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高纯度硅定义

所谓高纯度硅材料是指由单个硅原子组成的多晶硅，它们在三维空间中有规则地排列。高纯硅是从工业硅中经过提纯过程得到的，其中杂质含量极少，硅的含量通常高于99.9999% (6N)。通过拉制或铸造工艺，高纯硅材料可以进一步加工成单晶硅或多晶硅。这两种形态的硅是制造集成电路和光伏电池的基础材料，缺一不可。由于它们在现代工业中的核心地位，人们形象地称它们为“现代工业的粮食”。高纯硅在半导体产业和光伏产业中的作用至关重要，是推动这两个产业发展的关键要素。根据应用和需求的不同，高纯硅主要分为非晶硅、单晶硅、电子级硅、多晶硅以及太阳能级硅这几大类。

图表：高纯度硅分类

  资料来源：智研瞻产业研究院

高纯度硅制备

1. 静电净化法

静电净化是利用信号源、充电装置或稳压电源对硅进行净化的一种方法。硅分子在静电场中发生电离、加速、分离和积累，直接形成高纯度的晶体硅。该方法可制得高纯硅，但成本较高。

2. 气相化学气相沉积法

气相化学气相沉积(CVD)是一种在衬底表面沉积获得高纯度硅材料的方法。该方法以硅粉为基础，通过化学反应产生溶胶、凝胶和气相沉积，将硅材料沉积在衬底上。通过这种方法，可以以低成本获得高纯度的硅晶体。

3.热蒸发法

热蒸发是利用空气和高温热源净化硅的一种方法。首先，在高温热源中加热硅使其汽化;然后将硅气通过喷嘴注入空气中，硅气被氧化生成SiO2，最后通过还原反应形成纯化的硅。制备高纯硅的方法效率低，成本高。

图表：高纯度硅制备

  资料来源：智研瞻产业研究院

高纯度硅应用

1.半导体工业

高纯硅在半导体工业中有着重要的应用，它是制造芯片和集成电路的基本材料。硅衬底由化学气相沉积和物理气相沉积制成，然后芯片制造商通过蚀刻、涂覆和精密加工等工艺制造出最终的芯片。

2.太阳能电池产业

高纯硅在太阳能电池工业中也有非常重要的应用。太阳能电池是一种光电转换器件，它将太阳光转换成直流电能，高纯硅是太阳能电池制造中常用的材料之一。高纯度的硅可以用来制造高效的太阳能电池。

3.化学工业

高纯硅还广泛应用于化学工业，可用于生产高级光学玻璃、高温绝缘材料和高纯碳化硅陶瓷。

图表：高纯度硅应用

  资料来源：智研瞻产业研究院

高纯度硅发展历程

早期发展：20世纪50年代至60年代初期，人们开始探索制备高纯度硅的方法。最初采用的是单晶生长技术，但由于制备难度大、成本高等问题，而未能得到大规模应用。

借助军工需求推进发展：20世纪60年代中期，随着半导体技术的迅速发展，高纯度硅逐渐成为半导体材料的重要组成部分。在此背景下，美国政府开始对高纯度硅的研究进行重点扶持，并资助相关企业开展大规模生产。

制备工艺持续改进：20世纪70年代至80年代初期，随着制备工艺的不断改进，高纯度硅的制造技术和设备水平不断提高，从而使其产量和质量得到了明显提升。

应用领域不断拓展：20世纪80年代后期至今，随着新兴产业和高端技术的不断发展，高纯度硅的应用领域也得到了进一步拓展，例如太阳能电池、光电器件等新兴领域。

图表：高纯度硅发展历程

    资料来源：智研瞻产业研究院

高纯度硅产业链

高纯硅产业的上游环节主要涉及硅矿的开采、冶炼和精炼。在这个环节中，硅矿是高纯硅生产的核心原料，必须从矿山进行开采。金属硅是从硅矿中提取出来的，通常采用冶炼和精炼工艺来降低杂质含量，制备高纯硅。中游环节包括深加工和制备高纯硅，以满足不同行业的需求。产业链下游主要包括伏电池制造、半导体制造、医疗器械、光玻璃制造和高科技材料。

    资料来源：智研瞻产业研究院

高纯度硅市场规模

2017年我国高纯度硅市场规模为约34.5亿元，同比增长约9.5％。2018年市场规模为约41.3亿元，同比增长约19.6％。2019年市场规模为约47.8亿元，同比增长约15.8％。总的来说，近年来，我国高纯度硅市场展现出迅速的增长势头。这一趋势主要受益于新能源和信息技术等领域的飞速发展，同时政府的相关政策也起到了重要推动作用。随着技术的进一步精进和市场的日趋成熟，高纯度硅市场的前景仍然充满希望和机遇，值得期待其持续发展。

