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硅材料产业链的基本介绍

硅是半导体和光伏产业的基础原料，目前99%的半导体和95%的

太阳能电池都是由硅制造的。

其产业链的过程基本为：从大自然的硅原料中提纯制造出多晶硅，

再通过区熔法或直拉法生产出区熔（FZ）单晶或直拉（CZ）单晶硅，

并进一步形成硅片、抛光片、外延片等产品。

硅矿-冶金硅-最高纯度多晶硅-区熔单晶-电力电子（主要）；太阳能电池

硅矿-冶金硅-高纯度多晶硅-直拉单晶-半导体；太阳能电池

硅矿-冶金硅-一般纯度多晶硅-太阳能电池

目前多晶硅到单晶的转换效率为68-70%，即一公斤多晶产生

0.68公斤单晶，0.05-0.1公斤损耗，0.2-0.25公斤的尾料。尾料仍

为多晶，但纯度下降一个等级、依旧较高，可以继续生产半导体和太

阳能用直拉单晶。

每20片六寸片相当于1公斤硅单晶。

直拉法容易获得低电阻大直径单晶，可生产直径范围为Φ2〃

-Φ8〃。但含氧量高，纯度低于区熔单晶，机械强度较好，其径向杂

质分布均匀。主要应用于太阳能领域电池生产和电子领域中的集成电

路、低压硅器件、低压二极管、低压三极管、中小功率器件等。直拉

单晶占据绝大部分的市场空间，市场规模目前是区熔产品的3倍之多，

但受制于消费电子影响，周期波动明显。

区熔单晶硅是利用悬浮区熔技术制备的单晶硅，电阻率和纯度都

很高，其氧、碳含量较低，载流子浓度较低，电阻较大。区熔法成本

较高，并受生产技术限制，大直径区熔单晶硅较难获得，区熔（NTD）

单晶硅可生产直径范围Φ1.5〃-Φ4〃。区熔单晶的下游集中在大

功率半导体器件方面，大功率器件市场供给稳定。

区熔单晶硅传统市场主要是电力电子领域，用来制作电力电子器

件如高压整流器、硅可控整流器、整流二极管、普通晶体闸流管、高

压晶体管电力晶体管，和大功率晶体管等高压大功率（半导体）器件

以及新型电子电力器件功率场效应晶体（MOSFET）、绝缘栅双极晶体

管（IGBT）、功率集成电路（PIC）等。近年来，绿色能源成为区熔硅

单晶进入的一个新应用领域。最近区熔硅单晶更是进入了信息、通讯

领域，被用来制造射频集成电路、微波单片集成电路（MMIC）和光电

探测器等高端微电子器件。

综合而言，区熔和直拉单晶有以下区别：

1）对多晶硅的纯度要求不同，所以上游供应商也有区分。区熔

单晶要求最高，纯度通常要达到12个9的标准；直拉单晶中，集成

电路用的单晶纯度要较高，要求9个9，一般半导体要求6个9以上，

太阳能级的则更低一些。能够提供区熔单晶用的多晶硅厂商目前主要

是Wacker和REC两家，半导体用的直拉单晶有5-10家，而太阳能用

的多晶硅厂商则更多一些（虽然目前还是集中在5家左右，但国内及

韩国等地方都有陆续新厂加入）。

2）下游需求不同。区熔的主要市场就是电力电子领域，市场份

额要远小于直拉，目前占整个单晶的6-8%左右，却非常稳定地快速

增长。而直拉单晶的需求市场为半导体和太阳能两大领域，应用面广。

3）中游的竞争结构不同。区熔因为技术要求更高，但市场空间

更小，所以生产厂商不多，市场的集中度很高、毛利高，五家主要厂

商就占据了90%以上的市场，其中除了丹麦的Ｔｏｐｓｉｌ和本公司

以区熔为核心外，其他多是大型的综合类厂商。而生产直拉单晶的厂

商要多得多，大概在50多家左右。

区熔单晶用途：

受益于节能需求，目前主要应用在一些电力电子器件如整流二极

管、硅可控整流器、大功率晶体管、晶闸管等，也用于制造光电器件

和太阳能。具体而言：

1、制作高压功率器件（或称电力电子器件）

电力电子技术是实现电力管理，提高电功效率的关键技术。大多

数电力电子器件是用区熔单晶硅制作的，是区熔单晶硅的传统市场，

包括普通晶闸管(SCR)、电力晶体管GTR、GTO以及第三代新型电力电

子器件—功率场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)以

及功率集成电路(PIC)等，广泛应用于高压直流输电、静止无功补偿、

电力机车牵引、交直流电力传动、电解、励磁、电加热、高性能交直

流电源等电力系统和电气工程中。

该市场直接受益于新能源：1）风电、太阳能、水电的发电设备

中需要有控制器件、整流器件，且相应电力传输设备的需求也会增加，

都需要使用区熔单晶；2）混合动力车中使用的IGBT器件。

2、制作高效率太阳能光伏电池