“青海堅定不移打造千億元新材料產業鏈，努力把集成電路產業做大做強，力爭使我省集成電路材料產業發展走在全國前列。”近日，在由中國半導體協會、青海省經濟和信息化委員會主辦，國家電投集團黃河上游水電開發有限責任公司（以下簡稱：黃河公司）承辦的“集成電路硅材料產業發展座談會”上，青海省人民政府副省長王黎明表示。
青海擁有國內第一條電子級多晶硅生產線，這條由黃河公司建成的生產線生產的“黃河水電多晶硅”純度符合集成電路應用，產品質量達到國外主要電子級多晶硅生產企業質量標準，填補了國內半導體應用材料國產化的空白，打破了國內市場長期由國外公司壟斷的格局，奠定了青海成為我國集成電路材料生產基地的基礎。
打破壟斷
“電子級多晶硅是制備集成電路的關鍵基礎材料，也是《國家集成電路產業發展推進綱要》確定的發展重點之一。該產業具有技術門檻高、市場高度壟斷、盈利難度大的特點。”工業和信息化部電子司副司長吳勝武在座談會上指出。
受到10/7nm高階制程競賽、3DNAND快速發展和中國大陸興建多個12英寸晶圓廠的需求推動，未來幾年，硅晶圓缺貨將是常態。根據Gartner預測，2020年全球硅晶圓市場規模將達到110億美元。但從2016年的情況來看，包括SUMCO、信越在內的全球前五大硅晶圓供應商營收合計可占全部市場的90%。
雖然我國多晶硅產量位居世界第一，2016年約為19.4萬噸，占全球總產量的48.5%。但其中絕大部分僅能達到太陽能級多晶硅材料標準，國內也只有少數幾家公司能供應電子級多晶硅產品，且主要用于半導體分立器件硅片生產，大尺寸集成電路硅片用多晶硅還是依賴進口。據記者了解，中芯國際99%的硅晶圓采購于國外企業，華虹宏力近98.5%的硅晶圓采購于國外企業。
“電子級多晶硅是國家發展集成電路產業的戰略原材料，國內高品質多晶硅缺口巨大，發展國產電子級多晶硅需求迫切。”黃河公司總經理魏顯貴告訴記者。
承擔了國家科技重大專項——《極大規模集成電路制造裝備及成套工藝》（02專項）電子級多晶硅材料研發工作的黃河公司，在2007年開工建設了國內第一條電子級多晶硅生產線，2010年建成投產。2011年11月，黃河公司生產的高純電子級多晶硅開始由硅片廠家進行質量評估。2013年，電子級多晶硅開始批量銷售。
目前，黃河公司生產的電子級多晶硅產品質量已經達到02專項全部要求，年產2500噸電子級多晶硅，已經連續4年銷售量超過百噸，國內市場占有率已達到10%，還與浙江金瑞泓科技股份有限公司簽訂長期合作框架協議，成為目前國內唯一一家實現半導體級硅料銷售且產品應用于集成電路行業的多晶硅企業。
設計先進
黃河公司新能源分公司總經理劉剛向記者指出，想要成功生產電子級多晶硅難度很大，黃河公司采用的是改良西門子法。
“攻克電子級多晶硅的關鍵首先在于要采用領先的質量設計，產品在進行設計時就按照電子級標準；其次，要采用專用的材料和設備，按照最高潔凈等級規范進行施工和檢修；再次，要進行全面的質量控制，使用覆蓋全過程的質量標準、全面質量控制點、取樣系統、中間產品評價系統和準確的檢測分析實驗室；最后，實現完全環保和閉路循環，多晶硅副產物綜合利用率達到98%，水循環利用率達到99%。”劉剛說。
為此，黃河公司進行了大量的質量研究，主要集中在9個方面，包括冷氫化和原料選擇、精餾去雜質和精細化控制、還原生長工藝研究、尾氣凈化工藝和技術、硅芯質量研究和改進、酸洗工藝選擇和優化、包裝方式和材料、運輸方式研究和優化、客戶定制化產品等。
黃河公司還率先在國內建立了完整的滿足國際半導體材料與設備協會（SEMI）標準的電子級多晶硅產品檢測標準、指標體系和檢測質量控制流程，并在2012年取得了中國合格評定國家認可委員會認可的檢測實驗室，成為國內首家通過CANS認可的多晶硅實驗室，也是唯一按照SEMI標準配置的多晶硅檢測實驗室。
經過漫長的質量評估過程，“黃河水電多晶硅”產品在4~5年的時間內得到了下游客戶對產品質量方面的認可，“黃河水電多晶硅”可滿足用于生產3~8英寸重摻、輕摻拋光片和外延片、12英寸拋光片等，與國外產品質量無差異，累計銷量已超過985噸。
繼續提升
“黃河公司將繼續致力于核心技術研發，以創新驅動引領未來發展，不斷提升國內電子級多晶硅市場占有率，與大家一起共同推動我國集成電路行業的可持續發展。”魏顯貴強調。
目前，“黃河水電多晶硅”的產品指標已達到國際先進水平，其中氧含量小于0.02ppma，碳含量小于0.02ppma，受主雜質小于0.03ppba，施主雜質小于0.05ppba，基體總金屬雜質小于2ppbw。從拉晶成晶率、導電型號、電阻率、成型情況等參數上看，與德國、日本知名多晶硅也基本相當。
“與國外先進水平相比，黃河水電多晶硅在產品生產質量穩定性和產能上還需要提升。”劉剛指出。
下一步，黃河公司將在質量指標上，努力使產品質量滿足8~12英寸集成電路硅片用多晶硅要求，使質量指標中的施、受主雜質進一步降低，體金屬穩定控制、質量穩定性控制在1ppwb以內，表金屬雜質控制在2ppbw以內；在質量穩定性上，進一步加強產品質量批次間穩定性，交付給客戶品質更加均勻和穩定的產品。
在產能上，黃河公司預計2018年開始啟動技改和擴充產能計劃，到2019年將年產能擴充至3300噸，到2020年實現區熔多晶硅棒年產能50噸、集成電路大尺寸用多晶硅年產能2000噸、分立器件用多晶硅年產能800噸、高效太陽能電池用多晶硅年產能450噸。（本報記者劉靜）
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