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硅是一種隨處可見的元素，在地殼中的含量高達26.3%（僅次于氧），但高純度的單質硅卻是一種戰(zhàn)略級別的先進基礎材料，擁有著眾多獨特的性質，符合光伏產業(yè)和半導體產業(yè)對元器件的獨特要求。

硅的電阻率與溫度有密切的關系，隨著溫度升高，電阻率會明顯變小，在1480攝氏度左右時達到最小。換句話說，在正常使用的狀態(tài)下，溫度越高，導電性就越強，這就給了光伏和半導體器件更多使用上的便利。

純凈的半導體材料電阻率很高，但摻入極少量雜質元素后，其導電能力會發(fā)生明顯的提高。

因此，人們對于硅材料的純度有著極高的要求，芯片性能越高，對硅原材料的純度要求就越高，為了避免雜質對半導體材料的污染，出現(xiàn)導電率的重大偏差，硅料的生產必須在無塵環(huán)境下。在此基礎上可以給半導體摻入微量的某種特定雜質元素，精確控制它的導電能力，用以制作各種各樣的半導體器件。

一般使用的單質硅材料分為多晶硅和單晶硅兩種，它們都可以用來制作光伏電池。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質上：多晶硅晶體的導電性遠不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導電性。高純度的多晶硅在單晶爐中經過簡單的熔煉后，就可以形成單晶硅（整塊材料由一個晶粒生長而成），切片后供集成電路制造所用。

與簡單的電路不同，半導體集成電路有信號輸入和輸出的需求，原材料需要滿足絕對的單向導電性。

前面提到過，高純度的硅單質幾乎是絕緣體，但是通過對高純度硅內部混入雜質，可以形成兩種不同類型的半導體：N（negative，負）型和P（positive，正）型。

N型硅是指在硅中摻雜微量的磷或砷，磷和砷的外層有五個電子，而硅只有四個電子，所以它們的第五個電子沒有結合鍵，可以自由移動，因此N型硅本身是一種良好的導體。

P型硅則與N型硅相對應，微量摻雜使用硼或鎵，它們只有三個外層電子，由于缺少一個電子，硅無法形成化學鍵，所留出的孔可以導電，因此在晶體結構中產生了“空穴”，很容易吸引電子結合。P型硅也是一種良好的導體。

將N型硅和P型硅結合起來后，它們的結合部就會產生奇特的性質。

如果P型硅和N型硅像下圖一樣結合起來，它們就可以很好地傳播電流，N型硅中的自由電子受到電池負極驅動，P型硅的孔則方便接受這些自由電子，孔和電子在PN結合部相遇，電子會迅速填充到這些孔中，形成平衡，在結合部產生電流。

但如果把P型硅和N型硅的位置轉換過來，N型硅中的電子會被吸引到正極，而P型硅中的正電子會被吸引到負極，結合部中幾乎不產生電流，整個電路就無法有效傳導任何電流。

也就是說，PN型硅的結合體在一個方向允許電子的傳輸，而在另一個方向上阻止電流通過，類似于地鐵站中的驗票機——我們稱之為單向導電性。

基于這種邏輯，人類發(fā)明了二極管，構建了現(xiàn)代集成電路的宏偉技術大廈。

為了盡可能精確地控制半導體分立器件的物理性質，基礎硅原料單單具備光伏級的純度是不夠的。

中國在前幾年曾經大力扶持發(fā)展太陽能光伏產業(yè)，使得光伏級多晶硅的產量迅速攀升，目前的產能已經有些過剩。而電子級多晶硅的生產技術標準與光伏級多晶硅差別極大，對精細化工水平有著極高的要求。

相比光伏級多晶硅99.9999%的純度，電子級多晶硅的純度要求達到99.999999999%。更高的純度意味著更加復雜的生產和提煉過程，“11個9”的純度，相當于5000噸的電子級多晶硅中總的雜質含量僅有不到一枚1元硬幣的重量。

這使得光伏級多晶硅的生產工藝基本無法起到借鑒作用，難以通過技術升級直接轉化為電子級生產線，也就是說需要另起鍋爐才能造出滿足需求的產品。

根據(jù)業(yè)內人士的統(tǒng)計，目前國內電子級多晶硅的年度需求大約是4500噸，總量遠遠不及光伏級多晶硅，但利潤空間極大。

從近年的發(fā)展狀況來看，多晶硅產業(yè)鏈在中國得到長足發(fā)展，在全球市場上已然占據(jù)不小的比例，但技術上仍然不夠先進，電子級多晶硅仍然依賴進口。

如果這一狀況無法得到改變，這種關鍵基礎材料的缺失會讓中國電子制造領域的追趕化為空談。

電子級多晶硅是純度最高的多晶硅材料，中國電子級多晶硅的投產，不僅打破了國外技術的壟斷，填補國內電子級原材料生產的空白，也意味著中國很快將成為美國德國之后全球第三大電子級硅材料生產國。

經過一系列嚴格的驗證、檢測，近日，中國一批電子級多晶硅成功出口韓國，這是中國首次向國際市場出口電子級多晶硅材料，標志著中國半導體集成電路用硅料已經達到國際一流質量標準。

目前中國投產的第一條生產線的產能為5000噸，可保證國內企業(yè)近年內電子級原材料供應充足，產品質量能夠滿足40nm及以下極大規(guī)模集成電路用12英寸單晶制造需求，并少量出口。

同時，中國還規(guī)劃在未來增設兩條5000噸生產線，以更好地滿足國際國內市場，并由此一躍成為世界第一的電子級硅原料生產國，徹底擺脫受制于人的局面。