【正文】 成電路和超大規(guī)模集成電路技術 的突破，半導體器件得到飛速發(fā)展，在各行各業(yè)得到廣泛的應用。 —— 在軍事工業(yè)上：海灣戰(zhàn)爭、伊拉克 戰(zhàn)爭的電子戰(zhàn)都是用了大量的電子裝備，探測器、導彈制導，火箭發(fā)射，電子控制設備，軍事裝備等； —— 在航天工業(yè)上：航天飛機，宇宙飛船（神 1~神 6）人造衛(wèi)星，氣象衛(wèi)星，星球探測（登月與登 火星）等； —— 在航空上：機 場 監(jiān)控， 飛機 全天 候監(jiān)控，空軍 裝備 等； —— 在航海上：核潛艇，航空母艦，海上巡邏，海上運輸，南北極探險等； —— 在信息技術上：通信技術（手機電話），廣播電視，電子商務，電子購物，銀行 管理， 電子眼監(jiān)控，電腦網(wǎng)絡， —— 在科學技術、工業(yè)技術，交通運輸、鐵路運輸、能源工業(yè)、 汽車工業(yè) 、 衛(wèi)生醫(yī)藥 等； —— 還有在人們生活中，家用電器，工資卡等都與電子打交道，所謂“無所不在，無所不有，到處可見”。 當今，在人們 的日常 生活上、文化娛樂上得到充分的改善與 享 受，都離不 開半導體材料與器件。 二、 國內外多晶硅生產(chǎn)情況與市場分析 1，國外多晶硅生產(chǎn)情況 國外多晶硅生產(chǎn)，主要集中在美、日、德、意四國的十大公司，多晶硅的生產(chǎn)量占世界的 90%以上，見表 5。目前國外有報導已發(fā)展到 高效率低能耗 4850 對棒的還原爐 。 2）據(jù)報導在建與籌建的有 20 多家（見附件） {（ 1）新津天威四川硅業(yè) (3000t/a)，（ 2）樂電天威硅業(yè) 3000t/a,）、（ 3）中德合資江西新時代高新能源公司（ 10003000 t/a） 2020 年 4 月開建，計劃 2020 年投產(chǎn)，（ 4）云南曲靖愛信硅科技公司 (一期投資25 億元，建多晶硅生產(chǎn)線 3000 t/a ，三年后建成 10000t/a)， 2020 年 4 月 7 日開工（奠基）。 } 5 多晶硅國內計劃建設項目 2020210 序號 公 司 或 廠 家 建 設 地 計劃產(chǎn)能 (噸 /年 ) 奠基 時間 計劃投 產(chǎn)時間 投資（億元） 備 注 1 期 2 期 3 期 合計 1 期 總計 1 峨嵋 739 廠 四川省 峨眉 山市 100 200 500 800 20206 20206 6 2 期投產(chǎn) 2 洛陽中硅 河南省堰師市 300 700 2020 3000 2020 202010 2 期投產(chǎn) 3 新光硅業(yè) 四川省樂山市 1260 1260 2020 20202 投產(chǎn) 4 江蘇中能 江蘇省徐州市 1500 6000 2020 20208 70 1 期投產(chǎn) 5 無錫中彩集團 江蘇無錫市 300 300 2020 20208 2 投產(chǎn) 6 通威和巨星 (永祥多晶硅 ) 四川省樂山市 1000 3000 6000 10000 2020 20206 50 在建 7 東汽 (樂山 )硅業(yè) 四川省五通市 1500 1500 1500 4500 20203 202012 在建 8 天威四川硅業(yè) 四川省成都市新津 3000 3000 202012 20206 27 在建 9 樂山樂電天威硅業(yè) 四川省樂山市 3000 3000 20202 20206 25 在建 10 賽維 LDK 江西新余 市 6000 15000 202012 在建 11 深圳南玻 湖北省宜昌市 1500 1500 1500 4500 20205 20206 $ 60 在建 12 亞洲硅業(yè) 青海省西寧市 1000 6000 20203 202012 8 在建 13 江蘇順大 江蘇省揚州市 1500 1500 2020 在建 14 神舟硅業(yè) 內蒙古呼和浩特市 1500 1500 2020 18 在建 15 江蘇 陽光 （ 寧夏 ） 寧夏 省 石嘴山市 1500 1500 1500 4500 2020 15 40 在建 16 江蘇大全集團 重慶萬州市 3000 3000 6000 20209 40 在建 17 愛信硅科技 (云南 冶金 ) 云南省曲靖市 3000 10000 20204 25 100 開工典禮 18 天宏硅材料 陜西 省 咸陽市 