从太阳能级迈向电子级 国产多晶硅路有多远?

发布时间:2018年07月12日 09:07    作者:eechina
关键词: 多晶硅 , 半导体行业
来源:中国产业经济信息网

近日,江苏鑫华半导体材料科技有限公司发布消息称,其生产的纯度要求达到99.999999999%的电子级多晶硅经过一系列严格验证、检测,一部分出口韩国,一部分向国内部分晶圆加工厂批量供货。有业内人士表示,这标志着我国半导体集成电路用硅料已经达到国际一流质量标准,也是我国多晶硅制造企业首次向国际市场出口集成电路用高纯度硅料。从太阳能级多晶硅迈向电子级多晶硅,中间的路有多远,要跨越多少技术关卡,多晶硅企业如何布局,业内专家从不同角度给出了答案。

国内多晶硅产品仍主要面向光伏市场

太阳能光伏产业的发展,造就了中国多晶硅产业的神话:一举成为世界第一大多晶硅生产国。有数据显示,2017年,中国多晶硅产能27万吨,占全球总产能49.56万吨的54.5%;当年中国多晶硅产量24.2万吨,占全球总产量44万吨的55%。但国内市场需求仍有15.7万吨多晶硅依赖进口,电子级多晶硅则几乎全部依赖进口。

洛阳中硅高科技有限公司总工程师、多晶硅材料国家工程实验室主任严大洲给记者提供了今年的数字,他说,截至2018年5月底,中国多晶硅企业共有22家,合计产能为31.5万吨,其中,具备万吨级以上规模的企业有10家,总产能26.4万吨,占比83%。仍有多家企业在新建与扩建中,产能还会持续增长,但国内多晶硅企业生产的多晶硅多为光伏级产品。

“随着光伏产业领跑者计划的实施,高质量、高效电池已成为光伏产业新常态,单晶硅光伏电池份额持续增加,要求多晶硅质量提升,根据国家《光伏制造行业规范条件(2018年本)》,新建、改建多晶硅项目的质量要求,达到国标GB/T12963电子级多晶硅2级品标准,光伏制造用多晶硅已不再是低端产品的代名词,低质量产品将逐步被淘汰。”严大洲说。

从光伏级到电子级 纯度要提高2——3个数量级

电子级多晶硅相比太阳能级多晶硅差别在质量,通俗说法是太阳能级多晶硅要求硅的纯度在9N及以上,电子级多晶硅要求质量在11N及以上,要提高2——3个数量级。严大洲告诉记者,国标GB12963对电子级多晶硅硼、磷等三、五价杂质,金属杂质和氧、碳杂质等的含量提出了具体的要求,尤其要求各杂质含量必须稳定可控。

因此,从太阳能级多晶硅向电子级多晶硅跨越,必须从设计之初进行工艺、技术、材料、装备制造、工程建设、装置运行等综合性的全盘考虑,并在各环节的过程控制上做到精益求精。只有这样,多晶硅企业才能在国内目前水平上获得重大突破,生产出合格的电子级多晶硅产品。

江苏鑫华半导体材料科技有限公司总经理田新表示:“作为高纯材料,越到后序工段,提纯难度越大。多晶硅提纯是人类工业提纯的最高极限,它的工艺可以代表整个人类工业提纯的最高水平。半导体级多晶硅没有任何折扣空间和缓冲余地,没有退路,只能往前走,对质量要求非常苛刻。任何一个环节有一点点杂质,产品质量水平就会受到影响。”他强调,为了实现这一目标,必须从项目建设之初进行全盘考虑,而不是在现有技术体系下进行部分环节的改造升级。要严格按照电子级多晶硅的要求进行工艺技术的选择和工程设计,在装备制造、工程建设等环节进行严格控制,并保证生产过程中的调控和操作水平。

青海黄河水电新能源分公司副总经理任学平补充说,除产品纯度外,电子级多晶硅产品还需要得到下游厂家的认可,而下游用户看中的是产品质量的稳定性。因此,在保证多晶硅产品的纯度外,还要保证其产品的一致性。这对国内多晶硅企业来说,也是很大的挑战。

太阳能多晶硅与电子级多晶硅应协同发展

电子级多晶硅是集成电路产业的核心关键基础原材料,扩大其国产化将能摆脱我国战略原材料受制于人的局面,提升我国集成电路产业的战略安全。而随着中国集成电路产业的快速发展,电子级多晶硅需求量加速扩大,预计到2020年,中国集成电路用多晶硅年需求量将超过1万吨。因此,发展电子级多晶硅成为国内多晶硅企业急需破解的课题。

严大洲表示,中国多晶硅产业布局已移向新疆、内蒙古等电价低洼地区,但这些地区科技人员和科研条件匮乏,再加上风沙等环境条件不利于电子级多晶硅生产。目前研究重心集于中原、华东地区,但这些地区苦于能源价格偏高,太阳能级多晶硅生产发展空间受限,独立建设的电子级多晶硅项目在建成后的2至3年内难以形成盈利能力,建议国家给予太阳能多晶硅能耗技术先进的多晶硅企业优惠能源价格,采用太阳能多晶硅与电子级多晶硅协同发展模式,保障电子级多晶硅科研与生产的持续。结合中国集成电路产业与大硅片项目发展规划,重点支持电子级多晶硅的工艺技术研究与创新,支持电子级多晶硅与大硅片一体化项目,为集成电路产业发展提供稳定的原料供应。

任学平告诉《中国电子报》记者,由于国外多晶硅厂商的长期垄断,加上下游企业对多晶硅产品稳定性的考虑,国内集成电路企业不愿轻易使用国产多晶硅产品。且电子级多晶硅产品试用、认证周期长,国内企业对市场的开拓举步维艰。因此,他建议相关部门引导和鼓励上下游企业协同发展,扩大国产电子级多晶硅的使用范围,为国内集成电路产业发展提供稳定的基础材料供应。他同时也强调,国家应给予技术领先的多晶硅企业能源价格优惠,促进企业降低成本,提高市场竞争力。

田新认为,半导体行业的未来与国家集成电路产业政策相关联,在注重产业技术提升和产业链发展的同时,要重点关注决胜未来的技术和装备,打造产业技术开发、应用基础和先导技术共同发展的生态体系。“同时,国内多晶硅企业还应进一步深化国际合作,实现开放创新,互利共赢。”田新最后说。
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