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電子級(jí)多晶硅是制造半導(dǎo)體硅片最基礎(chǔ)和最主要的原材料之一，被稱(chēng)為電子信息產(chǎn)業(yè)的“糧食”，其純度需達(dá)到11N，如此高的純度對(duì)制備技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和質(zhì)量管理都提出了極高的要求。長(zhǎng)期以來(lái)，電子級(jí)多晶硅的制備技術(shù)被美、德、日等西方國(guó)家封鎖，因而我國(guó)使用的電子級(jí)多晶硅幾乎完全依賴(lài)進(jìn)口，存在被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，我國(guó)以青海黃河上游水電、江蘇鑫華等為代表的企業(yè)在電子級(jí)多晶硅上取得了一部分技術(shù)突破，但仍存發(fā)展瓶頸。

一、電子級(jí)多晶硅發(fā)展概述

電子級(jí)多晶硅可分為電子級(jí)區(qū)熔用多晶硅和電子級(jí)直拉用多晶硅。電子級(jí)區(qū)熔用多晶硅質(zhì)量要求更苛刻，采用區(qū)熔法生產(chǎn)的單晶硅中氧、碳含量低，載流子濃度低，電阻率高，主要應(yīng)用于制造IGBT、高壓整流器、晶閘管、高壓晶體管等高壓大功率半導(dǎo)體器件。而直拉法生產(chǎn)的單晶硅片廣泛用于集成電路存儲(chǔ)器、微處理器、手機(jī)芯片和低電壓晶體管、電子器件等電子產(chǎn)品，用途更為廣泛，電子級(jí)直拉用多晶硅市場(chǎng)占比達(dá)90%以上。電子級(jí)多晶硅產(chǎn)業(yè)鏈如圖1所示。電子級(jí)多晶硅料經(jīng)熔融后，通過(guò)拉制獲得半導(dǎo)體單晶棒，再經(jīng)過(guò)滾磨、線切割、倒角、研磨、腐蝕、熱處理、邊緣拋光、正面拋光、清洗、外延等工藝制成拋光片或外延片，再經(jīng)過(guò)氧化、沉積、光刻、刻蝕、離子注入/擴(kuò)散等半導(dǎo)體工藝制成晶圓，后經(jīng)切割、封裝、測(cè)試等工藝制成芯片，并應(yīng)用在下游終端產(chǎn)品中。

二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

（一）全球電子級(jí)多晶硅發(fā)展情況

2019年，全球電子級(jí)多晶硅產(chǎn)量約為3.9萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)約8.3%。生產(chǎn)主要集中于美國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)的少數(shù)幾家多晶硅企業(yè)，包括德國(guó)Wacker、韓國(guó)OCI、美國(guó)Hemlock、美國(guó)REC、日本三菱、日本德山等（見(jiàn)表1）。其中，美國(guó)Hemlock約生產(chǎn)11,000噸、德國(guó)Wacker約生產(chǎn)8500噸（占Wacker總產(chǎn)量的15%）、日本Tokuyama約生產(chǎn)6200噸、日本三菱約生產(chǎn)3000噸、日本住友約生產(chǎn)2500噸、REC產(chǎn)量為867噸（見(jiàn)圖2）。同時(shí)，在2019年底韓國(guó)OCI對(duì)外宣布部分P1產(chǎn)線的產(chǎn)能將轉(zhuǎn)為生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅（年產(chǎn)能5000噸），加入電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)行列。

