发展史上的一个繁荣时期。自1949年以来，陶瓷考古发现的古代瓷窑遗址分布于我国十九个省、市、自治区的一百七十个县，其中分布有宋窑的达一百三十个县，占总数的75％，可以说遍布各地。宋代瓷业的繁荣，一方面是宋代政治的、经济的、社会的各种因素共同作用的结果，一方面又是宋代社会、经济、文化繁荣的反映。
瓷系与窑系的形成，是我国古代各地制瓷工匠互相学习，不断创新的结果；也是制瓷工艺在传播和发展过程中，受各地不同的自然条件、生活习俗的影响而产生的。瓷器在东汉早期浙江出现后，很快地在长江下游一带传播开来，井逐渐波及长江中游、上游地区，以及福建、广东一带。约在6世纪初叶的北朝时期，中原地区也出现了自己的烧造瓷器。从此我国的制瓷业便形成了南北两大瓷系。
南方瓷系产品的特点是：
一、造型比较秀气，胎色瓦灰，胎质颗粒较细，有的略呈红色或黄色；气孔细，孔隙度小，胎中黑点少。
二、瓷器胎料的化学组成是：三氧化二铁的含量一般在2％左右，高于北方。二氧化钛和三氧化二铝的含量都较低；而二氧化硅的含量则较北方为高。
三、釉层青绿发翠，有的略带暗黄色，有羊木光。
四、瓷器烧成的温度较低，一般为1200℃左右，甚而还达不到这个温度就出现过烧现象。
北方瓷系产品的特点是：
一、器物造型新颖，粗犷雄伟；胎体比较厚重，胎色浅灰，颗粒结构粗糙，胎内有黑点和气孔，孔隙度大。
二、胎料的化学组成接近于质量差的粘土原料，三氧化二铝含量较高，一般都在26％以上，最高的达32％；二氧化钛含量超过1％，二氧化硅的含量普遍都低于南方，所以胎的呈色较南方偏深一些。
三、釉层较薄，玻璃质感强，颜色灰中泛黄。
四、瓷器烧成温度较高。如河北省景县封氏墓出土的青瓷，在1200℃的烧造温度下还是生烧。
南方瓷系在隋以前的主要窑址有：上虞窑、宜兴均山窑、肖山上董窑、成都青羊宫窑、福建天山马岭窑等。北方瓷系在隋以前的窑址发现得不多，仅河南安阳窑、河北贾壁窑、山东淄博窑数处。而到了宋代，则形成了多种瓷窑体系。宋代瓷窑体系的区分，主要是根据各窑产品的工艺、釉色、造型与装饰的同异，根据它们之间的同异可以大致看出宋代形成的瓷窑体系有六：北方地区的定窑系、耀州窑系、钧窑系、磁州窑系；南方地区的龙泉青瓷系、景德镇的青白瓷系。
定窑系以定窑为代表。定窑始烧于唐，它的烧白瓷是受邻近的邢窑影响，当时邢窑盛名满天下。但后来定盛邢衰，至宋时人们已知有定而不知有邢了。而定窑系诸窑到北宋时也确实形成了自己的一套制瓷工艺与制瓷风格，并为各窑所仿效。定窑系产品以白瓷为主，兼烧黑釉、酱釉、绿釉及白釉剔花器。釉汁比较莹润，釉色白中发黄，常有泪痕。胎料加工很细，胎质坚硬，胎色洁白。器物造型稳定，装饰工整素雅。早期的产品以划花、刻花为主；北宋晚期以印花为主。花纹布局严谨，题材丰富多彩，以各种花卉最多见，其中又以牡丹、莲花为多，菊花次之。其余动物、禽鸟、水波游鱼纹也有一定的数量，婴戏纹则比较少见。在北宋中期则出现了覆烧工艺，即把盘碗之类器皿反过来烧。这种装烧方法的优点在于用同样的窑炉，耗用同样的燃料，烧一次窑比用普通匣钵产量为高，缺点是有芒，即口部无釉。生产定窑系瓷器的窑场，则分布在漳河、汾河流域的广大地区。代表性窑场除河北曲阳定窑外，尚有山西的平定窑、孟县窑、阳城窑、介休窑和四川的彭县窑。
