中國半導(dǎo)體硅的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

朱泓達

（倫敦大學學院，倫敦 WC1H 0AQ）

1 中國半導(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，其制作出來的多晶硅主要為電子多晶硅和太陽能多晶硅兩種。半導(dǎo)體硅是重要的光伏材料（太陽電池半導(dǎo)體材料），我國從上世紀中期就已經(jīng)開始著手研發(fā)高純多晶硅，力求改變國內(nèi)電子產(chǎn)業(yè)和太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的多晶硅材料進口的被動局面。經(jīng)過多年的市場動蕩和技術(shù)的革新發(fā)展，目前我國多晶硅的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量和全年總產(chǎn)能已經(jīng)躍居世界前列。國際市場對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存在比較多的缺口，而且短期之內(nèi)不會出現(xiàn)能夠與之替代的半導(dǎo)體材料。多晶硅的市場價格始終比較可觀，這樣就使國內(nèi)出現(xiàn)許多生產(chǎn)企業(yè)。從整體上看，我國生產(chǎn)的多晶硅多用于太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中，而電子多晶硅仍然以進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發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿Γ蛊涑蔀橐环N新型半導(dǎo)體材料，并具有極高的研究價值。同時，我國正處于構(gòu)建生態(tài)環(huán)保型社會的關(guān)鍵時期，太陽能光伏發(fā)電有著非常廣闊的發(fā)展空間，太陽能電池的需求量不斷增大，使得單晶硅的市場缺口也比較明顯，再加上節(jié)能減排理念的提出，使得我國單晶硅有著極大的市場空間。但從整體上看，我國的單晶硅生產(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，我國的單晶硅生產(chǎn)技術(shù)與國際先進的生產(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 中國半導(dǎo)體硅的發(fā)展優(yōu)勢及未來發(fā)展趨勢分析

2.1 中國半導(dǎo)體硅發(fā)展優(yōu)勢分析

2.1.1 政策條件與社會條件具有明顯優(yōu)勢

為了推動半導(dǎo)體硅產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國政府已經(jīng)出臺了相應(yīng)的扶持政策和相關(guān)指導(dǎo)意見，目的是推動我國半導(dǎo)體硅產(chǎn)業(yè)保持高水平發(fā)展態(tài)勢，并逐漸完成對國際領(lǐng)域這一項技術(shù)的追趕。再加上我國節(jié)能減排理念的提出，低碳、環(huán)保、生態(tài)、綠色社會的發(fā)展理念，使得太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的運用更加廣泛，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)備不斷被升級優(yōu)化，使得我國本土的半導(dǎo)體硅技術(shù)不斷突破，一些歐美國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。這樣就使我國的半導(dǎo)體硅進口量逐漸降低，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，讓我國的光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展前景變得更加可觀。

2.2 中國半導(dǎo)體硅的發(fā)展趨勢分析

2.2.1 多晶硅的發(fā)展趨勢分析

隨著國內(nèi)多晶硅的生產(chǎn)能力逐漸提升，國內(nèi)市場對于多晶硅的供給相對穩(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)政策出臺以及光伏發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展，使得多晶硅的未來市場變得更加發(fā)展動力和運作空間。而且受到全球光伏發(fā)電行業(yè)快速發(fā)展的影響，巨大的利潤空間使得我國多晶硅大型生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量快速增多。鑒于目前我國多晶硅生產(chǎn)現(xiàn)狀，在未來應(yīng)當以提高多晶硅生產(chǎn)質(zhì)量為主要目標，力求提升多晶硅產(chǎn)能利用率，降低進口規(guī)模。

2.2.2 單晶硅的發(fā)展趨勢分析目前我國國內(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)投入運行。其次，我國的硅片生產(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)格不僅實現(xiàn)了大直徑進化，同時也硅片的平坦度也更高。我國已經(jīng)完成了對大直徑電子單晶硅和太陽能光伏單晶硅生產(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)模化生產(chǎn)，這樣就使得我國在未來的單晶硅生產(chǎn)過程中不再受制于歐美和日韓等國。在未來，單晶硅的發(fā)展前景非常廣闊，生產(chǎn)增長率和產(chǎn)量也會逐步提高，我國的單晶硅技術(shù)也勢必會改變國際市場整體格局。

2.2.3 硅片的發(fā)展趨勢分析

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)域使用的太陽能級硅片以及絕緣體上硅片。我國硅片制造生產(chǎn)的未來發(fā)展趨勢會逐漸走向更大規(guī)格的趨勢，市場的需求量也會持續(xù)攀升。絕緣體上硅是未來硅片的主要發(fā)展方向，具有耗能低、效率高等突出優(yōu)勢，這項技術(shù)已經(jīng)被各個相關(guān)產(chǎn)業(yè)所認可，并且是今后我國半導(dǎo)體硅產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向之一。