硅产业调研及基于硅资源深加工的硅材料标准研究(二)

【摘要】文章对国际与国内硅产业进行了调研，重点对主要产业、主要产品的现状和发展趋势进行了评估和预测，在对硅产业分类的基础上建立了硅材料标准体系。文章以实施标准化战略，助推我国硅产业跨越发展的视角，对有关硅资源深加工的主要产业、主要产品的标准状况进行了分析，探明了标准空白地带，指出了填补、完善的具体项目和措施。

【关键词】硅产业；调研；标准研究

3.2标准体系研究

3.2.1多晶硅、单晶硅

（1）基于产业链的多晶硅、单晶硅产品标准体系框架图

（2）国内标准状况

经标准查新：多晶硅类，目前国内仅有GB/T 29054-2012《太阳能级铸造多晶硅块》等产品标准4个，GB 29447-2012《多晶硅企业单位产品能源消耗限额》清洁生产类标准1个，GB/T 24582-2009《酸浸取-ICP-MS测定多晶硅表面金属杂质》等方法标准2个，引入ASTM F374-2000a等试验方法标准3个。

单晶硅类，国内有JC/T1048-2007《单晶硅生成用石英坩埚》产品标准1个，引入国外标准12个，其中GOST19658-1981《单晶硅锭》产品标准5个，GOST24392-1980《单晶硅和单晶锗电阻率的四探针测定法》等试验方法标准7个。

（3）标准化重点目标及分析

目前，欧美对我国以多晶硅、单晶硅为代表的光伏产品实施双反，为从根本上破解发展瓶颈，标准化对千吨级生产装备；千吨级生产工艺；基于国际先进水平的单位产品的清洁生产；12英寸以上的大直径硅片；列入国家863计划的大规模集成电路配套材料等五大领域进行跟踪关注。

3.2.2有机硅

（1）有机硅产业标准体系框架图

（2）国内标准状况

经标准查新：目前国内仅有HG/T 4385-2012《有机硅洗浆消泡剂》等有机硅终端产品标准及试验方法标准47个，引入GOST 19783-1974《导热有机硅膏》等终端产品标准及试验方法标准28个。有机硅单体、中间体单体具体标准名称及数量不详，但总数不会超过500个。

（3）标准化重点目标及分析

有机硅产业链长，产品种类多，国内有机硅产业正在形成以高温胶、液体硅橡胶、纺织助剂、硅烷偶联剂等特色产业群。这是标准化关注目标之一。

我国有机硅单体中二甲基氯硅烷选择性低（国产仅85%，国外88-92%），原料消耗高（如中间体D4，国外吨成本0.7万元，我国1.2-1.5万元），产品品种少（美国道康宁7000多种，通用5000多种，我国500多种）。当前，发达国家将上游有机硅单体、中间体的生产向我国转移，客观上为提升我国有机硅产业整体水平提供了极好的机遇，我们有条件在产品的质量、工艺水平向国际标准看齐，并在引进、吸收的基础上实现自主创新。标准化对清洁生产、产业链上无污染、少污染或污染容易处理的单体、中间体、终端产品的质量、高附加值的终端产品领域的产品丰富度予以关注。

3.2.3石英玻璃

（1）国内标准状况

经标准查新：目前国内有JC/T 185-2013《光学石英玻璃》、JC/T 181-2011《半导体用透明石英玻璃器件》、JC/T 892-2001《红外辐射加热器用乳白石英玻璃管》等产品标准27个，GB/T 3284-2004 《石英玻璃化学成分分析方法》等试验方法标准14个，引入JIS C 6832-2010 《石英玻璃多模光纤》、KS CIEC 60682-2006《石英玻璃灯泡的温度测定方法》等国外产品和试验方法标准18个。

（2）标准化重点目标及分析

①透明石英玻璃管、低羟基石英玻璃管、滤紫外石英玻璃管等十几个系列产品。我国在上述产品领域已居领先地位，需尽快立标，填补国内空白，并抢占产业制高点。

②优质、高精度的石英光纤玻璃管、大规格石英扩散管、硅片匣、石英钟罩、托盘等高新技术产品，我国产业基础薄弱，需在引进的基础上进行关注。

③光学玻璃原料、石英坩锅、石英舟等半导体用石英玻璃原料、大型反应罐及反应塔等化工用石英玻璃原料、灯用透明石英玻璃管及脱羟管的光源工业用石英玻璃原料以及石英光纤、光缆制作，大直径石英坩埚，大口径、超大口径半导体技术用石英玻璃管、高温光源用抗失透高纯度石英玻璃管、高紫外线透过滤石英玻璃管、高品质连体石英玻璃管及白光汽车灯用UV10蓝色石英玻璃管等高新技术产品、装备、工艺。我国“十一五”至今针对上述产品已开展联合攻关，并取得大量专利成果，已进行产业化应用。

④关注以脉石英、石英岩及石英砾石等硅石为原料，替代脉石英生产高纯石英玻璃原料的关键技术，及生产透明石英玻璃管的配套生产工艺进展。

⑤高纯超细石英砂前景广阔，我国生产规模很大，但提纯技术水平较低，Fe、K、Na等元素含量比国外高几倍，羟基含量高出5-6倍。

（3）石英玻璃产业标准体系框架图

3.2.4高纯压电石英晶体

（1）国内标准状况

我国高纯压电类石英晶体产业标准1127个（含引入国外标准），其中GB/T 12274-2004《石英振荡器总规范》等石英晶体振荡器类标准38个，CECC 68 200 ISSUE 1-1990《分规范：晶体谐振器》等谐振器类标准4个，CNS 12257-2003《晶体滤波器》等滤波器类标准11个，GB/T 6627-2004《人造石英晶体棒材型号命名方法》等棒材类标准2个，板材类标准、先进的UM谐振器、SMD谐振器、SMD类滤波器类标准空白，其余集中在终端应用产品中，分布极不均衡。

