一粒普通的工业硅砂,要经过千锤百炼,才能蜕变为支撑芯片运转的核心材料。这份蜕变的关键,在于“11个9”的极致纯度。每1000亿个原子中,杂质不得超过1个。这种被称为电子级多晶硅的材料,是半导体硅片的基础原料,是12英寸硅片的“工业粮食”,更是中国芯片产业长期被“卡脖子”的底层环节。
2026年2月25日,江苏鑫华半导体科技股份有限公司(以下简称“鑫华科技”)科创板IPO申请获上交所受理,成为马年首单半导体材料领域上市申报案例。这家企业的上市进程,将电子级多晶硅这一半导体上游核心材料带入公众视野。长期以来,全球市场由德国Wacker、美国Hemlock、日本Tokuyama等少数企业主导。而根据中国电子材料行业协会半导体材料分会统计,2025年国产电子级多晶硅在集成电路领域的市场占有率已突破50%。其中,鑫华科技作为国内首家实现12英寸硅片用电子级多晶硅大规模稳定供应、并进入国际一线供应链的国产厂商,其市占率独占鳌头。
半导体产业链的起点,是电子级多晶硅的生产。从工业硅提纯到电子级多晶硅,再经拉晶切片制成硅片,最终进入晶圆制造环节。在这一链条中,电子级多晶硅是技术壁垒最高、资本投入最大的基础材料环节。
所谓“电子级”,是指纯度需达到11个9(99.999999999%)以上。在原子尺度的微观世界里,每提升一个“9”的纯度,都是向物理极限发起的一次冲锋。若纯度不足,后续生长的单晶硅将出现位错和缺陷,直接导致芯片失效。与太阳能级多晶硅(纯度6-9N)相比,电子级多晶硅对生产工艺、设备管道选型、仪表精度、洁净室等级都有更为严苛的要求,每一个环节的微小偏差,都可能影响最终产品质量。
从下游需求看,12英寸硅片是目前市场主流规格,占全球硅片出货面积的76.39%以上。SEMI数据显示,截至2024年末,全球共有193座12英寸量产晶圆厂,预计到2026年将增至230座。中国大陆目前已有62座12英寸量产晶圆厂(含外资企业),预计到2026年将超过70座,月产能提升至321万片,约占届时全球12英寸晶圆总产能的三分之一。
这一产能规模对应着上游材料的刚性需求。根据国内硅片厂商已披露的规划,8英寸硅片总产能约4874万片/年,12英寸硅片约5958万片/年。依此测算,仅硅片制造环节的电子级多晶硅年需求量即不低于2.5万吨,市场空间广阔且需求稳定。
过去三十年,全球电子级多晶硅市场由少数国外企业主导,形成相对稳固的寡头格局。德国瓦克、美国Hemlock、日本德山等企业凭借成熟的提纯工艺、核心设备专利和长期积累的量产经验,占据全球市场绝大部分份额。
其中,12英寸硅片用高端电子级多晶硅长期被国外企业独家掌控,中国企业始终处于依赖进口的被动地位。这种垄断带来的影响体现在多个层面。
定价权由供应商主导,进口产品价格长期处于高位。供应链稳定性受国际局势影响,存在潜在断供风险。提纯工艺和核心设备受出口限制,国内企业难以获得关键技术。
在此背景下,中国半导体产业在核心材料环节存在明显短板,下游硅片和晶圆制造环节的自主化进程受到制约,一度形成“芯片卡脖子、硅片卡脖子、多晶硅更卡脖子”的恶性循环。
国产电子级多晶硅的产业化进程始于2010年代中后期。在国家集成电路产业投资基金等政策支持下,包括鑫华科技、中硅高科在内的多家企业开始布局这一领域,开启了自主攻坚之路。
鑫华科技成立于2015年12月,其发展路径具有较强的代表性。从光伏级多晶硅到电子级多晶硅,纯度要求从6-7个9提升至11个9,杂质含量需降至万分之一以下,技术难度呈几何级提升。据公开信息,该企业开展了超过300次生产试验和600多项技术改进,攻克了一系列技术难题。其自主研发的ppt级氯硅烷痕量杂质纯化、高效CVD可控晶体沉积等技术,累计形成11项核心专利,为产品质量稳定提供了坚实支撑。
产能建设方面,该企业先后建成徐州5000吨/年(后扩产至8000吨/年)和内蒙古10000吨/年生产线英寸半导体硅片并实现规模化量产,标志着国产材料正式进入半导体制造的主流领域,终结了中国高端多晶硅完全依赖进口的历史。
市场占有率方面,根据中国电子材料行业协会半导体材料分会统计,2024年鑫华科技在国内集成电路用高纯电子级多晶硅市场占有率达到50%以上。其客户覆盖西安奕材、沪硅产业、TCL中环、立昂微、有研硅等国内主要硅片企业,部分客户已签署长期供应协议。
