单晶硅材料行业技术特点分析.docx

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1、单晶硅材料行业技术特点分析一、行业技术水平与发达国家相比，我国石英卅埸行业起步较晚，虽然经过多年的生产经验积累，部分工艺已达到国际先进水平，但总体而言，行业内的工艺技术和产品与国外领先企业仍有一定的差距，例如在石英年墉尺寸方面，少数外国企业已经可生产直径为40英寸的半导体用石英培墉，而目前我国仅少数行业内领先的企业具备生产最大直径40英寸石英年埸的能力。目前国内硅材料清洗领域基本属于劳动密集型行业，自动化水平较低，只有少数行业领先企业在部分重要工序上引进了自动化设备，其他中小企业基本属于手工作业，自动化水平有待提升。近十年是硅片切割领域的核心技术已发生转换，行业内企业已由砂浆切割逐渐替换为金刚

2、线切割，核心技术的转变，也导致了切削液工艺及技术的调整。近年来，随着我国金刚线技术的赶超，与国外技术水平差距进一步缩小。二、进入本行业的主要壁垒1、市场及客户壁垒石英培埸主要应用于半导体、太阳能等领域，单晶硅生产企业一方面对石英增埸及相关配套产品的质量和稳定性有较高的要求，企业往往在经过采购意向达成、检测标准沟通一致之后，仍需通过送样测试等多重程序，并要求提供相关产品的测试报告、认证证书等，以证明其产品的稳定性、可靠性以及厂商售后服务能力，才能成为合格供应商。单晶硅生产企业倾向于选择行业内口碑较好的供应商，并与其保持长期稳定的合作关系。因此，行业对新进入者形成了较高的市场壁垒。在硅材料清洗服务

3、和切削液处理服务领域，由于单晶硅生产企业对该类型服务有较强的个性化需求，需与供应商进行密切的配合，根据生产情况不断调整和改善服务流程。同时，由于行业的特殊性，单晶硅生产企业与服务供应商之间需要进行长时间磨合。因此在下游行业集中度较高的情况下，新入竞争者难以满足以上要求，在客户开发方面具有较高难度和阻碍，行业存在明显的进入壁垒。因此，本行业上下游更加倾向于形成稳定的合作伙伴关系，考虑到行业下游客户处于双寡头垄断的竞争局面，行业具备较强的市场及客户壁垒属性。2、技术壁垒半导体、光伏行业由于产品精密度程度高、技术发展快，对石英用埸的纯度、精度要求日益严格。我国的石英制品行业起步较晚，只有少数规模化企

4、业的石英培埸技术方面达到先进水平。在供货质量方面，一方面，新进者往往需要经过长期反复的测试、持续的产品升级才能研发出符合下游客户实际需求的石英培烟，产品研发需要消耗较大的成本。另一方面，基于单晶硅片高纯度的要求且单次拉晶成本较高，石英年埸在实际使用时要求质量保持稳定，杂质、气泡等若在生产过程中如未能有效控制，极易在供应过程中造成拉晶失败、投料报废的情况，实践中可能会面临索赔风险。传统的硅材料清洗服务主要依靠人工，然而随着技术水平的不断提升，自动化设备的引入成为行业发展方向，开始从各环节逐步取代人工。由于清洗环节使用的设备主要为专用设备，定制化程度高，设备的开发和使用需要丰富的技术及经验积累。在

5、切削液处理领域，企业需持续跟踪单晶硅生产企业产品日常使用情况，根据金刚线的性能、切削液的性能及成分进行设备调试和参数设置。上述技术储备和技术优势需要长期的技术沉淀，同时也需要强大的研发能力、生产工艺能力和长期知识、技术、人才与经验的沉淀。因此，对行业新进入者有着较高的技术壁垒。3、规模壁垒硅片制造行业集中度高，生产规模大，重要功能性耗材石英培埸、多晶硅原料和切削液用量较大，大型硅片制造企业往往倾向于具备一定生产规模的企业为自身提供耗材及辅料回收再利用服务。行业规模较小的企业受规模经济的约束，难以达到适合大型硅片制造企业日常生产规模要求。另一方面，下游单晶硅片生产商基于加快降低单晶硅片度电成本的

