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沈浩平《硅基单晶材料商业化发展路径思考-光伏篇》
PV001光伏网资讯频道  2016-08-25 17:06:41  我要投稿 手机看新闻
  中国半导体单晶材料产业60年
  (1956-2016)
  中国硅单晶材料简史:
  上世纪50年代中期立足于国家发展战略,我国开始了半导体器件和半导体材料的科研和制造,从1956年的“五校联办”计算至今日已是一个甲子。期间,北京、天津、上海的研究院和大学进行了科研基地建设。60年代末我国第一代单质半导体材料逐步完成了从锗单晶向硅单晶为器件主体功能性材料过渡。
  国家战略布局引导阶段
  1956-1964期间
  由北京地区中科院半导体所,冶金部有色院等,天津地区电子部(前公安部703厂)46所,天津科委半导体所(实验厂),上海地区中科院研究院、市科委及相关企业都开展了半导体材料单质锗、硅材料科研、生产。在国家战略指引下我国起步不晚(与日本同步),产业链布局完整。
  1965-1980期间
  按照战略布局在有色院338室基础上,在四川峨眉建设了739厂并在此基础上先后建设了洛阳740厂和陕西741厂,规模化发展半导体材料产业。文革期间,在“大上电子” 和 “大上可控硅”运动推动下,仅上海和天津就各上马了好几家单晶硅厂,甚至在河北省太行山腹地的蔚县也建立了晶体管厂。恰恰在这个阶段,我国在硅单晶理论研究、生产技术和装备水平、器件应用和工厂制造管理等方面开始全面落后于国际先进国家。但需特别指出:国家在少得可怜的外汇储备下,坚持引进了全套日本生产线充实、提高洛阳单晶硅厂(原740厂),技术水平达到三英寸,使国内在硅单晶理论和产业制造方面得以提升认识,由此可见我国对单晶硅这一战略产业的重视和对前期战略的调整。
  国家宏观指导下的“追踪战略”
  和国企竞争阶段
  1980-1995期间
  改革开放后国际环境相对宽松,在家电国产化和计算机革命的国家战略指引下, 国内近30余家国营半导体材料单位(包括多晶硅行业)在中央资金和地方资金的支持下进行“六五引进”;同时针对功率半导体材料和集成电路半导体单晶材料的不同性质进行了综合布局。但不到10年时间,30余家硅材料厂家(含多晶硅厂)的数量收缩2/3(到2005年收缩到1/5),硅单晶厂家中除服务于功率半导体的半导体区熔硅单晶材料行业得到一定程度发展外,92%以上的集成电路硅单晶材料产业同国际先进水平进一步拉大,经营困难、形同僵尸。
  1995-2015期间
  总结教训,国家相关部委开始集中有限的资金重点支持半导体单晶材料和集成电路行业个别单位实施“追踪战略”,而行业内的其他厂商则主要依靠自筹资金发展,同时在国内市场开展了充分的竞争。在产品技术层面:分离器件和功率器件用6-8英寸区熔单晶在竞争中少数企业得到快速发展,产品和技术逐步达到了国际先进水平并能够将产品出口到欧美日等发达国家。而8-12英寸集成电路级硅单晶材料在全球化、商业化的巨大拉动下,中国同国际领先半导体集成电路材料厂商的整体差距进一步拉大。
  实践证明长期以来,我们对摩尔定律的理解更多停留在技术和产品层面,而其商业化含义却不甚了了,限于体制、资本、文化等综合因素,在已经充分全球化和商业化的半导体硅单晶产业采用少数机构实施追踪战略的习惯做法难以为继,“十二五”期间IC级硅单晶(片)在产业化过程中始终步履维艰、了无建树。
  全球光伏产业大发展阶段
  早在1985年,一些在“六。五”期间引进了集成电路单晶硅制造装备后不能正常运行的企业(如北京605厂和天津半导体材料厂)开始在日本松工公司的代理下对当时全球最大的光伏企业日本夏普公司进行直径六英寸光伏级单晶硅的加工业务。90年代后期,河北宁晋利用比较优势大力拓展了这种光伏单晶的代工业务,其光伏级单晶硅生产规模达到当时的全球第一;2003年,脱胎于天津半导体材料厂的中环环欧公司在国内创新性的采用了多线技术切割硅单晶片使得硅单晶片的物料和加工成本得以革命性的下降,在技术和产业层面为中国的光伏级单晶硅片的商业化应用奠定了产业技术基础。随着以德国为首的欧洲国家对光伏新能源的大力推动,2005年后大批民营企业开始进入这个行业并极大的推动了光伏级单晶材料的产业规模快速成长,同时也促成了我国光伏材料的产业链建设。
  2006-2015期间,按照全球新能源光伏产业发展的技术路线,绝大部分中国光伏硅材料企业都采用了硅单晶、片的技术路线;围绕全球化发展市场和接轨各类国际规则,中国的光伏级硅单晶及相关产业首次脱离政府指导,由行业内企业按照市场化、商业化竞争式共同推动了一系列技术开发、质量控制、工厂管理、供应链建和专用设备国产化活动,并逐步完善的一套商业规则、行业标准、定价机制。按照商业化的原始定义我们认为:2006年是中国硅单晶产业商业化元年。
  2009年后,随着光伏电池工艺过程中对表面态控制能力的飞跃进步,光伏级硅基单晶材料(片)的市场生存能力受到来自于同样是硅基的浇铸级多晶片颠覆性冲击,市场份额逐年下滑并在前两年达到最低点。2013年,通过近4年的研发,中环环欧公司采用系统创新方式完成了钻石线切割、叠片水分离机械插片等一系列技术、产品和装备创新,使硅基单晶片产业的商业竞争能力再度展现。
来源:pvp365光伏电站网

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