在更高端领域,13N级超高纯电子级多晶硅和区熔用多晶硅也已实现小批量出货。区熔用多晶硅主要用于IGBT功率器件、高端射频器件等场景。此前,国内产业基础基本处于空白状态,这一突破进一步完善了国产半导体材料的供给体系。
电子级多晶硅的国产化进程,与上游装备产业的进展密切相关。没有自主可控的核心设备,材料的规模化、高端化生产便无从谈起。
在设备环节,高端薄膜沉积设备是电子级多晶硅生产的关键支撑。2026年2月,研微半导体宣布完成近7亿元A轮融资,由石溪资本、金石投资、高瓴资本等机构领投。该公司开发的CVD反应器等设备,已在国内多家晶圆厂进行验证或小批量采购,逐步打破国外高端设备的垄断,为电子级多晶硅生产提供了设备保障。
在基础原料环节,工业硅和氯硅烷已实现自主供应。其中,国内工业硅产能充足。氯硅烷的纯化工艺也取得显著进展,纯度指标持续提升。
整体而言,从上游原料到核心设备,再到材料生产,产业链各环节的协同配套正在逐步形成,形成了“原料-设备-材料”的协同发展格局。
同时,随着“双碳”战略深入,低能耗的流化床法与绿色电力耦合也成为下一代技术竞争的高地,推动产业向高效、低碳方向转型。
尽管国产化率已突破50%,标志着国产电子级多晶硅完成了“从0到1”的突破,但从产业视角审视,要实现“从1到100”的规模化、高端化发展,仍有若干问题需要持续关注和解决。
一是高端产品仍存差距。在3nm、2nm等先进制程所需的12N级以上超高纯多晶硅领域,国际巨头仍占据主导地位,国产产品在纯度稳定性、批量一致性等方面仍需持续追赶;区熔用多晶硅虽已实现小批量出货,但在产能规模、产品稳定性和成本控制方面,与国际领先水平相比仍有差距。
二是核心装备依赖进口。部分高端提纯设备和精密检测仪器仍依赖进口,国外企业长期限制核心设备出口,这一风险尚未完全解除。核心设备的“卡脖子”,不仅影响生产效率和产品质量,也制约了高端产品的研发和突破。
三是业绩受周期波动影响。2023年净利润下滑的案例显示,电子级多晶硅企业的经营业绩仍受光伏市场周期影响,如何优化产品结构、平滑行业周期波动,提升盈利稳定性,是企业需要面对的重要经营课题。
四是供应链集中度较高。从经营数据看,鑫华科技前五大客户销售占比71.34%,前五大供应商采购占比超75%。这一“双高”格局既是半导体材料行业的普遍特征,也意味着企业经营风险相对集中,抗风险能力有待进一步提升。
从市场需求看,随着国内12英寸晶圆厂持续投产,电子级多晶硅需求将保持稳定增长。SEMI预计到2026年全球12英寸晶圆厂将增至230座,国内产能占比进一步提升,对上游材料的稳定供应、产品质量提出了更高要求。
从技术方向看,超高纯电子级多晶硅和区熔用多晶硅是下一阶段的攻关重点。同时,流化床法颗粒硅在半导体领域的应用探索、数字化孪生工厂和AI质检技术的应用,也将推动产业向高效、低碳、智能化方向发展。
从产业格局看,国产企业正从国产替代向参与全球供应迈进。随着产品通过国际客户验证,部分企业已进入国际硅片厂商供应链,逐步提升全球市场份额。
电子级多晶硅的国产化率突破50%,是中国半导体材料产业向上游核心环节延伸的阶段性成果。同时应当清醒看到,在高端产品、核心装备、量产稳定性等方面,国产电子级多晶硅与国际领先水平仍存在差距。实现自主替代不等于实现全面超越,从材料自主到产业领跑,仍有较长的路要走。
在中国大陆超过70座12英寸晶圆厂、321万片月产能的产业需求面前,万吨级产能只是自主化的起点。而这一起点所代表的,是中国半导体产业在最上游环节从无到有的突破,更是参与全球半导体产业竞争的资格与基础。
11 个 9 的纯度,是中国半导体产业向 “卡脖子” 难题发起的极致冲锋,更是大国制造迈向高端的硬核底气。从单点突破到链式协同,这份自主供应的答卷,不仅打破了国外数十年的垄断,更构建起支撑产业安全的坚固屏障。
以极致纯度守产业命脉,以全链自主谋全球未来。站在国产化率突破 50% 的新起点,中国半导体正沿着科技自立自强的道路,从关键环节突围走向全生态领跑,书写属于中国的高端制造故事。
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