我国电子级多晶硅发展情况分析

电子级多晶硅是制造半导体硅片最基础和最主要的原材料之一，被称为电子信息产业的“粮食”，其纯度需达到11N，如此高的纯度对制备技术、检测技术和质量管理都提出了极高的要求。长期以来，电子级多晶硅的制备技术被美、德、日等西方国家封锁，因而我国使用的电子级多晶硅几乎完全依赖进口，存在被“卡脖子”的风险。近年来，我国以青海黄河上游水电、江苏鑫华等为代表的企业在电子级多晶硅上取得了一部分技术突破，但仍存发展瓶颈。

一、电子级多晶硅发展概述

电子级多晶硅可分为电子级区熔用多晶硅和电子级直拉用多晶硅。电子级区熔用多晶硅质量要求更苛刻，采用区熔法生产的单晶硅中氧、碳含量低，载流子浓度低，电阻率高，主要应用于制造IGBT、高压整流器、晶闸管、高压晶体管等高压大功率半导体器件。而直拉法生产的单晶硅片广泛用于集成电路存储器、微处理器、手机芯片和低电压晶体管、电子器件等电子产品，用途更为广泛，电子级直拉用多晶硅市场占比达90%以上。

电子级多晶硅产业链如下图所示。电子级多晶硅料经熔融后，通过拉制获得半导体单晶棒，再经过滚磨、线切割、倒角、研磨、腐蚀、热处理、边缘抛光、正面抛光、清洗、外延等工艺制成抛光片或外延片，再经过氧化、沉积、光刻、刻蚀、离子注入/扩散等半导体工艺制成晶圆，后经切割、封装、测试等工艺制成芯片，并应用在下游终端产品中。

二、产业发展情况

（一）全球电子级多晶硅发展情况

2019年，全球电子级多晶硅产量约为3.9万吨，同比增长约8.3%。生产主要集中于美国、德国和日本等国的少数几家多晶硅企业，包括德国Wacker、韩国OCI、美国Hemlock、美国REC、日本三菱、日本德山等。其中，美国Hemlock约生产11000吨、德国Wacker约生产8500吨（占Wacker总产量的15%）、日本Tokuyama约生产6200吨、日本三菱约生产3000吨、日本住友约生产2500吨、REC产量为867吨。同时，在2019年底韩国OCI对外宣布部分P1产线的产能将转为生产电子级多晶硅（年产能5000吨），加入电子级多晶硅生产行列。

数据来源：SEMI，2020.4

图2 2012-2019年全球电子级多晶硅产量情况（单位：万吨）

数据来源：CPIA，2020.4

（二）我国电子级多晶硅发展情况

1、市场需求

近年来，在智能手机对存储器及功率半导体的需求上涨和我国集成电路产业政策的双重影响下，国内半导体硅片的投资规模不断加大。目前中国8英寸、12英寸半导体硅片生产及研发的单位主要有上海新昇、上海新傲、超硅、金瑞泓、有研、洛单集团、南京国盛、合晶、Ferrotec（中国）等，2019年国内8寸抛光片产能123万片/月，12英寸抛光片产能15万片/月。若以每公斤多晶硅12英寸出片量5片，8英寸10片计算，则电子级多晶硅总需求量为1836吨/年，这还不包括国内6寸及以下的硅片厂的多晶硅需求量。

2、产品供给

随着国内黄河水电、鑫华半导体、云冶芯材、洛阳中硅、宜昌南玻等企业逐步推进电子级多晶硅的研究与发展，电子级多晶硅对于海外进口的依赖正在逐渐缓解。2015年12月，鑫华半导体由国家集成电路产业投资基金联手保利协鑫共同投资，建设国内首条5000吨半导体集成电路专用电子级多晶硅生产线。2018年9月，国家电投集团黄河水电公司表示其建成了国内唯一一家集成电路引用的高纯电子级多晶硅生产线，并且其质量与德国、日本知名企业生产的多晶硅质量相当。2020年8月，洛阳中硅将生产重心转移至电子级多晶硅上，并将在孟津县投资40亿元的电子级多晶硅生产项目。

从实际产量来看，黄河水电和鑫华半导体是国内唯二的两家真正实现电子级多晶硅出货的企业。其中黄河水电已形成年产能2500吨，2012年至今累计销售电子级多晶硅产品2000余吨。其产品技术指标远高于国家标准要求，完全满足集成电路用硅单晶的需求，达到国际一流、国内领先水平。其产品已经成功应用到国内10余家硅片企业，批量供应国内8英寸硅片生产线，在12英寸硅片生产线的验证工作也在进行中。

三、存在问题

（一）电子级多晶硅供应缺口巨大。2020年我国年电子级多晶硅需求量达到2500吨，随着下游半导体硅片产能的进一步释放，对于电子级多晶硅的需求量也会进一步提升。但目前看，国内电子级多晶硅的供应量不超过800吨，大部分仍需从国外进口，特别是12英寸硅片所用的电子级多晶硅，几乎完全依赖进口。

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