磁州窑系是北方最大的一个民窑体系。这个窑系的窑场分布于今河南、河北、山西三省，而以河北省邯郸市观台镇为典型代表。磁州窑系的历史，可以追溯到唐代北方烧制白瓷的诸民窑。
磁州窑继承了唐代南北民窑的特点，烧瓷品系繁多。观台窑的产品品系、种类，可以说是集本窑系各窑之大成。这里烧制的瓷器以白瓷、黑瓷为主。装饰丰富多彩，白地黑花，对比鲜明。纹饰题材多取之于民间的生活内容。河南修武县的当阳峪窑的成就也很大，它的制瓷工艺的独特性则在于釉下施一层极白的护胎釉，再在上面画黑花，或用剔地的手法作出剔花。装饰以黑白或赭白对比，十分强烈；花纹的制作手法既活泼又严谨。
磁州窑系的其他代表性窑址还有：河南鹤壁集窑、禹县扒村窑、登封曲河窑，山西介休窑和江西吉安吉州窑。
耀州窑系是北方一个巨大的烧造青瓷的窑系。耀州窑系以今陕西省铜川市黄堡镇为代表，包括陈炉镇、立地坡、上店及玉华宫等窑在内。铜川旧称同官，宋时属耀州，因此称耀州窑。黄堡镇位于漆水西岸狭长小盆地上，东北距铜川市十五公里，南距耀县十三公里。漆水从镇内穿过，流经耀县与沮河汇合。镇东西均有大道，水陆交通便利，附近出产煤与坩子土，有良好的烧瓷条件。耀州窑系的早期历史也可以追溯到唐代，到明嘉靖以前还在继续生产。产品种类有青瓷、白瓷、黑瓷；北宋时期以烧造青瓷为主。耀州窑青瓷颜色深沉，边沿部分发褐黄，人们称之为“姜黄色”。
耀州窑系最突出的成就是图案装饰。宋元的花纹有折枝牡丹、缠枝菊花、水波三鱼、鸳鸯戏莲、双鸭戏水、水藻纹、忍冬纹、回纹、松林戏婴、龙凤花纹等。装饰手法以印花、刻花为主；刻花刚劲有力，纹样生动活泼，在宋代诸窑系中算是出类拔萃的。
耀州窑系范围很大，东边影响到河南的临汝窑，西边发展到陕西、甘肃交界的旬邑窑。代表性的窑址还有河南的宜阳窑、宝丰窑、新安城关窑、禹县均台窑、内乡大窑店窑和广东的西村窑、广西的永福窑。
钧窑系以河南禹县的钧窑为代表，始烧于北宋，金元时期继续烧造。其突出成就是在釉里掺有铜的氧化物，用还原焰烧出绚丽多采的窑变釉色。钧釉主要特点是通体天青色与彩霞般的紫红釉相互错综掩映，釉汁肥厚润泽，极为美观。此外还有月白色、天蓝色、海棠红等。
钧窑系瓷器的烧造地点很广，河南禹县、郏县、登封、新安、汤阴、安阳以及河北的磁县等都有烧造。
龙泉青瓷窑系属南方青瓷系统。南宋时为应付宫廷。官府的需要，开始生产一种以施粘稠的石灰碱釉为特征的瓷器。到南宋中期以后，终于形成了有自身特点风格的梅子青、粉青釉等龙泉青瓷。
