多晶硅是微電子行業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)的“基石”，是信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的原材料。一般電子級(jí)硅要求含Si>99.9999%，電子級(jí)多晶硅則要求達(dá)到9個(gè)“9”以上。作為戰(zhàn)略性原材料，電子級(jí)多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)和市場(chǎng)長(zhǎng)期由國(guó)外壟斷，制約我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
5月24日，國(guó)家電投黃河水電新能源分公司正式推出國(guó)產(chǎn)高純電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品——“黃河水電多晶硅”，實(shí)現(xiàn)了電子級(jí)多晶硅的“中國(guó)制造”，打破國(guó)外壟斷格局。
多晶硅廠全貌
還原爐硅棒溫度檢測(cè)
缺口巨大
全球多晶硅產(chǎn)能發(fā)展始于1980年，德、美、日采用改良西門子法，使得產(chǎn)能達(dá)到1000噸—2000噸。到了2000年，韓國(guó)加入，德、美、日、韓采用改良西門子法和硅烷法，生產(chǎn)出太陽(yáng)能級(jí)產(chǎn)品，產(chǎn)能突破10000噸。
變化出現(xiàn)在2012年，全球多晶硅產(chǎn)能達(dá)到25萬(wàn)噸、產(chǎn)量23.5萬(wàn)噸，我國(guó)產(chǎn)量為7.1萬(wàn)噸。到了2017年，全球產(chǎn)能達(dá)40萬(wàn)噸、產(chǎn)量38萬(wàn)噸，我國(guó)產(chǎn)量則達(dá)到21萬(wàn)噸。
從進(jìn)口數(shù)據(jù)分析，2013年至2017年，我國(guó)多晶硅進(jìn)口數(shù)量從80653噸逐年攀升至144000噸。2014年，國(guó)務(wù)院簽發(fā)了《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，同時(shí)成立了國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，電子級(jí)多晶硅迎來(lái)重大利好。
從近十年的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，雖然多晶硅在我國(guó)得到長(zhǎng)足發(fā)展，但高品質(zhì)多晶硅仍然需要進(jìn)口。進(jìn)口數(shù)據(jù)中所有的分立器件、集成電路用多晶硅和高效光伏電池用多晶硅全部進(jìn)口，國(guó)內(nèi)高品質(zhì)多晶硅缺口仍然巨大。
有專家研判，國(guó)內(nèi)電子級(jí)多晶硅的需求是4500噸/年。
“全球電子級(jí)硅材料規(guī)模迅速擴(kuò)張，技術(shù)要求日趨嚴(yán)格。得益于良好的發(fā)展環(huán)境，國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品品質(zhì)快速進(jìn)步，技術(shù)要求向國(guó)際水平靠近勢(shì)在必行，行業(yè)內(nèi)將不遺余力推進(jìn)國(guó)產(chǎn)多晶硅的應(yīng)用。”有研半導(dǎo)體博士肖清華告訴記者。
填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白
國(guó)內(nèi)首條電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)線的出現(xiàn)，經(jīng)歷了近10年的時(shí)間。
據(jù)黃河公司新能源分公司總經(jīng)理劉剛介紹，“黃河水電多晶硅”的研發(fā)工作正式開始于2006年，于2010年全面投產(chǎn)，形成的2500噸高純電子級(jí)多晶硅產(chǎn)能，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)10%。2015年，黃河水電多晶硅完成國(guó)家科技重大專項(xiàng)《極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝》（即“02專項(xiàng)”）全部技術(shù)指標(biāo)要求。
“黃河水電多晶硅”采用改良西門子法，年產(chǎn)達(dá)2500噸電子級(jí)多晶硅，實(shí)現(xiàn)完全閉路循環(huán)，節(jié)能低耗、安全環(huán)保，其氧含量<0.02ppma，碳含量<0.02ppma，受主雜質(zhì)<0.03ppba，施主雜質(zhì)<0.05ppba，基體總金屬雜質(zhì)<2ppbw，經(jīng)第三方權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，產(chǎn)品質(zhì)量與德國(guó)、日本知名多晶硅質(zhì)量相當(dāng)。
