近日, 江蘇鑫華半導體材料科技有限公司發布消息稱, 其生產的純度要求達到99.999999999%的電子級多晶矽經過一系列嚴格驗證, 檢測, 一部分出口韓國, 一部分向國內部分晶圓加工廠批量供貨. 有業內人士表示, 這標誌著我國半導體整合電路用矽料已經達到國際一流質量標準, 也是我國多晶矽製造企業首次向國際市場出口整合電路用高純度矽料. 從太陽能級多晶矽邁向電子級多晶矽, 中間的路有多遠, 要跨越多少技術關卡, 多晶矽企業如何布局, 業內專家從不同角度給出了答案.
國內多晶矽產品仍主要面向光伏市場
太陽能光伏產業的發展, 造就了中國多晶矽產業的神話: 一舉成為世界第一大多晶矽生產國. 有數據顯示, 2017年, 中國多晶矽產能27萬噸, 佔全球總產能49.56萬噸的54.5%;當年中國多晶矽產量24.2萬噸, 佔全球總產量44萬噸的55%. 但國內市場需求仍有15.7萬噸多晶矽依賴進口, 電子級多晶矽則幾乎全部依賴進口.
洛陽中矽高科技有限公司總工程師, 多晶矽材料國家工程實驗室主任嚴大洲給記者提供了今年的數字, 他說, 截至2018年5月底, 中國多晶矽企業共有22家, 合計產能為31.5萬噸, 其中, 具備萬噸級以上規模的企業有10家, 總產能26.4萬噸, 佔比83%. 仍有多家企業在新建與擴建中, 產能還會持續增長, 但國內多晶矽企業生產的多晶矽多為光伏級產品.
'隨著光伏產業領跑者計劃的實施, 高質量, 高效電池已成為光伏產業新常態, 單晶矽光伏電池份額持續增加, 要求多晶矽質量提升, 根據國家《光伏製造行業規範條件(2018年本)》, 新建, 改建多晶矽項目的質量要求, 達到國標GB/T12963電子級多晶矽2級品標準, 光伏製造用多晶矽已不再是低端產品的代名詞, 低質量產品將逐步被淘汰. ' 嚴大洲說.
從光伏級到電子級 多晶矽純度要提高2~3個數量級
電子級多晶矽相比太陽能級多晶矽差別在質量, 通俗說法是太陽能級多晶矽要求矽的純度在9N及以上, 電子級多晶矽要求質量在11N及以上, 要提高2~3個數量級. 嚴大洲告訴記者, 國標GB12963對電子級多晶矽硼, 磷等三, 五價雜質, 金屬雜質和氧, 碳雜質等的含量提出了具體的要求, 尤其要求各雜質含量必須穩定可控.
因此, 從太陽能級多晶矽向電子級多晶矽跨越, 必須從設計之初進行工藝, 技術, 材料, 裝備製造, 工程建設, 裝置運行等綜合性的全盤考慮, 並在各環節的過程式控制制上做到精益求精. 只有這樣, 多晶矽企業才能在國內目前水平上獲得重大突破, 生產出合格的電子級多晶矽產品.
江蘇鑫華半導體材料科技有限公司總經理田新表示: '作為高純材料, 越到後序工段, 提純難度越大. 多晶矽提純是人類工業提純的最高極限, 它的工藝可以代表整個人類工業提純的最高水平. 半導體級多晶矽沒有任何折扣空間和緩衝餘地, 沒有退路, 只能往前走, 對質量要求非常苛刻. 任何一個環節有一點點雜質, 產品質量水平就會受到影響. ' 他強調, 為了實現這一目標, 必須從項目建設之初進行全盤考慮, 而不是在現有技術體系下進行部分環節的改造升級. 要嚴格按照電子級多晶矽的要求進行工藝技術的選擇和工程設計, 在裝備製造, 工程建設等環節進行嚴格控制, 並保證生產過程中的調控和操作水平.
青海黃河水電新能源分公司副總經理任學平補充說, 除產品純度外, 電子級多晶矽產品還需要得到下遊廠家的認可, 而下遊用戶看中的是產品質量的穩定性. 因此, 在保證多晶矽產品的純度外, 還要保證其產品的一致性. 這對國內多晶矽企業來說, 也是很大的挑戰.
太陽能多晶矽與電子級多晶矽應協同發展
電子級多晶矽是整合電路產業的核心關鍵基礎原材料, 擴大其國產化將能擺脫我國戰略原材料受制於人的局面, 提升我國整合電路產業的戰略安全. 而隨著中國整合電路產業的快速發展, 電子級多晶矽需求量加速擴大, 預計到2020年, 中國整合電路用多晶矽年需求量將超過1萬噸. 因此, 發展電子級多晶矽成為國內多晶矽企業急需破解的課題.
嚴大洲表示, 中國多晶矽產業布局已移向新疆, 內蒙古等電價低洼地區, 但這些地區科技人員和科研條件匱乏, 再加上風沙等環境條件不利於電子級多晶矽生產. 目前研究重心集於中原, 華東地區, 但這些地區苦於能源價格偏高, 太陽能級多晶矽生產發展空間受限, 獨立建設的電子級多晶矽項目在建成後的2至3年內難以形成盈利能力, 建議國家給予太陽能多晶矽能耗技術先進的多晶矽企業優惠能源價格, 採用太陽能多晶矽與電子級多晶矽協同發展模式, 保障電子級多晶矽科研與生產的持續. 結合中國整合電路產業與大矽片項目發展規劃, 重點支援電子級多晶矽的工藝技術研究與創新, 支援電子級多晶矽與大矽片一體化項目, 為整合電路產業發展提供穩定的原料供應.
任學平告訴《中國電子報》記者, 國外多晶矽廠商的長期壟斷, 加上下遊企業對多晶矽產品穩定性的考慮, 國內整合電路企業不願輕易使用國產多晶矽產品. 且電子級多晶矽產品試用, 認證周期長, 國內企業對市場的開拓舉步維艱. 因此, 他建議相關部門引導和鼓勵上下遊企業協同發展, 擴大國產電子級多晶矽的使用範圍, 為國內整合電路產業發展提供穩定的基礎材料供應. 他同時也強調, 國家應給予技術領先的多晶矽企業能源價格優惠, 促進企業降低成本, 提高市場競爭力.
田新認為, 半導體行業的未來與國家整合電路產業政策相關聯, 在注重產業技術提升和產業鏈發展的同時, 要重點關注決勝未來的技術和裝備, 打造產業技術開發, 應用基礎和先導技術共同發展的生態體系. '同時, 國內多晶矽企業還應進一步深化國際合作, 實現開放創新, 互利共贏. ' 田新最後說.