3750 10000 20209 37 52 開工典禮 19 特變電工 新疆省烏魯本齊市 1500 12020 項目洽談 20 大陸多晶硅項目 內蒙古呼和浩特市 2500 18000 20209 180 開工典禮 21 中晶華業(yè)太陽能多晶硅 內蒙古包頭市 1200 1200 20209 12 開工典禮 22 唐山硅業(yè) (開平區(qū) ) 河北 省 唐山市 1000 1000 20209 7 開工典禮 23 凌海 金華冶煉 遼寧錦州市凌海 1000 1000 20208 2020 開工典禮 24 天合光能 （常州） 江蘇 省 連云港 市 0 10000 202012 2020 10$ 投資建設 25 江西晶大半導體公司 江西桑海 0 0 202010 開工典禮 6 26 超磊實業(yè) 四川省廣元市 1500 2020 3500 200 12 38 招商項目 27 鄂爾多斯 鄂爾多斯棋盤井 2500 2500 20 28 北京順大新業(yè)能源等 四川 省 眉山市 1500 1500 3000 2020 29 上海工投集團等 黑龍江 省 牡丹江市 1500 3000 30 中鋼集團 山東濟寧市 0 15000 20202 31 重慶化醫(yī)控股 (天原化工 ) 重慶涪陵市 1250 1250 202012 32 方興科技 1000 1000 10 招商項目 33 銀星能源與寧夏 寧夏省 1000 1000 20203 34 荊門珈偉太陽能 湖北省荊門市 1500 1500 20208 35 香港永發(fā)集團太陽能 江西省萍鄉(xiāng)市 0 20209 15 港 簽約儀式 36 益陽晶鑫 1200 1200 37 錦州新世紀石英玻璃 300 300 38 迅天宇科技 (物理法 ) 河南南陽方城縣 0 合計 55160 167310 1 Hemlock 美國 10000 31000 2020 10$ 2 Waker 德國 6500 14500 2020 3 Memc 美國 1500 6700 $ 4 德山曹達 日本 5000 8000 合計 23000 60200 7 3，多晶硅市場需求分析 1），世界半導體市場上在持續(xù)增長，因此帶動了硅片和多晶硅的迅速發(fā)展，見表 6。 表 7 世界太陽能電池產(chǎn)量及多晶硅生產(chǎn)能力預測 項 目 2020 2020 2020 2020 2020 2020 太陽能電池 Mw） 2208 2682 3259 3896 4811 多晶硅生產(chǎn)能 (t/a) 30900 34500 38050 49550 54500 58800 3）我國多晶硅市場需求 20202020 年我國多晶硅市場需求也十分旺盛，多晶硅供需矛盾突出，表 8。 由此可見，我國多晶硅尚存在大量的缺口，急需大力推進多晶硅規(guī)模化生產(chǎn)，建立多個年產(chǎn)10003000 t 級規(guī)模化的多晶硅工廠，才能滿足我國集成電路和太陽能電池生產(chǎn)對多晶硅的需求。 8 圖一 2020－ 2020 年全球及中國太陽能級多晶硅需求量統(tǒng)計及預測 我國多晶硅 2020 年總產(chǎn)量僅 480 噸，國內市場的需求超過 4000 噸，其中太陽能產(chǎn)業(yè)需求接近3000 噸，因此絕大部分多晶硅必須依賴進口。 世界光伏電池產(chǎn)量快速增長，全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)在 1995－ 2020 年增長了 17 倍。日本光伏電池產(chǎn)量 再次領先增長到762 兆瓦，增長率為 27%；歐洲產(chǎn)量增加 48%，達到了 464 兆瓦；美國增加 12%，達到了 156 兆瓦；世界其他地區(qū)增加 96%，達到了 274 兆瓦。 9 圖 三 太陽能光伏發(fā)電金字塔產(chǎn)業(yè)結構 產(chǎn)業(yè)鏈最上游是 7 家太陽能多晶硅（ Silicon ）廠商： Hemlock、 Wacker、 Tokuyama、 REC、MEMC、 Misubishi 和 Sumitomo，他們對全球的多晶硅供應造成了嚴重的壟斷，全球 7 大多晶硅企業(yè)的總產(chǎn)量占到全球太陽能多晶 硅總產(chǎn)量的 95%以上。 