　　对硅材料需求十分旺盛。数十年以来，硅材料行业一直以“提高硅单晶的尺寸和质量”为主要目标，先后生产了4、5、6、8、12、16、18 英寸硅片。据最新的《国家半导体技术(itrs)》介绍，直径 18 英寸硅单晶抛光片是 12 英寸的下一代产品，也是未来22nm 线宽的64g集成电路的衬底材料。集成电路产业是信息产业的核心，全世界以集成电路为核心的电子元器件，95%以上是硅材料制成的，其中直拉硅单晶的用量超过85%。随着超大规模集成电路集成度的迅速提高，迫切要求采用大直径的直拉硅单晶抛光片。超纯及完整晶体结构的硅晶体是一条长长的价值链的起点。没有硅晶体就没有半导体、光电子、通讯技术及光电技术。硅晶体棒用于制作晶圆，晶圆是半导体工业中制作芯片的基础材料。硅材料的另一个大的需求来自太阳能。从长远看，世界上一半以上的能源生产要采用可再生能源。可再生资源主要有风、水、太阳能。太阳能直接转换成电能(光电效应)靠太阳能电池完成。电池的原材料是带特定晶体结构的硅。专家预测：在今后的十年，结晶硅将在太阳能电池的生产中成为在、最主要的材料。硅片工业目前在生产与市场方面已经形成了垄断，日本、德国等国的资本控制的八大硅片公司的销量占硅片总销量的90%，当前ic用主流硅片是8英寸，并向12英寸过渡。市场调研预测，到2006年，12英寸的硅片的比例将由目前的1.3%增加到21.1%。

　　在ic和太阳能发电等领域对硅单晶的巨大需求和消费，对其生产能力对生产技术提出了更高的要求。其中生产高纯半导体材料的高温电热真空炉——硅单晶生长炉正在向大型化、自动化的方向发展。硅单晶生长炉隔热保温筒、坩埚、发热体等热场系统元件采用高纯石墨、超高纯石墨材料制造，产品要求材料的金属杂质含量要求不超过5~30ppm。同时硅单晶生长炉最主要的易损件的消耗量特别大。根据权威部门统计，一台小型晶体生长炉(如12英寸)每年消耗的石墨坩埚、加热器、保温隔热材料的价值，达到20万元以上;一台大型晶体生长炉的热场系统备件损耗，可达50万元以上。由于生产大型高纯石墨、超高纯石墨材料工艺控制难，需要大型的等静压设备等，其投资极大。因此，高纯石墨尺寸受到限制，经常不能满足制造较大硅单晶生长炉的热场零件的要求;另外，石墨脆性大，机械强度不高，使用可靠性不强，使用寿命短。

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　　第二节项目建设必要性

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　　第四章项目市场分析

　　第一节炭/炭复合材料行业发展现状分析

　　一、国外发展概况与趋势

　　1993年东芝陶瓷申请的美国专利介绍用二维c纤维织物绕制作成si单晶生长炉坩埚坯体，浸渍树脂后碳化制成坩埚。随后，在1997年美国walsh等用三维c/c复合材料制造了si单晶生长炉用坩埚埚帮、埚托、发热体、隔热屏及支撑块等;metter等人制备的高纯c/c复合材料，制造的硅单晶生长炉的热场零部件，通过一系列的高温处理，金属杂质含量控制到很低的程度。1999年，kawashima等采用c/c复合材料在硅单晶生长炉的底部设置一个容积等于坩埚的容积的环槽，在硅单晶生长炉出现意外漏硅时，可以防止其他热场零件受到损伤。

　　东洋炭素、sgl carbon composites，inc. 等国外厂商在其产品介绍中,也提到炭/炭复合材料制造单硅晶生长炉的坩埚、发热体等产品。其中提到的个别产品已经投入使用，大多数则仍处于研究阶段。

