2016年度硅片行业分析报告

在上述工艺当中，硅片切割是硅片加工中最为核心的环节，直接关系到硅片的质量。在工艺手法中，硅片切割方式最早采用内圆切割，但其对材料的利用率偏低，仅有40％～50％，损耗偏大。同时由于结构限制，内圆切割无法加工200mm 以上的大中直径硅片。目前，以自由研磨式多线切割和固定磨粒式多线切割为代表的多线切割技术由于其工艺完备，可加工不同尺寸的硅片，损耗较小，正在逐渐被整个市场认可和接受。

图6内圆切割与多线切割对比

VS

内圆切割

资料来源：国海证券研究所

多线切割

自由研磨式切割是在多线切割机的设备操作下，超精细切割钢丝高速运转带动混合碳化硅（SiC）刃料和聚乙二醇（PEG）的砂浆，使砂浆中的碳化硅微粉与晶硅棒摩擦切割。固定磨粒线锯是将金刚石电镀在钢线上，钢丝高速运转带动金刚石刻划切割晶硅棒。

图7自由研磨式多线切割和固定磨粒式多线切割

自由研磨式多线切割

资料来源：国海证券研究所

固定磨粒式多线切割

2.单晶硅片与多晶硅片的制造工艺

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（1）多晶硅片的生产工艺

多晶硅片由于价格低廉，其制造工艺整体较单晶硅片而言较为简单，但由于其多晶特性，在切片加工技术上难度稍大。目前,多晶硅片的生产环节包括：多晶原料清洗、检测→坩埚喷涂→多晶铸锭→硅锭剖方→ 硅块检验→去头尾→磨面、倒角→粘胶→切片→硅片脱胶→硅片清洗→硅片检验→硅片包装→硅片入库。 （2）单晶硅片的工艺流程

在单晶硅片制备阶段，需要将硅单晶棒加工成具有高面型精度和表面质量的原始硅片或光片(bare wafer)，为集成电路（IC）前半制程中的光刻等工序准备平坦化超光滑无损伤的衬底表面。对直径≤200mm的硅片，传统的硅片加工工艺流程为:单晶生长→切断→外径滚磨→平边或V形槽处理→切片→倒角→研磨→腐蚀→抛光→清洗→包装。

①单晶生长：长成单晶硅棒的方法有2种:直拉法(CZ)和浮融法(FZ)。其中CZ

法占了约85% ，CZ法之所以比FZ法更普遍地应用于半导体工业,主要在于它的高氧含量提供了晶片强化，另一方面是CZ法比FZ法更容易生产出大尺寸的单晶硅棒。

②切断：该环节的目的是切除单晶硅棒的头部、尾部及超出客户规格的部分，将单晶硅棒分段成切片设备可以处理的长度,切取试片测量单晶硅棒的电阻率、含氧量。

③外径滚磨：由于单晶硅棒的外径表面并不平整且直径也比最终抛光晶片所规定的直径规格大，通过外径滚磨可以获得较为精确的直径。

④平边或V形槽处理：定向基准平面加工，用单晶硅棒上的特定结晶方向平边或V形槽。

⑤切片：将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶片。

⑥倒角：指将切割成的晶片锐利边修整成圆弧形，防止晶片边缘破裂及晶格缺陷产生。

⑦研磨：通过研磨能除去切片和轮磨所造成的锯痕及表面损伤层，可有效改善单晶硅片的翘曲度、平面度与平行度，达到1个抛光过程可以处理的规格。硅片研磨加工质量直接影响到其抛光加工质量及抛光工序的整体效率，甚至影响到集成电路（IC）的性能。

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⑧腐蚀：经切片及研磨等机械加工后，晶片表面受加工应力而形成的损伤层，通常采用化学腐蚀去除。

⑨抛光：单晶硅片表面需要改善微缺陷，从而获得极高平坦度、极小表面粗糙度值的晶片表面，并要求表面无变质层、无划伤的加工工艺。抛光的方式主要有粗抛与景抛。粗抛的主要作用在于去除损伤层，一般去除量约在10～20μm。精抛的主要作用是改善晶片表面的微粗糙程度，一般去除量在1μm以下。

⑩清洗：在单晶硅片加工过程中很多步骤需要用到清洗，这里的清洗主要是

抛光后的最终清洗，其目的在于清除晶片表面所有的污染源。

（三）硅片的主要用途

1.集成电路

在现代生活当中，集成电路(IC)是现代信息产业和信息社会的基础，也是改造和提升传统产业的核心技术。目前，集成电路（IC）所用的材料主要是硅、锗和砷化镓等，全球90%以上集成电路（IC）都采用硅片作为原材料。制造集成电路（IC）的硅片，不仅要求极高的平面度，极小的表面粗糙度值，而且要求表面无变质层、无划伤。同时，随着半导体工业的飞速发展，为满足现代微处理器和其他逻辑芯片要求，一方面，为了增大芯片产量，降低单元制造成本，要求硅片的直径不断增大；另一方面，为了提高集成电路（IC）的集成度，要求硅片的刻线宽度越来越细。 2.太阳能电池片

电池片主要作用在于发电，目前市场中，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片依硅片为主要构成，设备成本相对较低，光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜，但消耗及电池片成本很高；薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电池。 3.光伏幕墙

光伏幕墙是将太阳能光伏发电组件安装在建筑物的维护结构外表面来获得电力的一种新型的建筑能源。它在为建筑提供绿色电力的同时，还具有遮阳和隔热的功能。除此之外，由于其造价低、调节电网峰谷和代替某些建材等多种功能，

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而逐渐步入商业应用领域并逐步发展成为基本电源之一的重要方式。

图8硅片的主要用途

集成电路 太阳能电池板 硅片 光伏幕墙 二、行业发展状况

（一）行业规模

1.国际市场概况 （1）市场规模

全球硅片市场规模在2009年受经济危机影响而急剧下滑，2010年度出现大幅度反弹。在2011年经历了平稳过渡后，全球硅片市场规模连续两年衰退，2013 年市场规模减少至75亿美元。2014年，由于发达国家汽车电子以及新兴国家中低端智能终端的强劲需求，全球硅片市场规模止跌反弹，迎来复苏，市场规模达到80亿美元。随着物联网和智能终端的爆发性增长，全球硅片市场仍将维持稳定增长。

虽然全球的硅片市场规模有所扩大，但硅片行业的产能利用率却相对偏低，反映出了行业整体产能过剩问题。据中国光伏产业联盟的相关数据，2015年度全球硅片产能84GW ，实际产量61GW，产能利用率72%，国内产能64GW，产量48GW，产能利用率75%，国内产量占全球产量76%。

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