（2）标准化重点目标及分析

压电水晶今后的主要发展趋势是，以高频SAW（声表面波）器件和SMD（声体波）器件为发展目标，加强缺陷/工艺条件关系的基础性研究；加强对精加工技术的工艺研究以及新一代生长、加工及检测设备的研制，缩小国内压电晶体材料工艺、仪器、设备技术水平与国外的差距，为高档压电晶体材料的产业化发展奠定基础。基于此，我国高纯压电石英晶体标准化主要目标是：

①我国压电水晶相当于国外20世纪80年代水平，迫切需要采取先期以拿来主义在与国外合资生产的基础上，针对我国主要压电石英晶体产品建立并推广代表先进水平的标准化策略，以国际标准或国外先进标准尽快填补各种板材、棒材，晶体频率片、厚度片、方片和圆片等主要产品的标准空白。

②在产品系列方面，对我国已有研究和产业基础且市场前景好的高纯、高Q值的压电晶体、纯Z区棒材、高频、高稳、微型、节能石英晶体谐振器频率片、单片晶体滤波器（MCF）、UM晶体谐振器、压空晶体振荡器（VCXO）、温偿晶体振荡器（TCXO）等高新技术产品，作为高新技术标准化突破点。

③SMD石英晶体元器件是当前压电石英晶体主流产品，对代表主要发展方向的高频SAW（声表面波）器件和SMD（声体波）器件低、超低腐蚀隧道密度压电石英晶体片、SMD表面贴装器件等产品动向予以跟踪，在引进吸收日资企业的SMD技术的前提下，对先进适用技术以及自主创新技术尽快实施标准化，为我国SMD产品实行规模化生产，延伸产业链奠定基础。

④对高附加值的中下游精磨、电路设计、元件安装、封装、测量等发展前景较好的石英晶体元器件标准化予以关注。

（3）高纯压电石英晶体产业标准体系框架图

3.2.5硅微粉

（1）国内标准状况

经标准查新：目前国内有JC/T 10675-2002《电子及电器工业用二氧化硅微粉》4个，其中KSL 1612-2009《细陶瓷用碳化硅粉末化学分析法》国外标准2个，标准奇缺。

（2）标准化重点目标及分析

①以硅微粉精深加工为方向，建立电子工业塑封料用硅微粉、高压电器封接填充用硅微粉、耐火材料用硅微粉、电子领域的超细改性硅微粉及半导体领域的球形硅微粉等标准，填补硅微粉领域高新技术领域标准空白。

②鉴于我国目前已成功突破国外球型硅微粉生产技术与专用设备等封锁，拥有自主产权的高纯球形硅微粉制备新工艺、化学合成技术制备球形硅微粉、EC型高纯超细球形硅微粉、氧气-乙炔混合高温火焰制备球形硅微粉、超大规模集成电路封装料用球形硅微粉、高纯超细球形硅微粉成型技术等多项新工艺、新产品进行标准化需求分析，及时建立相关标准。同时建立硅微粉球形度的国家检测方法标准。

③纳米级硅微粉国内产品数量少，质量也较差，目前只有极少数几家大公司掌握大规模生产技术。因该产品的战略意义和紧迫性，考虑在自主创新或引进纳米级硅微粉的生产工艺的基础上，尽快实施标准化，实现产业突破。

④建立高纯碳化硅微粉标准、碳化硅晶体标准。

碳化硅微粉用于冶金、磨料、磨具、耐火材料等，在机械、电子、建材等行业需求量很大，我国尚无碳化硅标准。

碳化硅晶体作为信息功能材料与器件，是第三代（高温宽带隙）半导体材料的代表，极有可能触发新的信息技术革命。在半导体器件的应用方面，碳化硅打破了硅芯片材料本身性能的瓶颈，有可能取代硅作芯片，给电子业带来革命性变革。目前主要应用领域有LED固体照明和高频率器件。美国Cree公司的碳化硅晶片产量为30万片，占世界85%，是全球碳化硅晶片行业的先行者。我国已着手利用自身在硅资源和加工技术方面的优势，破解国外碳化硅生产企业对中国实行的禁运，培育碳化硅晶体产业。考虑密切关注其进展，择机进行标准化介入。

（3）硅微粉产业标准体系框架图

4.结语

硅产业是全方位渗透到国民经济，拉动效应极强的高新技术产业，标准化是实现该产业跨越发展的捷径。同时，也是我国目前重视程度不够，研究较为欠缺的领域。

本文对国际和国际硅产业进行了全面调研，深入了解国内外产业现状和发展趋势，对有重大影响力的产业集群、龙头企业的主要产品、工艺、研发方向进行了剖析和预测。在此基础上，完成了我国硅产业标准体系框架的构建，并探明了我国在硅产业领域亟待加强的标准化空白地带，特别对其中攸关我国经济安全，具有产业战略意义的主要产品的标准化进行了具体分析，提出了可操作性强的具体意见和措施。

参考文献

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作者简介

苗雪原（1973-），男，高级工程师，主要研究方向为产品质量检验与标准化。

项目来源

江苏省科技支撑计划项目（重要技术标准）（项目编号：BE2011505）。