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

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

純凈的半導(dǎo)體材料電阻率很高，但摻入極少量雜質(zhì)元素后，其導(dǎo)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(zhì)對半導(dǎo)體材料的污染，出現(xiàn)導(dǎo)電率的重大偏差，硅料的生產(chǎn)必須在無塵環(huán)境下。在此基礎(chǔ)上可以給半導(dǎo)體摻入微量的某種特定雜質(zhì)元素，精確控制它的導(dǎo)電能力，用以制作各種各樣的半導(dǎo)體器件。

一般使用的單質(zhì)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(zhì)上：多晶硅晶體的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導(dǎo)電性。高純度的多晶硅在單晶爐中經(jīng)過簡單的熔煉后，就可以形成單晶硅（整塊材料由一個(gè)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(dǎo)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?qū)щ娦浴?/p>

前面提到過，高純度的硅單質(zhì)幾乎是絕緣體，但是通過對高純度硅內(nèi)部混入雜質(zhì)，可以形成兩種不同類型的半導(dǎo)體：N（negative，負(fù)）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(gè)電子，而硅只有四個(gè)電子，所以它們的第五個(gè)電子沒有結(jié)合鍵，可以自由移動，因此N型硅本身是一種良好的導(dǎo)體。

P型硅則與N型硅相對應(yīng)，微量摻雜使用硼或鎵，它們只有三個(gè)外層電子，由于缺少一個(gè)電子，硅無法形成化學(xué)鍵，所留出的孔可以導(dǎo)電，因此在晶體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了“空穴”，很容易吸引電子結(jié)合。P型硅也是一種良好的導(dǎo)體。

將N型硅和P型硅結(jié)合起來后，它們的結(jié)合部就會產(chǎn)生奇特的性質(zhì)。

如果P型硅和N型硅像下圖一樣結(jié)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(fù)極驅(qū)動，P型硅的孔則方便接受這些自由電子，孔和電子在PN結(jié)合部相遇，電子會迅速填充到這些孔中，形成平衡，在結(jié)合部產(chǎn)生電流。

但如果把P型硅和N型硅的位置轉(zhuǎn)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(fù)極，結(jié)合部中幾乎不產(chǎn)生電流，整個(gè)電路就無法有效傳導(dǎo)任何電流。

也就是說，PN型硅的結(jié)合體在一個(gè)方向允許電子的傳輸，而在另一個(gè)方向上阻止電流通過，類似于地鐵站中的驗(yàn)票機(jī)——我們稱之為單向?qū)щ娦浴?/p>

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

為了盡可能精確地控制半導(dǎo)體分立器件的物理性質(zhì)，基礎(chǔ)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(jīng)大力扶持發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，使得光伏級多晶硅的產(chǎn)量迅速攀升，目前的產(chǎn)能已經(jīng)有些過剩。而電子級多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與光伏級多晶硅差別極大，對精細(xì)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(dá)到99.999999999%。更高的純度意味著更加復(fù)雜的生產(chǎn)和提煉過程，“11個(gè)9”的純度，相當(dāng)于5000噸的電子級多晶硅中總的雜質(zhì)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(chǎn)工藝基本無法起到借鑒作用，難以通過技術(shù)升級直接轉(zhuǎn)化為電子級生產(chǎn)線，也就是說需要另起鍋爐才能造出滿足需求的產(chǎn)品。

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

從近年的發(fā)展?fàn)顩r來看，多晶硅產(chǎn)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(shù)上仍然不夠先進(jìn)，電子級多晶硅仍然依賴進(jìn)口。

如果這一狀況無法得到改變，這種關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的缺失會讓中國電子制造領(lǐng)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(chǎn)，不僅打破了國外技術(shù)的壟斷，填補(bǔ)國內(nèi)電子級原材料生產(chǎn)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(chǎn)國。

經(jīng)過一系列嚴(yán)格的驗(yàn)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(biāo)志著中國半導(dǎo)體集成電路用硅料已經(jīng)達(dá)到國際一流質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

目前中國投產(chǎn)的第一條生產(chǎn)線的產(chǎn)能為5000噸，可保證國內(nèi)企業(yè)近年內(nèi)電子級原材料供應(yīng)充足，產(chǎn)品質(zhì)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(shí)，中國還規(guī)劃在未來增設(shè)兩條5000噸生產(chǎn)線，以更好地滿足國際國內(nèi)市場，并由此一躍成為世界第一的電子級硅原料生產(chǎn)國，徹底擺脫受制于人的局面。