近日，江蘇鑫華半導(dǎo)體材料科技有限公司發(fā)布消息稱(chēng)，其生產(chǎn)的純度要求達(dá)到99.999999999%的電子級(jí)多晶硅經(jīng)過(guò)一系列嚴(yán)格驗(yàn)證、檢測(cè)，一部分出口韓國(guó)，一部分向國(guó)內(nèi)部分晶圓加工廠(chǎng)批量供貨。有業(yè)內(nèi)人士表示，這標(biāo)志著我國(guó)半導(dǎo)體集成電路用硅料已經(jīng)達(dá)到國(guó)際一流質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也是我國(guó)多晶硅制造企業(yè)首次向國(guó)際市場(chǎng)出口集成電路用高純度硅料。從太陽(yáng)能級(jí)多晶硅邁向電子級(jí)多晶硅，中間的路有多遠(yuǎn)，要跨越多少技術(shù)關(guān)卡，多晶硅企業(yè)如何布局，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家從不同角度給出了答案。
國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)品仍主要面向光伏市場(chǎng)
太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，造就了中國(guó)多晶硅產(chǎn)業(yè)的神話(huà)：一舉成為世界第一大多晶硅生產(chǎn)國(guó)。有數(shù)據(jù)顯示，2017年，中國(guó)多晶硅產(chǎn)能27萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)能49.56萬(wàn)噸的54.5%；當(dāng)年中國(guó)多晶硅產(chǎn)量24.2萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)量44萬(wàn)噸的55%。但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求仍有15.7萬(wàn)噸多晶硅依賴(lài)進(jìn)口，電子級(jí)多晶硅則幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口。
洛陽(yáng)中硅高科技有限公司總工程師、多晶硅材料國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任嚴(yán)大洲給記者提供了今年的數(shù)字，他說(shuō)，截至2018年5月底，中國(guó)多晶硅企業(yè)共有22家，合計(jì)產(chǎn)能為31.5萬(wàn)噸，其中，具備萬(wàn)噸級(jí)以上規(guī)模的企業(yè)有10家，總產(chǎn)能26.4萬(wàn)噸，占比83%。仍有多家企業(yè)在新建與擴(kuò)建中，產(chǎn)能還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，但國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)生產(chǎn)的多晶硅多為光伏級(jí)產(chǎn)品。
“隨著光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑者計(jì)劃的實(shí)施，高質(zhì)量、高效電池已成為光伏產(chǎn)業(yè)新常態(tài)，單晶硅光伏電池份額持續(xù)增加，要求多晶硅質(zhì)量提升，根據(jù)國(guó)家《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件（2018年本）》，新建、改建多晶硅項(xiàng)目的質(zhì)量要求，達(dá)到國(guó)標(biāo)GB/T12963電子級(jí)多晶硅2級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，光伏制造用多晶硅已不再是低端產(chǎn)品的代名詞，低質(zhì)量產(chǎn)品將逐步被淘汰。”嚴(yán)大洲說(shuō)。
從光伏級(jí)到電子級(jí) 純度要提高2——3個(gè)數(shù)量級(jí)
電子級(jí)多晶硅相比太陽(yáng)能級(jí)多晶硅差別在質(zhì)量，通俗說(shuō)法是太陽(yáng)能級(jí)多晶硅要求硅的純度在9N及以上，電子級(jí)多晶硅要求質(zhì)量在11N及以上，要提高2——3個(gè)數(shù)量級(jí)。嚴(yán)大洲告訴記者，國(guó)標(biāo)GB12963對(duì)電子級(jí)多晶硅硼、磷等三、五價(jià)雜質(zhì)，金屬雜質(zhì)和氧、碳雜質(zhì)等的含量提出了具體的要求，尤其要求各雜質(zhì)含量必須穩(wěn)定可控。
因此，從太陽(yáng)能級(jí)多晶硅向電子級(jí)多晶硅跨越，必須從設(shè)計(jì)之初進(jìn)行工藝、技術(shù)、材料、裝備制造、工程建設(shè)、裝置運(yùn)行等綜合性的全盤(pán)考慮，并在各環(huán)節(jié)的過(guò)程控制上做到精益求精。只有這樣，多晶硅企業(yè)才能在國(guó)內(nèi)目前水平上獲得重大突破，生產(chǎn)出合格的電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品。
江蘇鑫華半導(dǎo)體材料科技有限公司總經(jīng)理田新表示：“作為高純材料，越到后序工段，提純難度越大。多晶硅提純是人類(lèi)工業(yè)提純的最高極限，它的工藝可以代表整個(gè)人類(lèi)工業(yè)提純的最高水平。半導(dǎo)體級(jí)多晶硅沒(méi)有任何折扣空間和緩沖余地，沒(méi)有退路，只能往前走，對(duì)質(zhì)量要求非常苛刻。任何一個(gè)環(huán)節(jié)有一點(diǎn)點(diǎn)雜質(zhì)，產(chǎn)品質(zhì)量水平就會(huì)受到影響。”他強(qiáng)調(diào)，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須從項(xiàng)目建設(shè)之初進(jìn)行全盤(pán)考慮，而不是在現(xiàn)有技術(shù)體系下進(jìn)行部分環(huán)節(jié)的改造升級(jí)。要嚴(yán)格按照電子級(jí)多晶硅的要求進(jìn)行工藝技術(shù)的選擇和工程設(shè)計(jì)，在裝備制造、工程建設(shè)等環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，并保證生產(chǎn)過(guò)程中的調(diào)控和操作水平。