6、需求仍将处于持续扩产的状态，上下游的协同要求也客观需要本行业企业具备相当的规模优势和一定程度持续规模化的能力。4、资金壁垒石英塔埸方面，从采购研发到生产，每一个环节都需要大量资金来保障行业正常运营。特别是高纯石英砂的采购、高洁净度的生产车间和自动化的生产厂房的建设占用大额启动资金。在企业发展初期，资金方面的缺失和融资渠道的限制将使新进企业面临着一定阻碍。硅材料清洗和切削液处理方面，由于与下游客户的配套程度较高,当下游客户扩产单晶硅产能时，企业需要同步投资建设相应的配套设施，对资金要求较高，因而本行业具备较强的资金壁垒。三、影响行业发展的有利和不利因素1、影响行业发展的有利因素(I)产业政策的大

7、力支持材料工业是我国国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。早在国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中，新材料技术被归为前沿技术，随后中国制造2025将新材料产业作为重点领域突破发展，以特种无机非金属材料等为重点，加快新材料制备关键技术和装备，加强基础研究和体系建设，突破产业化制备瓶颈。高纯石英制品属于新材料产业先进无机非金属材料的一个分支，在“十二五”期间新材料产业十二五重点产品将“高品质石英玻璃制品”（含半导体用石英培烟）、“太阳能硅多晶铸锭用石英卅埸”列入目录。而进入“十三五”后，重点新材料首批次应用示范指导目录（2018版）将“半导体

8、级电弧石英培埸”列入目录，明确了高纯石英制品的发展方向。资源能源利用效率是衡量国家制造业竞争力的重要因素，我国把可持续发展作为建设制造强国的重要着力点，发展循环经济，全面推行清洁生产。工业绿色发展规划（2016-2020年）指出，到2020年工业固体废物综合利用率达到73%,绿色制造产业产值达到10万亿元。回收硅材料清洗、切削液处理行业作为废弃资源综合利用行业分支，依托于下游硅片制造行业的绿色工厂、绿色供应链的建设。随着发展规划的进一步落实，硅材料制造企业将更加着重于废弃硅材料、切削液等固体废物资源化和无害化利用，硅产业工业园区内企业之间废物资源的交换利用，在企业、园区之间通过链接共生、原料互

9、供和资源共享，为硅材料清洗、切削液处理行业带来发展机遇。（2）下游行业高增长带动行业需求根据中国可再生能源展望2018,一次能源需求量将在2025年前达峰，太阳能和风能将逐渐主导能源，可再生能源部署最迅速的时期将出现在21世纪20年代末。太阳能总装机发电容量将从2017年的130GW增长至2050年的2,803GW,发电量占全国总发电量比例从2017年的2%提升至2050年的27虬展望预计在下一个十年，每年太阳能光伏安装量达到80-16OGk半导体产业进入高速发展期。近年来，我国半导体产业在下游人工智能、区块链、物联网、汽车电子等新兴应用领域的推动下快速成长。根据国家集成电路产业发展推进纲要，

10、到2030年我国集成电路产业总体达到国际先进水平，实现跨越发展。在政策强力推动下，我国集成电路行业与国际先进水平的差距逐步缩小，进口替代正当其时。海关总署数据显示，2021年我国集成电路进出口逆差高达2,787.64亿美元，国务院发布的相关数据显示，中国集成电路自给率要在2025年达到70%,而2019年我国自给率仅为30%左右。随着我国半导体产业结构优化的深入和技术赶超的推进，我国将紧抓全球半导体第三次转移的机遇，带来半导体产业上行动力。在此背景下，石英培埸行业、硅材料清洗、切削液处理行业作为光伏和半导体行业的重要原辅料和配套服务，也将催生更大的产能需求。(3)下游技术革新为行业提供新机遇无

11、论是半导体还是太阳能领域，大尺寸是硅片未来的发展方向，通过增加电池有效受光面积来增加组件效率和功率，节约土地、施工等成本，并且有效提升硅片企业产能，进而降低成本，最终实现平准化度电成本最优。拉制大直径单晶硅棒需要更大尺寸的石英培埸。2019年中环股份更是直接推出了夸父系列大尺寸硅片(210mm),这将整个单晶硅片产业链的技术要求提升到了一个新的高度，也让具备行业领先技术的企业迎来了新的机遇期。2、影响行业发展的不利因素(1)下游硅片价格下行随着下游硅材料生产技术的革新和生产效率的提升，生产成本明显下降，同时下游竞争激烈也导致硅片价格也随之下跌。倒逼产业供应链加强成本管理，通过工艺改进、强化管理