1.17-22市场规模数据图表:

统计数据显示，2017年中国高纯度硅行业市场规模34.5亿元，2022年中国高纯度硅行业市场规模68.6亿元。2017-2022年中国高纯度硅行业市场规模如下：

图表：2017-2022年中国高纯度硅行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院

2. 23-29市场规模数据图表

预测，2029年中国高纯度硅行业市场规模134.8亿元。2023-2029年中国高纯度硅行业市场规模预测如下：

图表：2023-2029年中国高纯度硅行业市场规模预测

数据来源：智研瞻产业研究院

高纯度硅发展政策

我国政府对高纯度硅产业的发展一直给予了大力支持，出台了多项政策措施，以促进行业的健康快速发展。《中共国务院关于实施“中国制造2025”的意见》提出将加快高端传感器、芯片、新能源汽车及装备等领域的发展，其中高纯度硅作为半导体材料的重要组成部分之一，受益于该政策。《关于推进智能制造创新发展的若干意见》提出鼓励企业加强科技创新，提高产品质量和品牌影响力，支持高纯度硅等材料的研发和生产。《工信部关于印发2018年国家中长期科技与产业发展规划纲要的通知》明确提出要加快半导体材料及器件等领域的研究和应用，其中包括高纯度硅在内的多种半导体材料。《国务院关于调整有关行政审批项目的决定》取消了原先对高纯度硅生产企业的行政审批，降低了生产许可证的门槛，促进了高纯度硅企业的发展。

高纯度硅发展空间详细分析

高纯度硅材料可作为半导体、太阳能电池等新兴领域的重要组成部分，目前这些领域的市场需求日益增长，未来的发展空间仍然很大。随着互联网、智能制造等新兴产业的快速发展，对半导体和其他高端材料的需求不断扩大，促进了高纯度硅产业链内下游市场的迅速扩张。我国政府一直支持高纯度硅及相关产业的发展，提出了多项鼓励创新、加强环保等的政策措施，将进一步推动整个行业的快速、健康发展。

高纯度硅的生产技术不断更新换代，各种新工艺和新材料的研发不断推陈出新，这将进一步提高产品性能和生产效率，促进高纯度硅产业的发展。总之，高纯度硅产业具有良好的发展前景。在未来几年，随着新兴应用领域的不断扩大、市场需求的不断增长，以及政府相关政策的支持，高纯度硅产业将获得更多机遇和挑战。企业可以通过技术创新、市场拓展、降低生产成本等措施，积极把握市场机遇，实现可持续发展。

高纯度硅发展趋势

从中长期来看，我国高纯硅产业在技术实力方面仍然需要进一步加强。目前，我国高纯硅产品主要以太阳能级为主，只有少数企业具备生产10N~11N电子级产品的能力，与国外的领先水平相比，还存在一定的差距。然而，随着我国光伏产业的持续发展以及平价并网趋势的推动，高纯硅的需求前景十分看好。同时，随着中国半导体设计、集成电路产业和晶圆代工产业的不断进步和发展，对高纯硅的需求也将呈现稳定增长的态势。这将有力推动中国高纯硅产能结构的优化和整体产能的提升。随着国内制造技术在电子级领域的不断突破，预计中国高纯硅产业的国产替代速度将加快，进口占比也有望逐步降低。

1.半导体和光伏电池

随着5G技术、人工智能、物联网等领域的发展，半导体市场不断扩大。高纯硅是半导体制造的关键材料之一，我国半导体产业持续蓬勃发展，对高纯硅的需求也日益增加。中国是全球最大的光伏电池生产和消费市场之一。高纯硅是太阳能电池制造的核心材料，随着可再生能源市场的发展，对高纯硅的需求越来越大。

2.制造业升级

中国政府一直在推动制造业升级和智能制造，高纯硅也广泛应用于机器人、汽车制造、电子设备等领域，因此对高纯硅的需求将继续增加。

3.技术革新

中国高纯硅制备技术在不断进步，包括在提高晶体质量、降低生产成本、提高资源利用率等方面的创新。这将有助于提高中国在国际高纯硅市场的竞争力。

图表：高纯度硅发展趋势

  资料来源：智研瞻产业研究院