“攻克電子級(jí)多晶硅的關(guān)鍵要素包括很多方面，對(duì)工藝、設(shè)備管道選型、儀表選型、潔凈室等級(jí)都有嚴(yán)格的要求，在施工及檢修時(shí)，需要按照最高潔凈等級(jí)規(guī)范，在原輔材料、中間產(chǎn)品、輔助氣體和介質(zhì)方面也要進(jìn)行完善的質(zhì)量體系控制?！眲傃a(bǔ)充，“每一個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)都需要長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)積累有效的數(shù)據(jù)，從中找出制約質(zhì)量提升的因素?！?/p>
來(lái)自重慶的某下游企業(yè)負(fù)責(zé)人告訴記者：“設(shè)備可以階段性引入，但材料必須是連續(xù)性的，我們?cè)龅竭^(guò)某外國(guó)廠商的突然斷供，造成了很大損失。如果關(guān)鍵材料可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，我們可以減少很多后顧之憂。”
步入新階段
電子級(jí)多晶硅國(guó)產(chǎn)化，率先在青海取得突破，一部分源于地緣優(yōu)勢(shì)。
“十二五”以來(lái)，青海省形成了“以硅為主、多元發(fā)展、集中布局”的產(chǎn)業(yè)格局。青海省副省長(zhǎng)王黎明強(qiáng)調(diào)：“青海將進(jìn)一步加快技術(shù)創(chuàng)新，努力打造國(guó)內(nèi)重要的集成電路硅材料產(chǎn)業(yè)基地，走出一條既符合國(guó)家戰(zhàn)略、又切合青海實(shí)際的綠色發(fā)展之路。在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下，堅(jiān)定不移打造千億元新材料產(chǎn)業(yè)鏈?！?/p>
據(jù)了解，青海已建成晶硅產(chǎn)能17500噸，2016年該省共生產(chǎn)單晶硅2635噸，多晶硅14228噸。
隨著《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》、《中國(guó)制造2025》、《工業(yè)強(qiáng)基工程實(shí)施指南（2016-2020年）》等一系列政策的出臺(tái)，我國(guó)電子級(jí)多晶硅的發(fā)展步入新階段。在政策環(huán)境利好下，黃河公司總經(jīng)理魏顯貴表示，將致力于核心技術(shù)研發(fā)和質(zhì)量提升，努力將國(guó)內(nèi)電子級(jí)多晶硅市場(chǎng)占有率提升至30%以上。
“黃河水電多晶硅” 打響了民族品牌，在價(jià)格上也幾乎與進(jìn)口產(chǎn)品持平?！岸嗑Ч鑷?guó)產(chǎn)化才剛剛起步，我們將進(jìn)一步提高智能化制造水平和生產(chǎn)控制能力，確保產(chǎn)品穩(wěn)定性，力拼工藝研發(fā)，發(fā)展才有持續(xù)性。”劉剛說(shuō)。
電子級(jí)多晶硅國(guó)產(chǎn)化要協(xié)同發(fā)力（短評(píng)）
電子級(jí)多晶硅行業(yè)上下游之間的發(fā)展關(guān)系可以用“皮之不存，毛將焉附”形容。
我國(guó)將集成電路作為基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，附加在全行業(yè)中的關(guān)鍵性作用愈加凸顯，電子級(jí)多晶硅作為國(guó)家發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略原材料，已成為我國(guó)發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的重要支撐。我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)目前位居全球第一、增速也位居全球第一。但是，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)與先進(jìn)產(chǎn)業(yè)國(guó)之間的差距較大，大尺寸晶圓的生產(chǎn)研發(fā)才剛剛起步，集成電路核心技術(shù)研發(fā)和關(guān)鍵元器件制造還面臨巨大的挑戰(zhàn)。
局部的突破不代表整個(gè)電子級(jí)多晶硅全產(chǎn)業(yè)鏈上的突破。以點(diǎn)帶面，求得全面突破才是眾望所歸。著力培育龍頭企業(yè)，力求產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，加快推廣應(yīng)用，完善產(chǎn)業(yè)環(huán)境，調(diào)動(dòng)用戶企業(yè)積極性等顯得尤為迫切。
電子級(jí)多晶硅實(shí)現(xiàn)“中國(guó)造”，為行業(yè)發(fā)展樹立了新的里程碑，而為了早日實(shí)現(xiàn)其全產(chǎn)業(yè)鏈“中國(guó)造”，則需要上下游企業(yè)協(xié)同發(fā)力，在技術(shù)、融資、人才、項(xiàng)目合作等多領(lǐng)域，推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)步。
