《河北省半導體材料產業基地專題報告》發布時間為2003-02-17。
河北省半導體材料產業基地專題報告
(冀政函[2003]10號)
(冀政函[2003]10號)
石家莊、秦皇島、廊坊、保定、邢台市人民政府，鹿泉市、寧晉縣人民政府，省政府有關部門：
省計委提出的《河北省半導體材料產業基地專題報告》已經省政府同意，現印發給你們。請有關市人民政府和省直有關部門按專題報告的建議要求，結合本地情況認真研究落實，抓好河北省半導體材料產業基地的建設。
二○○三年二月十七日
河北省半導體材料產業基地專題報告
一、產業背景
所謂半導體材料，就是在導電性能上介於導體和絕緣體之間的材料。其中，用於半導體器件製造的主要有鍺、矽以及以砷化鎵為代表的化合物半導體材料（磷化鎵、氮化鎵、磷化銦等）。鍺矽材料是近年來發展起來的新型混合半導體材料，用它製造的器件兼有鍺和矽的優點，部分性能可與砷化鎵器件相比，而且價格低廉，並和現有矽器件生產線完全兼容，是一種很有發展前途的材料。這些材料的共同特點是，要求純度極高，拉成單晶、切成晶片後用於製造半導體器件。數十年來，由於價格低廉，資源豐富，矽單晶和多晶材料一直在市場上占主導地位。砷化鎵等化合物和鍺矽材料由於其能夠製造高性能的器件，得到越來越廣泛的套用。
半導體器件主要包括積體電路和各類分立器件、太陽能電池以及高亮度發光管等。
（一）積體電路和各類分立器件是一切電子設備的核心
隨著電子信息產業的迅速發展，半導體器件的市場需求也在大幅度增長。近十年來的年均增長率均在15%以上，有的年份增長率高達30%以上。預計2001年全球半導體器件的市場總規模可達到2500－－2700億美元，到2005年將達到5000億美元以上，其中使用砷化鎵等化合物和鍺矽材料的高速積體電路、高亮度發光二極體等器件的發展速度達30%以上，又大大高於平均速度，這就對各種半導體材料的需求產生了巨大的拉動作用。
十幾年來，我國一直是世界上電子信息產業發展速度最快的國家，年平均增長率都在25%以上，不少年份的增長率超過30%，高出國內生產總值增速的數倍。在許多尖端技術領域接連取得突破，發展後勁十足，前景十分廣闊。我國已成為世界電子信息產業大國。因此，我國積體電路和各種分立半導體器件的市場需求也在以大大高於世界市場增長率的速度增長，年均增長率高達30%。但是，國內所需積體電路的近80%（主要是中高檔產品）和大部分功率器件（電力電子設備所用的高反壓大電流器件）需要進口。這種局面形成了對我國電子信息產業進一步發展的根本性制約因素。為改變這一局面，2000年國務院發布了旨在鼓勵軟體和積體電路產業發展的國發〔2000〕18號檔案。18號檔案頒布後，全國各主要省、市紛紛出台了更加優惠的地方性實施辦法和政策。特別是北京、上海和深圳，由於其堅實的技術基礎、優越的地理位置和發展環境等原因，形成了積體電路產業大發展的良好氣候。為此，他們制訂了宏大的積體電路產業發展計畫。在未來十年內，將投入數百億美元，建設10―15條8英寸（200mm）及以上的超大規模積體電路生產線。我國18號檔案的出台，更是大大刺激了美、日、韓、台等國家和地區對我國大陸投資的積極性。特別是台灣地區（其半導體產業總規模已超過南韓、次於美、日而居世界第三位），對在大陸投資和產業轉移的積極性最高。2001年年底，他們分別在北京和上海同我國業界舉行了大規模的產業發展研討會，並制訂了大規模的發展規劃。其它具有一定條件和基礎的省、市也制訂了相應發展計畫。我國將在不長的時間內，成為世界半導體產業大國，已是不爭的事實。半導體產業的迅速發展，必然對半導體材料的市場需求，產生巨大的拉動作用。
（二）太陽能電池，也稱為矽光伏器件，是取之不盡用之不竭的綠色能源