龙泉青瓷窑系的迅速发展，除了龙泉地区自然条件的优越，还因入金以后，北方瓷业衰落，南宋立国水乡、海隅，水上交通发达，有利于商业、贸易的发展。南宋政府又以发展海外贸易为国策，宋宁宗嘉定十二年（1219年）为防金银外流，“命有司止以绢布、锦绮，瓷器之属博易”（《宋史·食货志》）。这更刺激了瓷器的出口，龙泉青瓷在东亚和东南亚及东非、阿拉伯诸国都是很受欢迎的商品，这种情况到了元代仍有盛无衰。在国内，龙泉青瓷也和景德镇的青白瓷一样，它的产品的国内市场很大。近年发现陕南与四川的青白瓷与龙泉青瓷的窖藏就是很好的证据。
在宋代民窑诸窑系中，龙泉青瓷的兴起是最晚的，但由于有海外市场的支持，终于迅速发展为一个窑场众多的庞大窑系。到了南宋晚期，浙江省龙泉县窑场星罗棋布，还旁及邻近的庆元、遂昌、云和等县。江西吉安的吉州窑、福建泉州碗窑乡窑也有烧造。入元以后，烧制龙泉窑风格的青瓷窑场范围更为扩大，仅浙南的瓯江两岸就发现窑场遗址一百五十余处。
景德镇青白瓷窑系属南方瓷系。青白瓷又称影青，是宋代以景德镇窑为代表烧制成的一种具有独特风格的瓷器。其釉色介于青白二色之间，青中有白，白中显青，因此称青白瓷。青白瓷釉色的硬度、薄度、透明度以及瓷里莫来石结晶的发达，都达到了现代硬瓷的标准，代表了宋代瓷器的烧造水平。特别是采用覆烧方法之后，产量倍增，对东南沿海地区的影响极大。自宋迄元，青白瓷盛行不衰，形成了一个著名的青白瓷窑系。
景德镇烧青白瓷的窑址已发现有湖田、湘湖、胜梅亭、南市街、黄泥头、柳家湾等；江西南丰白舍窑、安徽繁昌柯家冲窑、福建闽清窑及湖北武昌金口窑等都烧造青白瓷。属于这个窑系的还有江西吉安吉州窑、广东湖安窑、福建德化窑、泉州碗窑乡窑、同安窑、南安窑等。
以上的瓷窑系之所以能形成，固然是唐代“南青北白”的瓷业布局与发展趋势的合乎逻辑的发展；另一方面又是宋代历史条件下瓷业市场竞争的结果。它们在历史渊源上和某些工艺特征上都可溯源于唐代，但它们又大大不同于唐瓷。它们的进步与发展不仅使唐瓷膛乎其后，而且还使得一代名窑如邢窑与越窑从此都渐渐湮没无闻，成为历史的陈迹。
正是因为竞争，一种瓷器在市场上受到欢迎，首先邻近瓷窑的相继仿制，继之就是瓷窑的增加与窑场的扩大，形成瓷窑体系。同时在这种瓷的销售地也引起当地瓷窑仿烧，扩展到他处。销售地和主产地可以相距很远，广州西村宋窑烧制陕西耀州窑风格青瓷出口外销，就是其例。同时，因为要保持传统市场和争夺新市场，也促使宋代的制瓷工艺有很多的革新与创造，一方面是提高产量，另一方面是降低成本，例如宋代瓷窑普遍应用火照检查烧制过程中窑炉的温度与气氛，以保证尽可能高的成品率。北宋中期由定窑创始的覆烧工艺，是用一种垫圈组合匣钵，可以一次装烧多件碗类瓷器，能够充分利用窑炉空间，扩大生产批量以降低成本。这种覆烧工艺后来也为其他瓷窑所采用。
各个瓷窑间都有竞争，不论是一个瓷窑系之内，或一个瓷窑系之外，竞争的结果就是名瓷名窑的出现。宋代名窑中的官窑是专为宫廷生产的。它的产品不是用来交换的商品，似乎与瓷业市场竞争无关。但官窑的工匠却是来自民窑，至于汝窑可能最初本来就是民窑，后来才在官督下为宫廷烧瓷，产品为宫廷官府所专有。随后也如汴京官窑一样，因靖康之变，北宋朝廷的倾覆而衰竭。
