硅烷是电子气体中用途最广影响最大的气体,因硅烷易燃、易爆、纯度要求很高,技术难度大,所以硅烷气体可以说是一个国家气体实力的标志。平煤神马集团高纯度硅烷项目于2014年9月完成装置一次性试车成功,随后经过不断技改,至2015年1月,该公司已经持续生产出 99.9999%的高纯度硅烷。高纯度硅烷项目的运行,意味着我国已掌握高纯度硅烷大规模生产技术,并且拥有完全自主知识产权,结束了国外技术垄断和国内产品全部依靠进口的历史,得到了电子和光伏行业的广泛关注。
1. 高纯硅烷生产技术
硅烷有多种制法,目前主流的生产工艺有:硅镁合金法工艺(Komatsu 硅化镁法);氯硅烷歧化工艺(Union Carbide 歧化法);金属氢化物工艺(MEMC公司发明的新硅烷法)三种。上海交通大学肖文德教授以多功能反应技术完善了UCC工艺,经平煤神马集团硅烷项目上获得成功,其反应式为:
Si+HCl----------- SiHCl3
SiHCl3----------- SiCl4+ SiH2Cl2
SiH2Cl2---------- SiHCl3+ SiH3Cl
SiH3Cl----------- SiH4+ SiH2Cl2
该技术完善了UCC工艺中存在的三氯氢硅转化效率低的不足,将其转化率提升到99%以上水平,我国生产高纯硅烷技术走到了世界前列。
2. 我国高纯硅烷市场现状
长期以来高纯度硅烷的生产技术被美国等少数几个发达国家垄断,我国的企业大部分只能生产99.99%以下的低纯度硅烷。如果使用国产低纯度硅烷,那么产品生产成本将居高不下,没有市场竞争力,所以我国电子和大规模集成电路行业的芯片不得不依靠进口。2014年中国乃至全球市场,硅烷价格都处于下跌状态之中,台湾硅烷进口有所增长,大幅拉低了进口硅烷的价格,曾经韩国硅烷3元/g的天价,而今不足其1/10。浙江中宁硅业在价格下跌的同时,稳定的为我国市场供应高纯硅烷,为我国国产硅烷产业化发展起到重大作用。
神马硅烷的成功必将对我国硅烷乃至亚洲硅烷起到十分重要的影响,因UCC工艺具有非常好的前景,所用的三氯氢硅在我国极易获得,我国或许将彻底结束高档硅烷依赖进口的局面。