• 【发布单位】河北省
• 【发布文号】冀政函[2003]10号
• 【发布日期】2003-02-17
• 【生效日期】2003-02-17
• 【失效日期】--
• 【文件来源】
• 【所属类别】地方法规

河北省半导体材料产业基地专题报告

河北省半导体材料产业基地专题报告

(冀政函[2003]10号)





石家庄、秦皇岛、廊坊、保定、邢台市人民政府，鹿泉市、宁晋县人民政府，省政府有关部门：



 省计委提出的《河北省半导体材料产业基地专题报告》已经省政府同意，现印发给你们。请有关市人民政府和省直有关部门按专题报告的建议要求，结合本地情况认真研究落实，抓好河北省半导体材料产业基地的建设。



 二○○三年二月十七日





 河北省半导体材料产业基地专题报告



 一、产业背景



 所谓半导体材料，就是在导电性能上介于导体和绝缘体之间的材料。其中，用于半导体器件制造的主要有锗、硅以及以砷化镓为代表的化合物半导体材料（磷化镓、氮化镓、磷化铟等）。锗硅材料是近年来发展起来的新型混合半导体材料，用它制造的器件兼有锗和硅的优点，部分性能可与砷化镓器件相比，而且价格低廉，并和现有硅器件生产线完全兼容，是一种很有发展前途的材料。这些材料的共同特点是，要求纯度极高，拉成单晶、切成晶片后用于制造半导体器件。数十年来，由于价格低廉，资源丰富，硅单晶和多晶材料一直在市场上占主导地位。砷化镓等化合物和锗硅材料由于其能够制造高性能的器件，得到越来越广泛的应用。



 半导体器件主要包括集成电路和各类分立器件、太阳能电池以及高亮度发光管等。



 （一）集成电路和各类分立器件是一切电子设备的核心



 随着电子信息产业的迅速发展，半导体器件的市场需求也在大幅度增长。近十年来的年均增长率均在15％以上，有的年份增长率高达30％以上。预计2001年全球半导体器件的市场总规模可达到2500－－2700亿美元，到2005年将达到5000亿美元以上，其中使用砷化镓等化合物和锗硅材料的高速集成电路、高亮度发光二极管等器件的发展速度达30％以上，又大大高于平均速度，这就对各种半导体材料的需求产生了巨大的拉动作用。



 十几年来，我国一直是世界上电子信息产业发展速度最快的国家，年平均增长率都在25％以上，不少年份的增长率超过30％，高出国内生产总值增速的数倍。在许多尖端技术领域接连取得突破，发展后劲十足，前景十分广阔。我国已成为世界电子信息产业大国。因此，我国集成电路和各种分立半导体器件的市场需求也在以大大高于世界市场增长率的速度增长，年均增长率高达30％。但是，国内所需集成电路的近80％（主要是中高档产品）和大部分功率器件（电力电子设备所用的高反压大电流器件）需要进口。这种局面形成了对我国电子信息产业进一步发展的根本性制约因素。为改变这一局面，2000年国务院发布了旨在鼓励软件和集成电路产业发展的国发〔2000〕18号文件。18号文件颁布后，全国各主要省、市纷纷出台了更加优惠的地方性实施办法和政策。特别是北京、上海和深圳，由于其坚实的技术基础、优越的地理位置和发展环境等原因，形成了集成电路产业大发展的良好气候。为此，他们制订了宏大的集成电路产业发展计划。在未来十年内，将投入数百亿美元，建设10―15条8英寸（200ｍｍ）及以上的超大规模集成电路生产线。我国18号文件的出台，更是大大刺激了美、日、韩、台等国家和地区对我国大陆投资的积极性。特别是台湾地区（其半导体产业总规模已超过南韩、次于美、日而居世界第三位），对在大陆投资和产业转移的积极性最高。2001年年底，他们分别在北京和上海同我国业界举行了大规模的产业发展研讨会，并制订了大规模的发展规划。其它具有一定条件和基础的省、市也制订了相应发展计划。我国将在不长的时间内，成为世界半导体产业大国，已是不争的事实。半导体产业的迅速发展，必然对半导体材料的市场需求，产生巨大的拉动作用。



