半导体、光伏产业关键设备！【单晶拉制炉热场系统高清视频】来了！

单晶硅即硅的单晶体，具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%，甚至达到99.9999999%以上。由高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。用于制造半导体器件、太阳能电池等。

关键设备：单晶拉制炉热场系统

▲单晶拉制炉热场系统（部件）

单晶拉制炉热场系统主要用于光伏行业、半导体行业中的单晶硅长晶、拉制过程，是制备单晶硅的关键设备。

光伏硅单晶制造工艺是由半导体硅单晶演变而来的，两者在设备、工艺、热场系统方面框架一致，主要差异体现在硅单晶产品纯度和对热场材料纯度要求不一样。半导体用硅单晶要求纯度高于99.999999999%，太阳能光伏硅单晶纯度高于99.9999999%即可；对热场材料灰分的要求方面，太阳能光伏P型单晶：＜200ppm；N型单晶：＜100ppm；半导体硅单晶要求＜30ppm。

单晶拉制炉热场系统的四大核心部件（导流筒、坩埚、保温筒、加热器）构成热场系统主体。单晶拉制炉热场系统主要包括导流筒、坩埚、保温筒、加热器等；并且导流筒、坩埚、保温筒、加热器这四大部件的价值量已在单晶炉热场系统中超过60%。

单晶拉制炉热场系统零部件的替换十分重要，单晶热场中坩埚和加热器的替换周期约6-8个月，相比较石墨坩埚的每年换10次的频率减少很多，保温筒替换周期是18个月，导流筒替换周期约2年，在单晶炉不更换的情况下，消耗件因寿命问题也需定期更换，同时这些热场部件的定期消耗替换，会使相关的市场空间持续扩大。

制备方法：单晶硅三种工艺

直拉法（CZ）又称为切克劳斯基法，它是1918年由切克劳斯基（Czochralski）建立起来的一种晶体生长方法，简称CZ法。CZ法的特点是在一个直筒型 的热系统汇总，用石墨电阻加热，将装在高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反转坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程，一支硅单晶就生长出来了。

区熔法（FZ）是利用热能在半导体棒料的一端产生一熔区，再熔接单晶籽晶。调节温度使熔区缓慢地向棒的另一端移动，通过整根棒料，生长成一根单晶，晶向与籽晶的相同。

直拉区熔法（CFZ）生长硅单晶的原理是：利用直拉法将块状多晶制备成区熔设备能使用的直拉多晶棒（掺杂或不掺杂），然后区熔法脱出多晶棒中的高氧含量并制备成区熔单晶。CFZ法既生产出了传统区熔难于生产的掺固态元素硅单晶，又有效地避免了氧热施主对电阻率稳定性的干扰。经济上，CFZ法单晶大幅度降低了区熔中照单晶和区熔常规掺茶单晶的成本。

市场规模：单晶硅格局及占比情况

随着近年来全球半导体及光伏等高技术、高科技附加值产业的快速发展，单晶硅的重要性与日俱增，市场需求量迅速增长，同时，在我国相关政策的大力支持下，我国单晶硅行业市场规模也随之快速扩张。据资料显示，2021年我国单晶硅行业市场规模达459.74亿元，同比增长20.9%。

目前，我国单晶硅行业市场集中度较高，行业龙头企业市场份额占比较高。从产能方面来看，2021年隆基和中环市场份额占比合计超60%。其中隆基占比为39%，中环占比为25%。

从单晶硅产品各市场占比的情况来看，2020年，单晶硅片(P型+N型)市场占比为90.2%，其中P型单晶硅片市场占比由2019年的60%增长到86.9%，N型单晶硅片约3.3%。随着下游对单晶产品的需求增大，单晶硅片市场占比也将进一步增大，且N型单晶硅片占比将持续提升。

发展趋势：单晶硅前景广阔

目前我国单晶硅主要应用在半导体、光伏，太阳能发电、人造卫星、宇宙飞船、电器制造等领域。总体来看，龙头的先发优势非常明显，现有竞争者竞争程度较低，短期内市场格局发生变化的可能性不大。而光伏产品制造商大部分由半导体制造行业发展而来，高性能单晶产品一开始在国内市场占据主流地位，目前单晶硅行业的替代品威胁不大。加上单晶的拉晶环节对人工控制要求高，生产工艺复杂，进入壁垒较高，因此潜在进入者威胁较小。此外，二十一世纪以来，我国半导体产业进入投资密集期，从劳动密集型产业向资本和技术密集型产业转变，国际半导体产业开始逐渐向中国大陆转移。目前，中国大陆已成为全球最大的集成电路和分立器件市场，伴随着下游市场的蓬勃发展，几乎所有国际大型半导体公司均在中国大陆进行布局，与此同时国际半导体专业人才也正在流向中国大陆。中国大陆已经逐渐成为半导体产业转移的需求中心和产能中心，国内半导体级单晶硅材料生产企业面临广阔的发展空间。

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