隨著人們環保意識的增強，各已開發國家高度重視充分利用太陽能這種綠色能源，相繼制訂了一系列鼓勵產業發展和套用的優惠政策和龐大的套用計畫。如美國總統柯林頓1997年6月26日在聯合國環境與發展特別會議上宣布了百萬屋頂計畫，日本、德國、義大利等已開發國家都制訂和宣布了類似的計畫。印度是第三世界推廣太陽能的排頭兵，也已制訂了鼓勵開發和生產太陽能電池的政策和在全國推廣150萬套太陽能屋頂計畫。在這種大的背景下，世界矽太陽能電池產量的增長率多年來都在30%以上。2000、2001年的增長速度更是超過了40%，2001年總產量接近400MW。預計，在此後相當長的一個時期內，太陽能電池產量的增長速度仍將保持目前的勢頭。近年來，我國大力發展太陽能電池生產和套用的呼聲越來越高。國家已經和正在出台鼓勵發展及套用的一系列政策。部分省、市和企業也在制訂大規模發展太陽能電池的計畫。我國快速發展太陽能電池的時代已經到來。目前，太陽能電池的主要原材料是半導體級多晶矽棒和單晶矽的頭尾料及半導體器件企業的廢品矽片，材料來源較為豐富。
（三）高亮度發光二極體（LED）和雷射二極體（LD）是發光效率極高的光電半導體器件
高亮度發光二極體（LED）和雷射二極體（LD）廣泛用於各種信號燈、大螢幕顯示系統、現代通信、雷射唱機、DVD、高效節能電光源（發光效率是白熾燈的4倍以上）等領域。目前，全世界的年需求量已達數百億隻，而且還在以每年30%以上的速度增長。全世界59―61%的化合物半導體材料用於製造LED和LD，這就對以砷化鎵為代表的化合物半導體材料產生了巨大的市場需求。
隨著信息產業的迅速發展，對各種半導體材料的需求快速增長，價格一直在上升，半導體材料已成為信息產業進一步發展的瓶頸。一些已開發國家和地區也在向我國尋求材料供應，大力發展半導體材料產業適逢其時。
二、我省現有產業基礎和科技儲備
目前，我省在半導體材料產業和相關科技成果方面已具備相當的產業基礎和一批實用科研成果，從目前已投產的產品看，都具有較強的市場競爭能力。我國加入WTO，將為這些企業帶來更大的發展機遇。主要企業和單位有：
（一）寧晉晶隆半導體廠
寧晉晶隆半導體廠是採用直拉法生產太陽能級矽單晶和晶片的專業廠，1996年由寧晉縣電力局和河北工業大學共同創辦，是我省產學研相結合的示範工程。自投產以來，企業發展速度很快，經濟效益很好，技術不斷進步。該企業現擁有矽單晶爐60台（含和日本松宮的合資企業，下同），可拉制3英寸－－6英寸的矽單晶。2001年產量為120噸，是目前亞洲最大的太陽能級矽單晶企業。2002年將和日本松宮公司進一步擴大合資規模，再增加40台單晶爐，使單晶爐總台數達到100台，總產量達到200噸以上，從而成為世界最大的太陽能級矽單晶產業基地。此外，企業現有內園式切片機20多台，將部分單晶矽棒加工成矽片（部分為二極體矽片），進一步提高了產品的附加值。2001年，企業的利稅總額為1500萬元。依託河北工業大學雄厚的技術基礎，單晶成品率不斷提高，現在的成品率在60%以上，居全國領先地位。
2002年晶隆半導體廠獨資引進國外先進的矽片線切割機，將部分單晶棒加工成矽片，以提高附加值。該項目已由省計委批覆項目可研，正在實施中。在“十五”後期，晶隆半導體廠和松宮進一步擴大合資規模，再上100台單晶爐，使單晶矽產量達到400噸以上，其中三分之一以上加工成矽片。