 （二）太阳能电池，也称为硅光伏器件，是取之不尽用之不竭的绿色能源



 随着人们环保意识的增强，各发达国家高度重视充分利用太阳能这种绿色能源，相继制订了一系列鼓励产业发展和应用的优惠政策和庞大的应用计划。如美国总统克林顿1997年6月26日在联合国环境与发展特别会议上宣布了百万屋顶计划，日本、德国、意大利等发达国家都制订和宣布了类似的计划。印度是第三世界推广太阳能的排头兵，也已制订了鼓励开发和生产太阳能电池的政策和在全国推广150万套太阳能屋顶计划。在这种大的背景下，世界硅太阳能电池产量的增长率多年来都在30％以上。2000、2001年的增长速度更是超过了40％，2001年总产量接近400ＭＷ。预计，在此后相当长的一个时期内，太阳能电池产量的增长速度仍将保持目前的势头。近年来，我国大力发展太阳能电池生产和应用的呼声越来越高。国家已经和正在出台鼓励发展及应用的一系列政策。部分省、市和企业也在制订大规模发展太阳能电池的计划。我国快速发展太阳能电池的时代已经到来。目前，太阳能电池的主要原材料是半导体级多晶硅棒和单晶硅的头尾料及半导体器件企业的废品硅片，材料来源较为丰富。



 （三）高亮度发光二极管（ＬＥＤ）和激光二极管（ＬＤ）是发光效率极高的光电半导体器件



 高亮度发光二极管（ＬＥＤ）和激光二极管（ＬＤ）广泛用于各种信号灯、大屏幕显示系统、现代通信、激光唱机、ＤＶＤ、高效节能电光源（发光效率是白炽灯的4倍以上）等领域。目前，全世界的年需求量已达数百亿只，而且还在以每年30％以上的速度增长。全世界59―61％的化合物半导体材料用于制造ＬＥＤ和ＬＤ，这就对以砷化镓为代表的化合物半导体材料产生了巨大的市场需求。



 随着信息产业的迅速发展，对各种半导体材料的需求快速增长，价格一直在上升，半导体材料已成为信息产业进一步发展的瓶颈。一些发达国家和地区也在向我国寻求材料供应，大力发展半导体材料产业适逢其时。



 二、我省现有产业基础和科技储备



 目前，我省在半导体材料产业和相关科技成果方面已具备相当的产业基础和一批实用科研成果，从目前已投产的产品看，都具有较强的市场竞争能力。我国加入ＷＴＯ，将为这些企业带来更大的发展机遇。主要企业和单位有：



 （一）宁晋晶隆半导体厂



 宁晋晶隆半导体厂是采用直拉法生产太阳能级硅单晶和晶片的专业厂，1996年由宁晋县电力局和河北工业大学共同创办，是我省产学研相结合的示范工程。自投产以来，企业发展速度很快，经济效益很好，技术不断进步。该企业现拥有硅单晶炉60台（含和日本松宫的合资企业，下同），可拉制3英寸－－6英寸的硅单晶。2001年产量为120吨，是目前亚洲最大的太阳能级硅单晶企业。2002年将和日本松宫公司进一步扩大合资规模，再增加40台单晶炉，使单晶炉总台数达到100台，总产量达到200吨以上，从而成为世界最大的太阳能级硅单晶产业基地。此外，企业现有内园式切片机20多台，将部分单晶硅棒加工成硅片（部分为二极管硅片），进一步提高了产品的附加值。2001年，企业的利税总额为1500万元。依托河北工业大学雄厚的技术基础，单晶成品率不断提高，现在的成品率在60％以上，居全国领先地位。



 2002年晶隆半导体厂独资引进国外先进的硅片线切割机，将部分单晶棒加工成硅片，以提高附加值。该项目已由省计委批复项目可研，正在实施中。在“十五”后期，晶隆半导体厂和松宫进一步扩大合资规模，再上100台单晶炉，使单晶硅产量达到400吨以上，其中三分之一以上加工成硅片。