（二）我國(guó)電子級(jí)多晶硅發(fā)展情況

第一，市場(chǎng)需求。近年來(lái)，在智能手機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器及功率半導(dǎo)體的需求上漲和我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)政策的雙重影響下，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體硅片的投資規(guī)模不斷加大。目前中國(guó)8英寸、12英寸半導(dǎo)體硅片生產(chǎn)及研發(fā)的單位主要有上海新昇、上海新傲、超硅、金瑞泓、有研、洛單集團(tuán)、南京國(guó)盛、合晶、Ferrotec（中國(guó)）等，2019年國(guó)內(nèi)8寸拋光片產(chǎn)能123萬(wàn)片/月，12英寸拋光片產(chǎn)能15萬(wàn)片/月。若以每公斤多晶硅12英寸出片量5片、8英寸10片計(jì)算，則電子級(jí)多晶硅總需求量為1836噸/年，這還不包括國(guó)內(nèi)6寸及以下的硅片廠的多晶硅需求量。第二，產(chǎn)品供給。隨著國(guó)內(nèi)黃河水電、鑫華半導(dǎo)體、云冶芯材、洛陽(yáng)中硅、宜昌南玻等企業(yè)逐步推進(jìn)電子級(jí)多晶硅的研究與發(fā)展，電子級(jí)多晶硅對(duì)于海外進(jìn)口的依賴(lài)正在逐漸緩解。2015年12月，鑫華半導(dǎo)體由國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金聯(lián)手保利協(xié)鑫共同投資，建設(shè)國(guó)內(nèi)首條5000噸半導(dǎo)體集成電路專(zhuān)用電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)線。2018年9月，國(guó)家電投集團(tuán)黃河水電公司表示其建成了國(guó)內(nèi)唯一一家集成電路引用的高純電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)線，并且其質(zhì)量與德國(guó)、日本知名企業(yè)生產(chǎn)的多晶硅質(zhì)量相當(dāng)。2020年8月，洛陽(yáng)中硅將生產(chǎn)重心轉(zhuǎn)移至電子級(jí)多晶硅上，并將在孟津縣投資40億元的電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)項(xiàng)目。從實(shí)際產(chǎn)量來(lái)看，黃河水電和鑫華半導(dǎo)體是國(guó)內(nèi)唯二的兩家真正實(shí)現(xiàn)電子級(jí)多晶硅出貨的企業(yè)。其中黃河水電已形成年產(chǎn)能2500噸，2012年至今累計(jì)銷(xiāo)售電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品2000余噸。其產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，完全滿足集成電路用硅單晶的需求，達(dá)到國(guó)際一流、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。其產(chǎn)品已經(jīng)成功應(yīng)用到國(guó)內(nèi)10余家硅片企業(yè)，批量供應(yīng)國(guó)內(nèi)8英寸硅片生產(chǎn)線，在12英寸硅片生產(chǎn)線的驗(yàn)證工作也在進(jìn)行中。

三、存在問(wèn)題

第一，電子級(jí)多晶硅供應(yīng)缺口巨大。2020年我國(guó)年電子級(jí)多晶硅需求量達(dá)到2500噸，隨著下游半導(dǎo)體硅片產(chǎn)能的進(jìn)一步釋放，對(duì)于電子級(jí)多晶硅的需求量也會(huì)進(jìn)一步提升。但目前看，國(guó)內(nèi)電子級(jí)多晶硅的供應(yīng)量不超過(guò)800噸，大部分仍需從國(guó)外進(jìn)口，特別是12英寸硅片所用的電子級(jí)多晶硅，幾乎完全依賴(lài)進(jìn)口。第二，產(chǎn)品穩(wěn)定性和一致性仍需提升。雖然我國(guó)電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品在技術(shù)指標(biāo)上已經(jīng)達(dá)到國(guó)際一流水平，但生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品一致性和穩(wěn)定性仍需提升，尤其是針對(duì)12英寸硅片用電子級(jí)多晶硅的質(zhì)量穩(wěn)定性仍有差距，這也是多晶硅下游客戶(hù)最關(guān)注的環(huán)節(jié)。究其原因，主要有以下幾點(diǎn)：一是高純石墨產(chǎn)品、高純酸、電子級(jí)潔凈PE袋等輔助材料的質(zhì)量穩(wěn)定性與國(guó)外仍然有差距；二是雖然設(shè)備能夠國(guó)產(chǎn)化，但國(guó)產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性和耐用性還需要進(jìn)一步提高；三是我國(guó)電子級(jí)多晶硅企業(yè)的管理體系特別是質(zhì)量過(guò)程控制還有差距，對(duì)于質(zhì)量管理體系的理解和運(yùn)用還需要進(jìn)一步加強(qiáng)；四是企業(yè)對(duì)于整體化工工藝的機(jī)理性研究仍需要進(jìn)一步深入；五是自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)水平也需提升。第三，檢測(cè)設(shè)備仍依賴(lài)進(jìn)口。在生產(chǎn)制造端，我國(guó)已基本解決相關(guān)設(shè)備和材料的國(guó)產(chǎn)化替代。但用于多晶硅產(chǎn)品的核心檢測(cè)設(shè)備則完全依賴(lài)進(jìn)口，如低溫傅立葉紅外光譜儀LT-FTIR、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS等，并且檢測(cè)環(huán)節(jié)對(duì)檢測(cè)人員的能力水平要求極高。第四，發(fā)展仍受歷史遺留政策問(wèn)題束縛。國(guó)家對(duì)于高耗能行業(yè)的定義一直沿用《2010年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，其中包括非金屬礦物制品業(yè)。而按照最新版的《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類(lèi)》，多晶硅棒（即多晶硅原料生產(chǎn)）屬于其他非金屬礦物制品制造，納入非金屬礦物制品業(yè)范圍（3099）。受該分類(lèi)掣肘，多晶硅行業(yè)因?yàn)閯潓俑吆哪苄袠I(yè)一直享受不到國(guó)家相關(guān)優(yōu)惠政策。而電子級(jí)多晶硅是國(guó)家亟需解決的卡脖子產(chǎn)品，在國(guó)家發(fā)改委2019年10月30日的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年本）》中，也明確將高端電子級(jí)多晶硅列入鼓勵(lì)類(lèi)項(xiàng)目，希望相關(guān)政策能夠統(tǒng)一。

