溶糖炉(从4亿元订单谈半导体单晶炉国产化)

日前，晶盛机电公告称，公司收到中环领先半导体材料有限公司集成电路用8-12英寸半导体硅片项目四工段设备采购第一包、第二包项目的中标通知书。

这次中标产品为半导体单晶炉、半导体单晶硅切断机、滚磨机，中标金额合计40285.10万元，其中单晶炉36045.10万元、切断机与滚磨机4240万元。

晶盛机电表示，这次中标金额约占公司2017年度经审计营业收入的20.67%，对公司未来业绩将产生积极影响，同时证明了公司半导体用晶体生长设备及加工设备的技术先进性，有助于进一步做大公司半导体设备的产业化规模。

事实上，晶盛机电此前曾斥资5亿元参与投资中环领先硅片项目，作为项目投资方之一，晶盛机电这次中标实属意料之中，但从另一个角度看，这也反映出国内半导体设备国产化取得实质性进展。

单晶炉国产化现状

晶盛机电接获的这份订单中，不难看出单晶炉才是主角，那么我国半导体单晶炉国产化现状到底如何？

在半导体硅片生产流程中，拉晶步骤是保证硅片质量的关键，在该环节需要用到单晶炉设备。

单晶炉由炉体、热场、磁场、控制装置等部件组成，硅料经过提炼提纯成为高纯度的多晶硅后，需在单晶炉中得到单晶硅棒，其中控制炉内温度的热场和控制晶体生长形状的磁场是决定单晶炉生产能力的关键。

据了解，将多晶硅拉制成单晶硅主要有直拉法和区熔法两种工艺，其中区熔法主要用于生产功率器件硅片，但目前大部分半导体硅片使用直拉法生产。

半导体单晶炉以美国、德国、日本等国家为主，国际单晶炉厂商代表有美国的QUANTUM DESIGN、Kayex、德国的PVA TePla AG、Gero及日本的Ferrotec等，国内厂商代表有晶盛机电、南京晶能、京运通、华盛天龙、上海汉虹、理工晶科、中国电科二所、北方华创等。

国内半导体单晶炉设备起步于2008年推出的02专项“国产300mm硅材料成套加工设备示范线工程”，该项目面向90-65nm极大规模集成电路用硅单晶及抛光片制备技术需求，研究开发包括单晶炉在内的多种关键设备。

该项目推出后，晶盛机电、金瑞泓、有研总院、西安理工大学等单位承担并先后完成验收，形成了我国硅片制造设备的技术基础。

目前国内大部分厂商所生产的为太阳能单晶炉，在半导体单晶炉方面，部分厂商在6-8英寸已实现国产替代，但12英寸与国际水平仍存在差距，据悉目前国内可生产12英寸半导体单晶炉的厂商仅有晶盛机电和南京晶能。

南京晶能率先实现了12英寸直拉单晶炉的国产化。2016年9月，南京晶能研制的国内首台12英寸350KG半导体单晶硅炉交付上海新昇使用，2017年1月，其12英寸半导体单晶炉在上海新昇首炉即成功拉出完整半导体单晶棒。

南京晶能表示，其12英寸直拉单晶炉在上海新昇连续数月稳定运行，其技术先进性、使用节能性等指标甚至超越了国外设备，性价比更高，与上海新昇后续订单还在洽谈中。

（南京晶能12英寸半导体单晶炉，图片来源：南京晶能官网）

晶盛机电是国内半导体单晶炉的重要厂商，承担的02专项“300mm硅单晶直拉生长设备的开发”、“8英寸区熔硅单晶炉国产设备研制”两大项目，均已通过专家组验收，其6-8英寸半导体单晶炉已向国内多家企业供应，12英寸半导体单晶炉已实现小批量生产，据称也被上海新昇购入。

情况看似乐观，但有业内消息称，南京晶能和晶盛机电两家厂商的12英寸半导体单晶炉在上海新昇生产线上的效果不算太理想。

今年年初，上海新阳董秘曾向媒体透露，拉晶炉（单晶炉）设备订购难是上海新昇的实际达产情况不及预期的主要因素之一。今年5月，上海新阳在投资者关系活动中表示，上海新昇的拉晶炉主要采购自韩国、日本、德国，并未提及国产。

总体而言，我国半导体单晶炉国产化已取得一定成绩，在12英寸单晶炉也取得了突破，但实力与先进国际水平仍有较大差距，有待进一步提升国产化。

4亿元订单的启发

半导体设备从研发、样机开始，必须经过大量硅片通过等工艺试验，多次重复、获取数据、发现问题，并不断改型优化后方能成型，出厂前还要经过马拉松试验，测算平均无故障时间等参数。

一位业内人士曾向笔者表示，即使国产设备性能上可达国际水平，但下游制造商还是不会轻易使用，因为厂商还要看设备的运行成本，包括产能、良率、稳定性等一系列因素，这些都需要经过产线验证。

产品验证环节，决定了设备最终的市场竞争力，国产设备在该环节却卡了脖子，国内半导体单晶炉国产化进程中，验证环节仍是大难题。

尤其是目前国内硅片项目多为新建项目，硅片厂商在前期量产阶段宁愿多花成本购买进口设备以保证把风险降到最低，国产设备难以切入产线验证。

上述人士指出，6-8英寸半导体单晶炉目前已可实现国产替代，12英寸单晶炉若能验证成功，将有望加速国产化进程。但如果南京晶能和晶盛机电在上海新昇验证不顺利，恐将影响两家设备切入国内其他大硅片项目。

不过，晶盛机电和中环股份的合作以及意料之中的单晶炉订单，或许可给业界在解决设备验证的问题上带来一些启示。

该人士表示，他本不看好晶盛机电选择于中环股份合作之事，因为中环股份在电子级硅片方面并未有太多的经验，两者均摸着石头过河。但从另一个角度看，这样的合作至少解决了晶盛机电的设备验证问题，这对于国内设备厂商而言，不失为一个好点子。

至于经验问题，该人士若晶盛机电和中环股份若真心实意想做好硅片，建议在人才方面狠下功夫，组建一支经验丰富的团队。

除了这种“捷径”外，上述人士认为，国内半导体设备在切入验证方面均存在困难，除非客户在政府的支持下、不计损失地让国产设备上产线验证，即使如此，制造商的积极性也较低，而密集上线的硅片项目带来的市场机遇也还有待评估。

他建议，若12英寸单晶炉设备验证切入实在困难，国内设备厂商不如先把8英寸市场先啃透，积累更多的验证及量产经验，这对于今后切入12英寸市场也有所帮助。

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