 晶隆半导体厂下一步的规划思路：一是将现有产品向终端产品―――太阳能电池延伸，二是提高产品档次。开发生产半导体级单晶硅片。具体规划项目：1、在近年新上一个年产3ＭＷ的高转换效率单晶硅太阳能电池项目，进一步提高硅的附加值，使晶隆成为我国主要的太阳能电池企业之一。2、根据我国目前集成电路产业迅速发展的大趋势，做好年产300－－500万片半导体级单晶硅片项目的前期工作。初步计划半导体级硅单晶片项目将于“十五”末启动，“十一五”初建成。届时晶隆半导体厂将成为我国主要半导体级硅片专业生产企业之一，同时，普兴公司也将就近获得价格低廉、质量可靠的硅片供应。由于该企业主要采用国产设备和具有自主知识产权的技术（河北工业大学），同时，价格较为低廉的国产基础原材料（高纯多晶硅）即将实现规模化生产，再加上我们价格较低、素质较高的劳动力和良好的管理，晶隆的半导体级单晶片产品将有很强的国际市场竞争能力，在满足国内市场需求的同时，还可以大量出口。



 我国目前在建和将建的超大规模集成电路生产线将陆续投产。到2010年，投产总数将在20条线以上，对半导体级硅片的需求将达上千万片。晶隆半导体厂将根据市场发展，及时增加集成电路级硅单晶和硅片产量，以满足我国市场的巨大需求。



 （二）英利新能源有限公司



 保定英利新能源有限公司是为承建国家“年产3ＭＷ多晶硅太阳能电池及应用系统示范工程”项目而组建的股份制公司，位于保定国家高新技术开发区内。该项目1999年国家计委批复项目可研后，工程建设基本在按计划进行。现主厂房已基本完成，面积为10800平方米。部分设备已购进。项目主要建设内容是：采用国际上先进的多晶硅太阳能技术，建设年产3ＭＷ多晶硅太阳能电池组件及应用系统。项目总投资额为1．57亿元，预计年销售额为1．52亿元，利税总额为6169万元，利润总额（税前）为4574万元。该项目是我国目前在建的最大太阳能电池项目，也是填补我国多晶硅太阳能电池空白的项目。



 在多晶硅太阳能电池项目进行过程中，经过周密调研，英利公司又发现了新的产业发展方向。这就是将半导体器件生产企业的废品硅片，经过特殊处理后，可制作高转换效率的硅单晶太阳能电池，其转换效率可高达14．8－－18％。该企业现已获得废硅片的处理技术。采用该技术的太阳能电池生产工艺的后加工工序则和多晶硅电池生产线完全兼容。目前，英利公司和保定天威集团已达成共同投资协议，在建好国家高技术产业化示范工程项目的基础上，再投资3．6亿元，增加10ＭＷ的单晶硅和3ＭＷ多晶硅太阳能电池组件生产能力，2005年以前分步完成。此举使英利公司的总生产能力达到16ＭＷ，总销售额可达8亿元以上，利润总额可达到2亿元以上。这样英利公司的总生产能力可居世界第七位。“十一五”期间，英利还将和外商合资进行更大规模的太阳能电池项目建设，使总生产能力达上百ＭＷ，成为全球最大的太阳能电池产业基地。



 （三）国瑞电子材料有限公司



 国瑞电子材料有限公司是中国有色金属研究总院在廊坊经济技术开发区创办的化合物半导体材料企业。该企业目前主要是采用水平法生产砷化镓单晶和晶片，产品主要用于高亮度发光器件和半导体激光器件。企业现有单晶炉20台，年产砷化镓单晶体1．65吨，单晶片10万片。是目前国内最大的水平砷化镓单晶生产企业，产量占全国的50％，产品主要出口国外。2001年7月国家计委批复“水平砷化镓晶片高技术产业化示范工程”项目可研，其主要建设内容为：再增加40台单晶炉，使总产量达到5吨，晶片产量达到29万片。届时该企业在世界上的位次将可排到第四位。扩建项目总投资约5600万元。该项目的建设，已与中铝集团和中信集团达成合资协议，两公司各投入2000万元入股。砷化镓晶片经外延加工后，还将大幅度提高附加价值。由于国瑞公司水平砷化镓主要设备均为国产，其价格只有进口设备的四分之一。主要原材料国内资源充足，用自有的技术进行提纯并制造单晶，所以最终产品砷化镓晶片具有很强的国际市场竞争能力。



