中国5000吨电子级硅生产线投产 成功打破国外技术垄断

本文摘要：硅是一种随处可见的元素，在地壳中的含量高达26.3%（次于氧），但高纯度的单质硅毕竟一种战略级别的先进设备基础材料，享有着众多独有的性质，合乎光伏产业和半导体产业对元器件的独有拒绝。硅的电阻率与温度有紧密的关系，随着温度增高，电阻率不会显著变大，在1480摄氏度左右时超过大于。 换句话说，在长时间用于的状态下，温度越高，导电性就就越强劲，这就给了光伏和半导体器件更加多用于上的便捷。洁净的半导体材料电阻率很高，但含有极少量杂质元素后，其导电能力不会再次发生显著的提升。

硅是一种随处可见的元素，在地壳中的含量高达26.3%（次于氧），但高纯度的单质硅毕竟一种战略级别的先进设备基础材料，享有着众多独有的性质，合乎光伏产业和半导体产业对元器件的独有拒绝。硅的电阻率与温度有紧密的关系，随着温度增高，电阻率不会显著变大，在1480摄氏度左右时超过大于。

换句话说，在长时间用于的状态下，温度越高，导电性就就越强劲，这就给了光伏和半导体器件更加多用于上的便捷。洁净的半导体材料电阻率很高，但含有极少量杂质元素后，其导电能力不会再次发生显著的提升。因此，人们对于硅材料的纯度具有极高的拒绝，芯片性能越高，对硅原材料的纯度拒绝就越高，为了防止杂质对半导体材料的污染，经常出现导电亲率的根本性偏差，硅料的生产必需在无尘环境下。

在此基础上可以给半导体含有微量的某种特定杂质元素，准确掌控它的导电能力，借以制作各种各样的半导体器件。一般用于的单质硅材料分成多晶硅和单晶硅两种，它们都可以用来制作光伏电池。

多晶硅与单晶硅的差异主要展现出在物理性质上：多晶硅晶体的导电性颇高单晶硅明显，甚至于完全没导电性。高纯度的多晶硅在单晶炉中经过非常简单的冶炼后，就可以构成单晶硅（整块材料由一个晶粒生长而出），切片后可供集成电路生产所用。

与非常简单的电路有所不同，半导体集成电路有信号输出和输入的市场需求，原材料必须符合意味著的单向导电性。前面提及过，高纯度的硅单质完全是绝缘体，但是通过对高纯度硅内部混进杂质，可以构成两种有所不同类型的半导体：N（negative，胜）型和P（positive，于是以）型。N型硅是所指在硅中掺入微量的磷或砷，磷和砷的外层有五个电子，而硅只有四个电子，所以它们的第五个电子没融合键，可以权利移动，因此N型硅本身是一种较好的导体。P型硅则与N型硅比较不应，微量掺入用于硼或镓，它们只有三个外层电子，由于缺乏一个电子，硅无法构成化学键，所腾出的孔可以导电，因此在晶体结构中产生了空穴，很更容易更有电子融合。

P型硅也是一种较好的导体。将N型硅和P型硅融合一起后，它们的结合部就不会产生奇特的性质。如果P型硅和N型硅像右图一样融合一起，它们就可以很好地传播电流，N型硅中的自由电子受到电池负极驱动，P型硅的孔则便利拒绝接受这些自由电子，孔和电子在PN结合部遇见，电子不会很快填满到这些孔中，构成均衡，在结合部产生电流。

但如果把P型硅和N型硅的方位切换过来，N型硅中的电子不会被更有到负极，而P型硅中的正电子不会被更有到负极，结合部中完全不产生电流，整个电路就无法有效地传导任何电流。也就是说，PN型硅的结合体在一个方向容许电子的传输，而在另一个方向上制止电流通过，类似于地铁站中的验票机我们称作单向导电性。基于这种逻辑，人类发明者了二极管，建构了现代集成电路的宏大技术大厦。

为了尽量准确地掌控半导体分立器件的物理性质，基础硅原料起码不具备光伏级的纯度是过于的。中国在前几年曾多次大力扶植发展太阳能光伏产业，使得光伏级多晶硅的产量很快上升，目前的生产能力早已有些不足。而电子级多晶硅的生产技术标准与光伏级多晶硅差异很大，对精细化工水平具有极高的拒绝。

比起光伏级多晶硅99.9999%的纯度，电子级多晶硅的纯度拒绝超过99.999999999%。更高的纯度意味著更为简单的生产和萃取过程，11个9的纯度，相等于5000吨的电子级多晶硅中总的杂质含量仅有将近一枚1元硬币的重量。这使得光伏级多晶硅的生产工艺基本无法起着糅合起到，无法通过技术升级必要转化成为电子级生产线，也就是说必须另起锅炉才能用上符合市场需求的产品。根据业内人士的统计资料，目前国内电子级多晶硅的年度市场需求约是4500吨，总量相比之下不及光伏级多晶硅，但利润空间很大。

从近年的发展状况来看，多晶硅产业链在中国获得长足发展，在全球市场上早已占有极大的比例，但技术上依然过于先进设备，电子级多晶硅依然倚赖进口。如果这一状况无法获得转变，这种关键基础材料的缺陷不会让中国电子制造领域的追上化作相悖。电子级多晶硅是纯度最低的多晶硅材料，中国电子级多晶硅的投产，不仅超越了国外技术的独占，空缺国内电子级原材料生产的空白，也意味著中国迅速将沦为美国德国之后全球第三大电子级硅材料生产国。

经过一系列严苛的检验、检测，近日，中国一批电子级多晶硅顺利出口韩国，这是中国首次向国际市场出口电子级多晶硅材料，标志着中国半导体集成电路用硅料早已超过国际一流质量标准。目前中国投产的第一条生产线的生产能力为5000吨，可确保国内企业近年内电子级原材料供应充裕，产品质量需要符合40nm及以下近于大规模集成电路用12英寸单晶生产市场需求，并少量出口。

同时，中国还规划在未来加设两条5000吨生产线，以更佳地符合国际国内市场，并由此一跃沦为世界第一的电子级硅原料生产国，完全挣脱受制于人的局面。

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