晶隆半導體廠下一步的規劃思路：一是將現有產品向終端產品―――太陽能電池延伸，二是提高產品檔次。開發生產半導體級單晶矽片。具體規劃項目：1、在近年新上一個年產3MW的高轉換效率單晶矽太陽能電池項目，進一步提高矽的附加值，使晶隆成為我國主要的太陽能電池企業之一。2、根據我國目前積體電路產業迅速發展的大趨勢，做好年產300－－500萬片半導體級單晶矽片項目的前期工作。初步計畫半導體級矽單晶片項目將於“十五”末啟動，“十一五”初建成。屆時晶隆半導體廠將成為我國主要半導體級矽片專業生產企業之一，同時，普興公司也將就近獲得價格低廉、質量可靠的矽片供應。由於該企業主要採用國產設備和具有自主智慧財產權的技術（河北工業大學），同時，價格較為低廉的國產基礎原材料（高純多晶矽）即將實現規模化生產，再加上我們價格較低、素質較高的勞動力和良好的管理，晶隆的半導體級單晶片產品將有很強的國際市場競爭能力，在滿足國內市場需求的同時，還可以大量出口。
我國目前在建和將建的超大規模積體電路生產線將陸續投產。到2010年，投產總數將在20條線以上，對半導體級矽片的需求將達上千萬片。晶隆半導體廠將根據市場發展，及時增加積體電路級矽單晶和矽片產量，以滿足我國市場的巨大需求。
（二）英利新能源有限公司
保定英利新能源有限公司是為承建國家“年產3MW多晶矽太陽能電池及套用系統示範工程”項目而組建的股份制公司，位於保定國家高新技術開發區內。該項目1999年國家計委批覆項目可研後，工程建設基本在按計畫進行。現主廠房已基本完成，面積為10800平方米。部分設備已購進。項目主要建設內容是：採用國際上先進的多晶矽太陽能技術，建設年產3MW多晶矽太陽能電池組件及套用系統。項目總投資額為1．57億元，預計年銷售額為1．52億元，利稅總額為6169萬元，利潤總額（稅前）為4574萬元。該項目是我國目前在建的最大太陽能電池項目，也是填補我國多晶矽太陽能電池空白的項目。
在多晶矽太陽能電池項目進行過程中，經過周密調研，英利公司又發現了新的產業發展方向。這就是將半導體器件生產企業的廢品矽片，經過特殊處理後，可製作高轉換效率的矽單晶太陽能電池，其轉換效率可高達14．8－－18%。該企業現已獲得廢矽片的處理技術。採用該技術的太陽能電池生產工藝的後加工工序則和多晶矽電池生產線完全兼容。目前，英利公司和保定天威集團已達成共同投資協定，在建好國家高技術產業化示範工程項目的基礎上，再投資3．6億元，增加10MW的單晶矽和3MW多晶矽太陽能電池組件生產能力，2005年以前分步完成。此舉使英利公司的總生產能力達到16MW，總銷售額可達8億元以上，利潤總額可達到2億元以上。這樣英利公司的總生產能力可居世界第七位。“十一五”期間，英利還將和外商合資進行更大規模的太陽能電池項目建設，使總生產能力達上百MW，成為全球最大的太陽能電池產業基地。
（三）國瑞電子材料有限公司
國瑞電子材料有限公司是中國有色金屬研究總院在廊坊經濟技術開發區創辦的化合物半導體材料企業。該企業目前主要是採用水平法生產砷化鎵單晶和晶片，產品主要用於高亮度發光器件和半導體雷射器件。企業現有單晶爐20台，年產砷化鎵單晶體1．65噸，單晶片10萬片。是目前國內最大的水平砷化鎵單晶生產企業，產量占全國的50%，產品主要出口國外。2001年7月國家計委批覆“水平砷化鎵晶片高技術產業化示範工程”項目可研，其主要建設內容為：再增加40台單晶爐，使總產量達到5噸，晶片產量達到29萬片。屆時該企業在世界上的位次將可排到第四位。擴建項目總投資約5600萬元。該項目的建設，已與中鋁集團和中信集團達成合資協定，兩公司各投入2000萬元入股。砷化鎵晶片經外延加工後，還將大幅度提高附加價值。由於國瑞公司水平砷化鎵主要設備均為國產，其價格只有進口設備的四分之一。主要原材料國內資源充足，用自有的技術進行提純並製造單晶，所以最終產品砷化鎵晶片具有很強的國際市場競爭能力。