 液封直拉法生产的砷化镓单晶主要用于制造高速集成电路和大功率微波器件。国瑞公司现正在加紧进行直拉法产业化前的各项准备。4英寸的产品可望近期拉制成功，6英寸直拉单晶也将在不久的将来被攻破。“十一五”期间，除水平单晶产量继续扩大外，直拉单晶也要实现相当规模的生产。



 此外，有色研究总院也在加紧研究磷化镓、氮化镓、磷化铟等化合物半导体材料的产业化问题，条件成熟时也将在国瑞公司投入生产。届时，国瑞公司将成为我国及世界上综合性化合物半导体材料大型开发生产基地。



 （四）河北普兴电子材料有限公司



 河北普兴电子材料有限公司是以信息产业部第13研究所半导体材料研究室外延课题组为基础，加13所内部职工集资，于2000年11月组建的高科技股份制企业。企业的主要业务是，依托13所现有技术和条件，开发生产半导体器件级硅外延片。所谓外延，是在高温下通过化学气相反应，在抛光的硅单晶片上生长一层或多层晶格匹配的硅单晶膜，从而改善功率和串连电阻，消除闩锁及软失效，减少材料缺陷，提高半导体器件的成品率和性能。目前，全世界半导体产业所需的硅片约有25％左右需要外延，而且这一比例还在不断上升。硅外延片的生产，是半导体材料生产工序中最后和关键的一环。产业特点是：技术难度大，增值效益高，需具有雄厚的技术支撑和验证条件，不是一般企业所能从事的产业。



 普兴公司成立后的第一年，仅依靠已有的一台旧式俄罗斯外延炉就生产了5万片4英寸硅外延片，销售额600余万元，利润200余万元。现正在进行的扩建工程将于2002年完成后，该项目的主要内容是新增外延炉3台（第一台已经投产），年产硅外延片20万片，年销售额5000万元，利润1500－－2000万元。2005年前，企业将完成下一步的扩建工程。主要建设内容是再引进5台以上外延炉及相关设备，增加外延片生产能力40万片以上，新增销售收入1亿元以上，利润3000万元以上。初步建成我国北方外延片产业基地。2006－－2010年，将是我国半导体产业快速发展的时代，外延片市场需求将急剧上升。为此，普兴公司还将根据市场发展，进一步加大投资力度，成数倍地扩大产业规模。



 在技术上发展方向上，普兴公司主要是开发生产8英寸及以上大直径、高档次硅外延片产品。同时突破锗硅（ＧｅＳｉ／Ｓｉ）材料关键技术，即在硅片上通过外延工艺生长出锗硅外延层，并实现产业化。此项目的完成，将为大批量生产的民用高频器件提供廉价的半导体材料，大大降低器件成本，在移动通信和其它许多领域取代价格昂贵的砷化镓器件，从而使相关民用产品的价格进一步下降。此外，在“十五”期间，普兴公司还将突破绝缘物半导体材料（ＳＯＩ）的技术难关，以满足我国宇航和军工的急需（现全部需要进口）。



 另外，秦皇岛华美光电设备公司是我国建成较早的单晶硅太阳能电池企业之一，年产量为0．6ＭＷ，转换效率14％左右。但由于其过高的债务，现只能维持简单再生产。数年来，不少单位看好太阳能电池的市场和华美的技术、管理及市场信息，与其多次探讨过合资合作，由于其过高的负债，至今未取得实质性进展。从目前情况看，华美公司只有通过资产重组，甩掉沉重的债务包袱，才能取得良好的发展。河北工业大学是我国主要半导体材料专业的教学和科研基地之一。近几年，在半导体材料专业的若干领域获得突破。在我省半导体材料产业的发展中，是可依托的重要技术基地。特别值得一提的是，在硅锗混合材料方面，他们在国内率先开发出了单晶设备，拉制出实用单晶产品，掌握了全套工艺。这对我国半导体材料的发展具有重大意义。