宋代制瓷工艺在我国陶瓷史上的最大贡献是为陶瓷美学开辟了一个新的境界。钧瓷的海棠红、玫瑰紫，灿如晚霞，变化如行云流水的窑变色釉；汝窑汁水莹润如堆脂的质感；景德镇青白瓷的色质如玉；龙泉青瓷翠绿晶润的梅子青更是青瓷釉色之美的极致。还有哥窑满布断纹，那有意制作的缺陷美、瑕疵美；黑瓷似乎除黑而外无可为力，但宋人烧出了油滴、兔毫、鹧鸠斑、玳瑁那样的结晶釉和乳浊釉。磁州窑的白釉釉下黑花器则又是另一种境界，釉下黑花器继承了唐代长沙窑青釉釉下彩的传统，直接为元代白瓷釉下青花器的出现提供了榜样。定瓷图案工整严谨的印花，耀瓷犀利潇洒的刻花都是只知有邢窑白瓷与越窑千绿翠色、秘色、如冰似玉的唐和五代人所不及见、不及知和不可想像的新的仪态和风范。
宋瓷的美学风格，近于沈静雅素一路，钧瓷虽灿如晚霞，但也不属唐三彩的热烈华丽。宋瓷所创造的新的美学境界，主要在于宋瓷不仅重视釉色之美，而且更追求釉的质地之美。钧瓷、哥瓷、龙泉、黑瓷的油滴、兔毫、玳瑁等都不是普通浮薄浅露、一览无余的透明玻璃釉，而是可以展露质感的美的乳浊釉和结晶釉。北宋的汝瓷与南宋的官窑、龙泉窑青瓷都是玻璃釉，但它们的配方已不再是稀淡的石灰釉而是粘稠的石灰碱釉，因而汝瓷“釉汁莹厚如堆脂”，官窑及龙泉青瓷经多次施釉，利用釉中微小气泡所造成的折光散射，形成凝重深沉的质感，使人感觉有观赏不尽的蕴蓄。唐人称赞越窑青瓷的“如冰似玉”，还只是修辞学上的比喻和理想，但是宋人烧造的龙泉青瓷和青白瓷却是巧夺天工的实际。宋瓷的这些作品都是我国陶瓷历史画廊中的杰作与瑰宝。它们的仪态和风范也是后世陶瓷业长期追仿的榜样，千载之下，至今仍然使我们赞叹和倾倒。
辽朝是10世纪初我国契丹族在北方建立的地方政权。契丹族是古代北方民族鲜卑族的后裔，晋末始称契丹。南北朝以来，契丹在今辽河上游西拉木伦河流域一带游牧，与中原的关系逐渐密切。唐朝以其地置松漠都督府，并任契丹首领为都督。唐朝后期，契丹已成为我国北方民族中最强大的一支。唐末，契丹族首领耶律阿保机统一契丹及邻近各部，于五代后梁贞明二年（916年）建立了辽朝，遂先后与五代和北宋并立。随着契丹人由畜牧、渔猎生产为主转向以农业、畜牧业生产为主，由游牧生活转向定居生活，手工业也随之发展起来。在手工业中，制瓷业则是一个重要的组成部分。
唐、五代以来，在我国北方的邢（今河北邢台市）、磁（今河北磁县）、定三州内，先后出现了制瓷业。定州在最北方，与辽接近。辽代的手工业各部门主要是由战争中俘获来的汉人和渤海人发展起来的，辽代的制瓷业当然也不例外。据《辽史》记载，从太祖至世宗这一期间，辽对定州曾进行多次的掠夺。而定州所属的曲阳县境，是定窑窑址所在地。所以辽代制瓷的工匠，大多是来源于中原的磁窑镇和定州的定窑。辽代的瓷窑，已知者共七处，其分布情况是：上京地区有林东辽上京窑，林东南山窑，林东白音戈勒窑；中京地区有赤峰缸瓦窑；东京地区有辽阳冮（gang刚）官屯窑；南京地区有北京龙泉务窑；西京地区大同市西郊青瓷窑村也发现了窑址，所烧器物为黑釉鸡腿坛等。