液封直拉法生產的砷化鎵單晶主要用於製造高速積體電路和大功率微波器件。國瑞公司現正在加緊進行直拉法產業化前的各項準備。4英寸的產品可望近期拉製成功，6英寸直拉單晶也將在不久的將來被攻破。“十一五”期間，除水平單晶產量繼續擴大外，直拉單晶也要實現相當規模的生產。
此外，有色研究總院也在加緊研究磷化鎵、氮化鎵、磷化銦等化合物半導體材料的產業化問題，條件成熟時也將在國瑞公司投入生產。屆時，國瑞公司將成為我國及世界上綜合性化合物半導體材料大型開發生產基地。
（四）河北普興電子材料有限公司
河北普興電子材料有限公司是以信息產業部第13研究所半導體材料研究室外延課題組為基礎，加13所內部職工集資，於2000年11月組建的高科技股份制企業。企業的主要業務是，依託13所現有技術和條件，開發生產半導體器件級矽外延片。所謂外延，是在高溫下通過化學氣相反應，在拋光的矽單晶片上生長一層或多層晶格匹配的矽單晶膜，從而改善功率和串連電阻，消除閂鎖及軟失效，減少材料缺陷，提高半導體器件的成品率和性能。目前，全世界半導體產業所需的矽片約有25%左右需要外延，而且這一比例還在不斷上升。矽外延片的生產，是半導體材料生產工序中最後和關鍵的一環。產業特點是：技術難度大，增值效益高，需具有雄厚的技術支撐和驗證條件，不是一般企業所能從事的產業。
普興公司成立後的第一年，僅依靠已有的一台舊式俄羅斯外延爐就生產了5萬片4英寸矽外延片，銷售額600餘萬元，利潤200餘萬元。現正在進行的擴建工程將於2002年完成後，該項目的主要內容是新增外延爐3台（第一台已經投產），年產矽外延片20萬片，年銷售額5000萬元，利潤1500－－2000萬元。2005年前，企業將完成下一步的擴建工程。主要建設內容是再引進5台以上外延爐及相關設備，增加外延片生產能力40萬片以上，新增銷售收入1億元以上，利潤3000萬元以上。初步建成我國北方外延片產業基地。2006－－2010年，將是我國半導體產業快速發展的時代，外延片市場需求將急劇上升。為此，普興公司還將根據市場發展，進一步加大投資力度，成數倍地擴大產業規模。
在技術上發展方向上，普興公司主要是開發生產8英寸及以上大直徑、高檔次矽外延片產品。同時突破鍺矽（GeSi/Si）材料關鍵技術，即在矽片上通過外延工藝生長出鍺矽外延層，並實現產業化。此項目的完成，將為大批量生產的民用高頻器件提供廉價的半導體材料，大大降低器件成本，在移動通信和其它許多領域取代價格昂貴的砷化鎵器件，從而使相關民用產品的價格進一步下降。此外，在“十五”期間，普興公司還將突破絕緣物半導體材料（SOI）的技術難關，以滿足我國宇航和軍工的急需（現全部需要進口）。
另外，秦皇島華美光電設備公司是我國建成較早的單晶矽太陽能電池企業之一，年產量為0．6MW，轉換效率14%左右。但由於其過高的債務，現只能維持簡單再生產。數年來，不少單位看好太陽能電池的市場和華美的技術、管理及市場信息，與其多次探討過合資合作，由於其過高的負債，至今未取得實質性進展。從目前情況看，華美公司只有通過資產重組，甩掉沉重的債務包袱，才能取得良好的發展。河北工業大學是我國主要半導體材料專業的教學和科研基地之一。近幾年，在半導體材料專業的若干領域獲得突破。在我省半導體材料產業的發展中，是可依託的重要技術基地。特別值得一提的是，在矽鍺混合材料方面，他們在國內率先開發出了單晶設備，拉制出實用單晶產品，掌握了全套工藝。這對我國半導體材料的發展具有重大意義。
三、發展思路及發展目標
（一）發展思路