第二層是 22 家硅片 (Wafer)廠商，包括 RWE Schott Solar、 Sharp、 Qcells、 BP Solar、 Deutsche Solar、 Kyocera 等，在這一環(huán)節(jié)主要的技術流程包括鑄錠（或單晶生長）、切方滾磨、用多線切割機切片、化學腐蝕拋光，其中鑄錠（或單晶生長）環(huán)節(jié)屬于高能耗，切割機等投資規(guī)模亦相對較大，設備投資約占初期總投資的 60%以上；中國保定天威英利是這個領域的中國代 表，具備生產(chǎn)單晶硅片的制造能力。 第三層是太陽能電池（ Cell）制造，全球電池廠商有 40 余家；中國的代表企業(yè)是無錫尚德和天威英利，產(chǎn)能產(chǎn)量都屬于全球主流的太陽能電池制造商。 近年，上游硅片制造工廠、下游的電池片及電池組件公司都在擴大產(chǎn)能。生產(chǎn)太陽能全線產(chǎn)品的德國太陽能巨頭 SolarWorld 在 2020 年 12 月底宣布，將大幅擴產(chǎn)其硅片領域的產(chǎn)能，預計在未來的 28 個月時間內，產(chǎn)能將由現(xiàn)階段的 250 兆瓦增至 500兆瓦。 無錫尚德 2020 年的產(chǎn)能僅為 155 兆瓦，而 2020 年的目標則直接跳至 1000 兆瓦。天威英利、南京中電、上海太陽能、新疆新能源、杉杉尤利卡、常州天合、臺灣茂迪等同行的太陽能電池組件和電池片產(chǎn)能也會有一倍至三倍的提升 。 10 三、 多晶硅生產(chǎn)方法 半導體多晶硅的生產(chǎn)的起步在 20 世紀 4050 年代，但發(fā)現(xiàn)硅的一些 半導體 特性 是比較早的（ 1930年），多晶硅生產(chǎn)工藝的發(fā)明與完善經(jīng)歷了慢長時間的探索。 2， 四氯化硅氫還原法（貝爾法） ， 貝爾實驗室于 19301955 年發(fā)明 SiCL4 + H2 ==== Si +4 HCL 11001200℃ 在鉬絲上沉積，然后將多晶硅剝下來拉制單晶 硅，或在石英管內反應制得針狀硅收集后拉制單晶硅，制得 P 型電阻率 1003000Ω .cm 的單晶硅。 4， 三氯氫硅氫還原法（西門子法） ，德國于 19551957 年發(fā)明 SiHCL3 + H2 ==== Si + 3 HCL 10001100℃ 在硅芯發(fā)熱體上沉積多晶硅，純度提高，多晶硅經(jīng)區(qū)熔后基硼含量 ， P型電阻率數(shù)千到 30000Ω .cm，壽命達到 1000μ S 5， 硅烷熱分解法 SiH4 ==== Si + 2H2 9001000℃ 6，改良西門子法 各國于 1960 年 1975 年 間 不斷改進與完善 ，是目前普遍采用的工藝技術。目前世界上生產(chǎn)半導體級多晶硅主要采用此法，（當然有少數(shù)公司采用硅烷熱分解法）。由于西門子法生產(chǎn)多晶硅時， 進入還原爐的 三氯氫硅和氫氣的混合物是在流動狀態(tài)下進行的，反應速度不快，一次硅的轉化率只有 1525%，其余 7585%的高純原料從還原爐尾氣排出，過去沒有回收 ，而用水洗法處理后排 入大氣和河道。 這是第一階段 。稱為初步改進的 西門子法 ，這是 第 二 階段 。 再后來，采用低溫變壓吸收、脫吸與吸附的工藝裝置 稱為“ 干法回收 ”， 分別回收氫氣、硅氯化物和 HCL，返回流程中循環(huán)使 用，原 材料進一步大幅度地降低。 改良西門子法歸納起來有三大特點 ： 1），采用多對棒大型還原爐（ 硅棒對數(shù) 從 9 對、 12 對到 50 對，硅芯長度從 米、 2 米到 米或 米 ） 。 另外，還有還原爐筒導熱油循環(huán)冷卻工藝技術，與上述三大技術合稱為 多晶硅的四項技術， 還原爐筒導熱油循環(huán)冷卻工藝技術 在峨嵋 半導體材料廠開發(fā)成功，并長期使用。 11 四、多晶硅生產(chǎn)的主要特點 多昌硅生產(chǎn)的主要特點可歸納成下列 6 點。工藝過程復雜，流 程長，牽涉的輔助條件和設施多。 3，產(chǎn)品純度要求高 （ N 型 500 與 P 型 5000Ω .cm， Fe ≤ 5 PPbw,Cu ≤ 1 PPbw） 這是最主要的特點，產(chǎn)品純度是 PPb 級，甚至是 PPt 級的，所以從原料開始就要嚴重格把關，提純工序是精密提純過程，多晶硅的質量好壞主要決定于提純工序，生產(chǎn)過程要避免設備材質的沾污，要避免工藝上有大的波動引起中間產(chǎn)品質量的波動?？梢哉f沒有 質