12、等手段优化生产成本。受到资金、技术、设备、人员的严重制约，行业中生产规模较小的企业，产能较低，技术发展实力整体薄弱，将面临新一轮行业清洗。行业内规模化企业的利润短期也会受到一定程度的冲击，长期来看会促进行业集中度的进一步提升。(2)高纯石英砂供应存在不稳定性目前全球能够批量供应半导体用高纯石英砂的工厂较少，美国西比科公司在行业中占据大部分市场份额，挪威、俄罗斯、德国、日本等企业虽然具有高纯砂的提纯技术，但产量有限，且部分超高纯产品未能达到美国西比科纯度水平。因此若出现原料供应紧张或产能不足的情况，行业高纯石英砂原料将出现紧缺。四、行业技术特点1、工艺技术进步紧跟下游需求由于下游行业对于石英卅埸

13、的纯度、洁净度、精度具有严格标准,同时大硅片的演进也对母埸产品提出更高的要求，石英卅埸工艺技术一直向“高纯度、大尺寸、低成本、长寿命”方向发展，行业内企业必须要具备在行业内较长时间的技术经验积累，逐渐提高产品尺寸、纯度和其他性能指标。另外，在切削液处理领域，回收和分离工艺随着切割技术变革进行调整，行业内企业必须通过长期的交叉学科知识的积累和不断的技、工艺升级，保持较高的回收率和有效分离率，快速实现适用于下游新技术的规模化切削液处理。2、技术更迭快技术更迭主要指两方面：一方面是生产工艺环节的技术替代，如在硅片切割领域，金刚线切割技术凭借成本、效率、效果等优势实现对砂浆切割技术的全面替代；另一方面

14、是指设备自动化技术进步所带来的自动化升级，如硅材料清洗领域，引进自动化设备提升工业自动化水平；以及石英培埸领域，部分生产环节引进自动化设备所带来产品质量及稳定性的提升。3、洁净工艺要求高由于单晶硅片的品质直接影响下游产品质量，如空气中粒子对在光伏领域中对单晶硅电池转化效率的影响以及对半导体领域对芯片缺陷密度的影响。因此，单晶硅生产及相关配套行业对单晶硅片各生产环节中的含尘浓度提出极高的要求，不但要求硅材料清洗、硅棒生长、硅片切割等生产环境中具备很高的车间环境洁净等级，并且还要控制硅片制造过程所需石英卅埸等相关原辅材料的供应质量。因此，行业的技术特点也间接导致行业集中度上升。五、单晶硅材料产业发

15、展趋势1、硅片大尺寸化在半导体领域，在核心面积一定的条件下，硅片尺寸越大一次制作的核心越多，生产效率得到提升。在光伏领域，应用大尺寸硅片后,单张电池瓦数将得到提升。在单位时间内生产电池片张数和成本不变的情况下，单张电池瓦数的提升，有助于摊薄每瓦成本。在半导体领域，在圆形的硅片上制造矩形的芯片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，必然会浪费部分硅片，硅片尺寸越大，相对而言硅片边缘的损失越小，有利于进一步提升硅片利用率。在光伏领域，硅棒切方面积损失比例得到下降。在半导体领域，芯片的计算性能等于单位面积晶体管数量乘以芯片面积，在制程进步速度放缓的背景下，单位面积晶体管数量的增速也相应放缓，因此提升计算

16、性能就需要提升芯片的面积。但由于需要考虑芯片的制作成本，所以硅片尺寸需增加，以保持合理的芯片生产成本。在光伏领域，大尺寸硅片通过提升单片面积和转换效率增加功率,从而降低光伏单位投资成本。集成电路发展趋势推动了更大尺寸半导体硅片的开发，半导体硅片尺寸已从1960年时的1英寸发展到现在的450mmo其中200mm、30Omm大硅片自2011年以来已成为全球主流，在我国大硅片自给率较低的背景下，国内半导体硅片制造技术朝大尺寸方向发展是必然选择，国内多家半导体硅片领先企业已开始30Omnl大硅片的布局。与此同时，在太阳能级硅片领域，随着光伏平价上网的推行，光伏产业为提高组件功率输出，降低产业链成本，在目前光伏电池片的效率增长空间有限的情况下，更大尺寸的光伏硅片需求凸显。现阶段，国内太阳能级单晶硅片巨头推出更大尺寸的产品M6尺寸(166mm)和M12尺寸(21Onln1)