青海黃河水電新能源分公司副總經(jīng)理任學(xué)平補(bǔ)充說(shuō)，除產(chǎn)品純度外，電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品還需要得到下游廠(chǎng)家的認(rèn)可，而下游用戶(hù)看中的是產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。因此，在保證多晶硅產(chǎn)品的純度外，還要保證其產(chǎn)品的一致性。這對(duì)國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)來(lái)說(shuō)，也是很大的挑戰(zhàn)。
太陽(yáng)能多晶硅與電子級(jí)多晶硅應(yīng)協(xié)同發(fā)展
電子級(jí)多晶硅是集成電路產(chǎn)業(yè)的核心關(guān)鍵基礎(chǔ)原材料，擴(kuò)大其國(guó)產(chǎn)化將能擺脫我國(guó)戰(zhàn)略原材料受制于人的局面，提升我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略安全。而隨著中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電子級(jí)多晶硅需求量加速擴(kuò)大，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)集成電路用多晶硅年需求量將超過(guò)1萬(wàn)噸。因此，發(fā)展電子級(jí)多晶硅成為國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)急需破解的課題。
嚴(yán)大洲表示，中國(guó)多晶硅產(chǎn)業(yè)布局已移向新疆、內(nèi)蒙古等電價(jià)低洼地區(qū)，但這些地區(qū)科技人員和科研條件匱乏，再加上風(fēng)沙等環(huán)境條件不利于電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)。目前研究重心集于中原、華東地區(qū)，但這些地區(qū)苦于能源價(jià)格偏高，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅生產(chǎn)發(fā)展空間受限，獨(dú)立建設(shè)的電子級(jí)多晶硅項(xiàng)目在建成后的2至3年內(nèi)難以形成盈利能力，建議國(guó)家給予太陽(yáng)能多晶硅能耗技術(shù)先進(jìn)的多晶硅企業(yè)優(yōu)惠能源價(jià)格，采用太陽(yáng)能多晶硅與電子級(jí)多晶硅協(xié)同發(fā)展模式，保障電子級(jí)多晶硅科研與生產(chǎn)的持續(xù)。結(jié)合中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)與大硅片項(xiàng)目發(fā)展規(guī)劃，重點(diǎn)支持電子級(jí)多晶硅的工藝技術(shù)研究與創(chuàng)新，支持電子級(jí)多晶硅與大硅片一體化項(xiàng)目，為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供穩(wěn)定的原料供應(yīng)。
任學(xué)平告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，由于國(guó)外多晶硅廠(chǎng)商的長(zhǎng)期壟斷，加上下游企業(yè)對(duì)多晶硅產(chǎn)品穩(wěn)定性的考慮，國(guó)內(nèi)集成電路企業(yè)不愿輕易使用國(guó)產(chǎn)多晶硅產(chǎn)品。且電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品試用、認(rèn)證周期長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的開(kāi)拓舉步維艱。因此，他建議相關(guān)部門(mén)引導(dǎo)和鼓勵(lì)上下游企業(yè)協(xié)同發(fā)展，擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)電子級(jí)多晶硅的使用范圍，為國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)材料供應(yīng)。他同時(shí)也強(qiáng)調(diào)，國(guó)家應(yīng)給予技術(shù)領(lǐng)先的多晶硅企業(yè)能源價(jià)格優(yōu)惠，促進(jìn)企業(yè)降低成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
田新認(rèn)為，半導(dǎo)體行業(yè)的未來(lái)與國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)政策相關(guān)聯(lián)，在注重產(chǎn)業(yè)技術(shù)提升和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的同時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注決勝未來(lái)的技術(shù)和裝備，打造產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用基礎(chǔ)和先導(dǎo)技術(shù)共同發(fā)展的生態(tài)體系。“同時(shí)，國(guó)內(nèi)多晶硅企業(yè)還應(yīng)進(jìn)一步深化國(guó)際合作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放創(chuàng)新，互利共贏(yíng)。”田新最后說(shuō)。