四、對(duì)策建議

第一，加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)的支持力度。統(tǒng)籌利用工業(yè)強(qiáng)基、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)基金等已有資金渠道，統(tǒng)籌支持12英寸及以上集成電路硅片用原生多晶硅料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中的材料、設(shè)備、工藝、質(zhì)量控制等與產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性相關(guān)聯(lián)的核心關(guān)鍵技術(shù)，支持對(duì)于整體化工工藝的機(jī)理性研究，支持提升生產(chǎn)自動(dòng)化和智能化水平。支持建立電子級(jí)多晶硅材料檢測(cè)分析平臺(tái)，開(kāi)展高純硅材料及硅晶圓中超痕量雜質(zhì)定性定量分析等化學(xué)分析技術(shù)和晶體微觀結(jié)構(gòu)分析等物理檢測(cè)分析技術(shù)研究，提供全產(chǎn)業(yè)鏈材料檢測(cè)服務(wù)，打造第三方半導(dǎo)體材料分析實(shí)驗(yàn)室。第二，加強(qiáng)上下游聯(lián)合合作。引導(dǎo)國(guó)內(nèi)電子級(jí)多晶硅、半導(dǎo)體硅片廠、晶圓廠組建戰(zhàn)略聯(lián)合體，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動(dòng)發(fā)展。加強(qiáng)首批次保險(xiǎn)政策對(duì)電子級(jí)多晶硅領(lǐng)域的支持力度。引導(dǎo)國(guó)家、省市等相關(guān)資金支持項(xiàng)目按要求全產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合申報(bào)。通過(guò)政策引導(dǎo)推動(dòng)國(guó)產(chǎn)電子級(jí)多晶硅料在下游生產(chǎn)制造中的規(guī)模化應(yīng)用，解決產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性問(wèn)題。第三，調(diào)整部分行業(yè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)分類(lèi)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，將多晶硅棒列入非金屬礦物制品業(yè)，勢(shì)必會(huì)因?yàn)闅v史原因?qū)е潞芏鄡?yōu)惠政策不能享受，甚至?xí)?duì)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生不利影響。因此，建議國(guó)家在明確多晶硅不屬于高耗能行業(yè)范疇之外，調(diào)整《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類(lèi)》，將多晶硅棒列入電子專(zhuān)用材料制造（3985）。

作者：江華 單位：賽迪智庫(kù)集成電路研究所