 三、发展思路及发展目标



 （一）发展思路



 充分利用我省现有半导体材料产业基础，以宁晋晶隆半导体厂、保定英利新能源有限公司、国瑞电子材料有限公司、河北普兴电子材料有限公司等企业为依托，发挥成熟的技术和后续开发能力的优势，抓住当前半导体产业快速发展的机遇，重点组织实施一批半导体材料示范工程项目，巩固我省半导体材料产业在世界上的竞争地位；创造良好的发展环境，通过强有力的政策导向，实现新的突破和跨越式发展，把我省建成世界级半导体材料产业基地。



 （二）发展目标



 1、产量方面



 到2005年太阳能级单晶硅材料产量达到400吨以上，硅片产量600－－800万片；硅外延片产量80－－100万片，其中高附加值的锗硅和绝缘物材料占20－－25％；砷化镓单晶产量达8－－10吨，晶片产量达40－－50万片，大部晶片经过抛光和外延加工；太阳能电池及组件总产量达20ＭＷ以上。主要产品销售总额达到15－－20亿元，利润总额3－－4亿元。“十一五”期间将成为产业的快速发展时期。产业规模急剧扩大，各主要产品产量将扩大数倍至数十倍，各项新产品不断投入规模化生产，产品销售额100－－150亿元。各主要产品产量位居世界前列。



 2、科技进步方面



 到2005年，半导体级单晶硅和硅片、磷化镓、氮化镓等其它化合物半导体材料，外延锗硅材料、绝缘物半导体材料，直拉大直径（6英寸及以上）砷化镓单晶及晶片等，实现中试或形成一定规模的产业。进一步提高多晶硅及单晶硅太阳能电池的转换效率，改进工艺，降低成本。开发更高转换效率的新型太阳能电池品种。



 3、拓展新的产业发展领域方面



 半导体材料的发展可为半导体器件的发展奠定坚实的基础。在此首先考虑砷化镓高速集成电路、大功率微波器件和组件的规模化生产。锗硅材料的研制成功并实现一定规模的产量，可利用13所现有硅生产线大量生产高频锗硅器件和组件，进一步大幅度提高附加值。各类高频器件的大量生产，还可结合54所ＣＯＭＥＲＣ的基带部分（微信号处理）发展高频率资源利用率的无线接入系统，实现产品的超额增值。再可考虑的项目是规模化生产的高反压、大功率电力电子器件，替代进口，使我国的电力电子设备产业获得大踏步发展并大大降低成本。以上各产品，均具有很强的国际市场竞争能力，目前我国还在大量依靠进口，它们的规模化生产，可实现销售额数百亿元。



 四、政策及建议



 我省具有优势的半导体材料，相当一部分是太阳级硅单晶、多晶材料和发光管材料，不属于集成电路产品，故不能享受国务院国发〔2000〕18号文件中的有关优惠政策；半导体级材料，虽有很好的技术基础，但也处于起步阶段。为促进我省半导体材料产业基地建设，提出以下建议：



 （一）积极落实好《河北省人民政府印发关于加快我省软件产业和集成电路产业发展的若干规定的通知》（冀政〔2001〕21号文件规定的优惠政策条款，使企业最大限度的享受优惠政策，促进我省半导体材料产业的发展。



 （二）最近国家已颁布关于鼓励小水电、太阳能和风能等绿色能源发展的若干政策，我省应抓住这一机遇，根据我省实际，及时制订相应的实施办法，将与太阳能相关的硅单晶、多晶材料包括到享受优惠政策的范围内。



 （三）加大政府对半导体材料产业基地建设的资金调控力度，进一步加大省政府调控的“四公司一中心”对半导体材料产业基地建设投资。同时，还可以考虑以河北省金汇科技投资有限公司为依托，争取国家计委拟开设的高技术产业化风险投资入股，建立我省用于支持高技术产业化项目的专项风险投资机构，以加强对相关高技术企业的支持力度。这将对我省高技术产业的发展和产业结构的调整产生重大影响。



 （四）加大落实国务院国发〔2000〕18号文有关优惠政策力度。一是鼓励现有集成电路企业，进一步扩大生产能力，形成规模效益。二是引导现有太阳能级半导体材料企业，积极与重点科研院所、大专院校进行技术合作，建立起牢固的产学研合作，在政策和资金的支持下，大力研究开发集成电路级半导体材料，充分发挥现有优势，为国内集成电路企业提供质优价廉的原材料。