中國(guó)半導(dǎo)體硅的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

朱泓達(dá)

（倫敦大學(xué)學(xué)院，倫敦 WC1H 0AQ）

1 中國(guó)半導(dǎo)體硅材料的現(xiàn)狀分析

1.1 多晶硅

多晶硅是半導(dǎo)體材料中非常重要的組成部分，其性能優(yōu)良可以用于多行業(yè)，是制造半導(dǎo)體器件的重要基礎(chǔ)性材料。多晶硅是拉制單晶硅的直接原材料，目前應(yīng)用比較廣泛的有改良西門子法以及硅烷法，其制作出來(lái)的多晶硅主要為電子多晶硅和太陽(yáng)能多晶硅兩種。半導(dǎo)體硅是重要的光伏材料（太陽(yáng)電池半導(dǎo)體材料），我國(guó)從上世紀(jì)中期就已經(jīng)開始著手研發(fā)高純多晶硅，力求改變國(guó)內(nèi)電子產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的多晶硅材料進(jìn)口的被動(dòng)局面。經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)動(dòng)蕩和技術(shù)的革新發(fā)展，目前我國(guó)多晶硅的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量和全年總產(chǎn)能已經(jīng)躍居世界前列。國(guó)際市場(chǎng)對(duì)于多晶硅的需求量逐年增大，在電子行業(yè)和光伏使多晶硅市場(chǎng)存在比較多的缺口，而且短期之內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)能夠與之替代的半導(dǎo)體材料。多晶硅的市場(chǎng)價(jià)格始終比較可觀，這樣就使國(guó)內(nèi)出現(xiàn)許多生產(chǎn)企業(yè)。從整體上看，我國(guó)生產(chǎn)的多晶硅多用于太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中，而電子多晶硅仍然以進(jìn)口歐洲和美日韓為主。

1.2 單晶硅

自然中的硅元素含量充足，使得單晶硅的原材料資源非常豐富。單晶硅已經(jīng)成為新時(shí)代電子信息科技中非常重要的組成部分，由于其比較廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿?，使其成為一種新型半導(dǎo)體材料，并具有極高的研究?jī)r(jià)值。同時(shí)，我國(guó)正處于構(gòu)建生態(tài)環(huán)保型社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，太陽(yáng)能光伏發(fā)電有著非常廣闊的發(fā)展空間，太陽(yáng)能電池的需求量不斷增大，使得單晶硅的市場(chǎng)缺口也比較明顯，再加上節(jié)能減排理念的提出，使得我國(guó)單晶硅有著極大的市場(chǎng)空間。但從整體上看，我國(guó)的單晶硅生產(chǎn)技術(shù)相較歐美和日本仍然有比較大的差距，進(jìn)口單晶硅的比重仍然較大。隨著廣大科研人員多年的積極探索創(chuàng)新與不懈努力，我國(guó)的單晶硅生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)水平之間的差距已經(jīng)逐漸縮短，發(fā)展前景非常客觀。

2 中國(guó)半導(dǎo)體硅的發(fā)展優(yōu)勢(shì)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析

2.1 中國(guó)半導(dǎo)體硅發(fā)展優(yōu)勢(shì)分析

2.1.1 政策條件與社會(huì)條件具有明顯優(yōu)勢(shì)

為了推動(dòng)半導(dǎo)體硅產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)政府已經(jīng)出臺(tái)了相應(yīng)的扶持政策和相關(guān)指導(dǎo)意見，目的是推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體硅產(chǎn)業(yè)保持高水平發(fā)展態(tài)勢(shì)，并逐漸完成對(duì)國(guó)際領(lǐng)域這一項(xiàng)技術(shù)的追趕。再加上我國(guó)節(jié)能減排理念的提出，低碳、環(huán)保、生態(tài)、綠色社會(huì)的發(fā)展理念，使得太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的運(yùn)用更加廣泛，也使得半導(dǎo)體硅技術(shù)逐漸成熟。

2.1.2 生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)水平已經(jīng)有了重大突破

生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備不斷被升級(jí)優(yōu)化，使得我國(guó)本土的半導(dǎo)體硅技術(shù)不斷突破，一些歐美國(guó)家和日本壟斷的技術(shù)也逐漸被攻克，打破了半導(dǎo)體硅制造技術(shù)的壟斷屏障。這樣就使我國(guó)的半導(dǎo)體硅進(jìn)口量逐漸降低，而出口量逐漸增高，研發(fā)、生產(chǎn)成本也逐漸降低。例如多晶硅生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，讓我國(guó)的光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展前景變得更加可觀。

2.2 中國(guó)半導(dǎo)體硅的發(fā)展趨勢(shì)分析

2.2.1 多晶硅的發(fā)展趨勢(shì)分析

隨著國(guó)內(nèi)多晶硅的生產(chǎn)能力逐漸提升，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)于多晶硅的供給相對(duì)穩(wěn)定，供需之間的矛盾得到有效緩解。傳統(tǒng)不可再生能源總量緊缺，政府部門的相關(guān)政策出臺(tái)以及光伏發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展，使得多晶硅的未來(lái)市場(chǎng)變得更加發(fā)展動(dòng)力和運(yùn)作空間。而且受到全球光伏發(fā)電行業(yè)快速發(fā)展的影響，巨大的利潤(rùn)空間使得我國(guó)多晶硅大型生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量快速增多。鑒于目前我國(guó)多晶硅生產(chǎn)現(xiàn)狀，在未來(lái)應(yīng)當(dāng)以提高多晶硅生產(chǎn)質(zhì)量為主要目標(biāo)，力求提升多晶硅產(chǎn)能利用率，降低進(jìn)口規(guī)模。

2.2.2 單晶硅的發(fā)展趨勢(shì)分析目前我國(guó)國(guó)內(nèi)能夠生產(chǎn)300mm 大直徑半導(dǎo)體硅器件的生產(chǎn)線就已經(jīng)有數(shù)十條，能夠生產(chǎn)450mm 的設(shè)備也已經(jīng)陸續(xù)投入運(yùn)行。其次，我國(guó)的硅片生產(chǎn)技術(shù)逐步提升，部分企業(yè)已經(jīng)能夠完成批量生產(chǎn)，硅片的規(guī)格不僅實(shí)現(xiàn)了大直徑進(jìn)化，同時(shí)也硅片的平坦度也更高。我國(guó)已經(jīng)完成了對(duì)大直徑電子單晶硅和太陽(yáng)能光伏單晶硅生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)和設(shè)備的研制工作，并且已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，這樣就使得我國(guó)在未來(lái)的單晶硅生產(chǎn)過(guò)程中不再受制于歐美和日韓等國(guó)。在未來(lái)，單晶硅的發(fā)展前景非常廣闊，生產(chǎn)增長(zhǎng)率和產(chǎn)量也會(huì)逐步提高，我國(guó)的單晶硅技術(shù)也勢(shì)必會(huì)改變國(guó)際市場(chǎng)整體格局。

2.2.3 硅片的發(fā)展趨勢(shì)分析

目前硅片主要分為電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域使用的半導(dǎo)體硅片和光伏發(fā)電領(lǐng)域使用的太陽(yáng)能級(jí)硅片以及絕緣體上硅片。我國(guó)硅片制造生產(chǎn)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)會(huì)逐漸走向更大規(guī)格的趨勢(shì)，市場(chǎng)的需求量也會(huì)持續(xù)攀升。絕緣體上硅是未來(lái)硅片的主要發(fā)展方向，具有耗能低、效率高等突出優(yōu)勢(shì)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被各個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)所認(rèn)可，并且是今后我國(guó)半導(dǎo)體硅產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向之一。