充分利用我省現有半導體材料產業基礎，以寧晉晶隆半導體廠、保定英利新能源有限公司、國瑞電子材料有限公司、河北普興電子材料有限公司等企業為依託，發揮成熟的技術和後續開發能力的優勢，抓住當前半導體產業快速發展的機遇，重點組織實施一批半導體材料示範工程項目，鞏固我省半導體材料產業在世界上的競爭地位；創造良好的發展環境，通過強有力的政策導向，實現新的突破和跨越式發展，把我省建成世界級半導體材料產業基地。
（二）發展目標
1、產量方面
到2005年太陽能級單晶矽材料產量達到400噸以上，矽片產量600－－800萬片；矽外延片產量80－－100萬片，其中高附加值的鍺矽和絕緣物材料占20－－25%；砷化鎵單晶產量達8－－10噸，晶片產量達40－－50萬片，大部晶片經過拋光和外延加工；太陽能電池及組件總產量達20MW以上。主要產品銷售總額達到15－－20億元，利潤總額3－－4億元。“十一五”期間將成為產業的快速發展時期。產業規模急劇擴大，各主要產品產量將擴大數倍至數十倍，各項新產品不斷投入規模化生產，產品銷售額100－－150億元。各主要產品產量位居世界前列。
2、科技進步方面
到2005年，半導體級單晶矽和矽片、磷化鎵、氮化鎵等其它化合物半導體材料，外延鍺矽材料、絕緣物半導體材料，直拉大直徑（6英寸及以上）砷化鎵單晶及晶片等，實現中試或形成一定規模的產業。進一步提高多晶矽及單晶矽太陽能電池的轉換效率，改進工藝，降低成本。開發更高轉換效率的新型太陽能電池品種。
3、拓展新的產業發展領域方面
半導體材料的發展可為半導體器件的發展奠定堅實的基礎。在此首先考慮砷化鎵高速積體電路、大功率微波器件和組件的規模化生產。鍺矽材料的研製成功並實現一定規模的產量，可利用13所現有矽生產線大量生產高頻鍺矽器件和組件，進一步大幅度提高附加值。各類高頻器件的大量生產，還可結合54所COMERC的基帶部分（微信號處理）發展高頻率資源利用率的無線接入系統，實現產品的超額增值。再可考慮的項目是規模化生產的高反壓、大功率電力電子器件，替代進口，使我國的電力電子設備產業獲得大踏步發展並大大降低成本。以上各產品，均具有很強的國際市場競爭能力，目前我國還在大量依靠進口，它們的規模化生產，可實現銷售額數百億元。
四、政策及建議
我省具有優勢的半導體材料，相當一部分是太陽級矽單晶、多晶材料和發光管材料，不屬於積體電路產品，故不能享受國務院國發〔2000〕18號檔案中的有關優惠政策；半導體級材料，雖有很好的技術基礎，但也處於起步階段。為促進我省半導體材料產業基地建設，提出以下建議：
（一）積極落實好《河北省人民政府印發關於加快我省軟體產業和積體電路產業發展的若干規定的通知》（冀政〔2001〕21號檔案規定的優惠政策條款，使企業最大限度的享受優惠政策，促進我省半導體材料產業的發展。
（二）最近國家已頒布關於鼓勵小水電、太陽能和風能等綠色能源發展的若干政策，我省應抓住這一機遇，根據我省實際，及時制訂相應的實施辦法，將與太陽能相關的矽單晶、多晶材料包括到享受優惠政策的範圍內。
（三）加大政府對半導體材料產業基地建設的資金調控力度，進一步加大省政府調控的“四公司一中心”對半導體材料產業基地建設投資。同時，還可以考慮以河北省金匯科技投資有限公司為依託，爭取國家計委擬開設的高技術產業化風險投資入股，建立我省用於支持高技術產業化項目的專項風險投資機構，以加強對相關高技術企業的支持力度。這將對我省高技術產業的發展和產業結構的調整產生重大影響。
（四）加大落實國務院國發〔2000〕18號文有關優惠政策力度。一是鼓勵現有積體電路企業，進一步擴大生產能力，形成規模效益。二是引導現有太陽能級半導體材料企業，積極與重點科研院所、大專院校進行技術合作，建立起牢固的產學研合作，在政策和資金的支持下，大力研究開發積體電路級半導體材料，充分發揮現有優勢，為國內積體電路企業提供質優價廉的原材料。