由此看来，契丹人在其未立国以前，主要是以游牧、渔猪为业，瓷业是没有根基的。辽的瓷业成就主要是华北地区汉族烧瓷工人的贡献。辽瓷以富有游牧民族特色的皮囊壶（因形如鸡冠，又称鸡冠壶）、鸡腿瓶的造型而闻名于世，并且受到收藏者的珍爱。辽瓷除了某些器物造型特异，烧瓷品系与工艺也大体与华北白瓷系统诸民窑相同。
金朝是我国女真族于12世纪初，在东北、华北地区建立的一个地方政权。金代陶瓷器在我国陶瓷史上是一个不可缺少的组成部分。长期以来，由于历史文献有关金代陶瓷的记载很少，实物资料又所见不多，所以对金代的陶瓷，过去没有人作过系统的研究。50年代以前出版的一些陶瓷史著作，也没有金瓷之说。人们即使见到了金代的陶瓷，也往往把它视为宋元之物。
50年代以来，随着我国文物考古工作的开展，金代陶瓷资料不断发现，才使我们知道了金代陶瓷器的生产，大致可分为前后两个时期，即海陵王完颜亮迁都燕京以前为前期，迁都以后为后期。从辽宁省抚顺大官屯窑和辽阳江官屯窑这两个代表来看，金代瓷器釉色很是单调、造型朴拙、缺少装饰。瓷器原料加工粗糙，胎骨厚而色杂，釉面不均缺乏润泽感。成型工艺粗糙，器型不规整，无定式。装饰简单，仅见有白底绘黑花的，其他如刻、划、雕、加彩等技法极其少见。这些情况都说明，金代早期的陶瓷器，其生产水平较关内地区为低。从1127年的“靖康之变”到1153年的金海陵王迁都，在这近三十年间，金兵每次南犯，都把掠夺人口、财富、土地作为主要目标。今河北、河南省境是北宋瓷器生产的重要基地之一，有高度发展的陶瓷手工业，但长期的战争，使它受到空前的破坏。后二十多年间，金代中原地区的陶瓷生产，可能由于战争的破坏和窑工的南逃，基本上处于荒废的状态，到金世宗完颜雍“即位五载而南北修好”。在他执政的近三十年间，据《金史·世宗纪》载：“群臣守职，上下相安，家给人足，仓廪有余……号称‘小尧舜。’”金朝经济的恢复和发展，必须会刺激陶瓷业生产。目前发现的带有纪年的金代瓷器和墓葬出士瓷器，有大定二年（1162年）磁州窑系白釉黑花乌纹虎形枕、佛光普渡大安二年（1210年）白釉黑字罐、大安二年（1210年）耀州窑青瓷片标本、金明昌三年（1192年）白釉砂圈瓷碗、大定十七年（1177年）和廿四年（1184年）金墓出土的许多定窑瓷器。但很少发现金大定以前的产品。显然它是中原地区的陶瓷业在大定年间得以恢复和发展的反映。
金代中原地区在大定年间及其以后发展起来的陶瓷窑，根据目前的发掘和调查，有河北曲阳定窑、磁县砚台窑及河南禹县钧窑、陕西铜川耀州窑等。很显然，金人南侵，灭辽侵宋，一方面继承了辽与宋的瓷业根基，另一方面则造成了北方熟练窑工逃亡、南迁。致使北方瓷业的衰落。北方几大窑区入金以后不久虽又恢复烧造，但产品粗劣，金瓷并未有出
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