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　　二、国内发展现状

　　国内现有生产太阳能基片的设备6000余台，近年来，每年递增200台左右。目前的设备主要拉制从3〞至6〞，少量为8〞的晶棒。由于单炉投料量仅为几十公斤，因此，多采用高纯石墨制造坩埚，而这些高纯石墨多为进口冷等静压石墨。16英寸的热系统的隔热保温套，则多为进口件。相当一部分较大型的进口设备，其热系统完全依靠进口。

　　炭/炭复合材料热场系统研究组，为满足半导体工业的要求，与西安理工大学单硅晶基地、有研硅股等单位合作，对炭/炭复合材料热场系统进行试验和使用。在西安用炭/炭复合材料制作的12"坩埚(φ306mm)及加热器,装在加有横向磁场的tdr-62上，使用情况很好。

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　　第二节炭/炭复合材料产品供需分析

　　一、产品市场划分

　　中国国内石墨生产厂家多达数百家，却只能制造化工、冶金工业电极和碳刷

　　等小尺寸、低纯度、粗结构的石墨锭，没有能生产半导体、太阳能硅晶体生长炉用大尺寸、高纯度、细结构、高强度的石墨的厂家。晶圆、硅棒、晶体生长设备日益大型化，我国能拉制6英寸硅棒的cz硅晶体生长炉达到6000台，定向结晶硅锭炉1000多台、多晶硅尾气回收系统的热氢化炉也上百台。这些设备的高纯石墨炭素材料全靠依赖进口。中国用高纯石墨碳素材料，主要来自于日本，如日本东洋碳素、日本东海、吴羽化学、日本特殊炭素新日铁公司等。日本的石墨出口限制很严。2005年以前，企业每年办理一次一般许可证就能正常进口石墨料，后来要求一个月办一次一般许可证;2005年4月份开始要求办特别许可证。每月一审批，而且严格限制进口石墨的数量、规格。特别是硅单晶炉加热器、保温筒的ig-58石墨料，是国际原子能协会认定的核反应堆的专用材料，控制的更为严格。除日本外，给中国供应石墨碳素制品的还有德国西格里公司、法国罗兰公司等。罗兰公司进军中国市场，在重庆投资建设高纯度石墨生产厂，2007年底开始生产，2008年开始正常供货，每年可生产700-800吨石墨产品。由于硅材料产业发展迅速，石墨供应紧张情况一直很难缓解。由于需求旺盛和石墨生产周期等原因，国外订货周期长达8个月以上;国外限制向中国出口高质量石墨，同时控制石墨加工技术市场。中国高纯石墨碳素材料的进口高依存度，存在着极大的风险。大量需求使国外高纯度石墨的售价从5年前的3-6美元/公斤提高到现在的15-30美元/公斤。一套拉制6英寸硅单晶的热场售价达30万元，可拉制8英寸或12英寸硅棒的28英寸热系统，进口价要200万元/套;投料450公斤左右的定向硅结晶炉的热场售价高达100万元/套。我国2005年进口高纯石墨耗资1亿美元;06、07、08年分别耗资为1.5亿、2亿、4亿美元。预计2012年进口这类材料需要耗资10亿美元。

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　　二、市场需求预测

　　1、单晶硅热系统市场

　　目前全世界单晶硅产量近2万吨，国内产量超过3千吨。据不完全统计，国内现有16〞及以上(含16〞)系统超过6000台套，主要分布在华北、华东地区和西北地区。太阳能半导体硅晶体生产厂家有锦州新阳光、浙江昱辉、镇江环太、上海卡姆丹克、常州天合、新疆新能源、青海新能源、陕西新能源、宁夏隆基等。

　　目前国内大型硅晶体炉的炉腔直径1200mm，坩埚直径712mm;国际上大型设备所用坩埚直径就达到了1024mm，估计炉腔尺寸达到了1600mm。象这种尺寸的硅晶体生长炉的热场零部件的尺寸，就非采用炭/炭复合材料不可了。

　　(1)国内硅单晶材料生产商。对国内二十多家单晶硅材料生产企业进行统计，有16〞和18〞的单晶硅生长炉6000来台。年需要的备件在18亿元以上。值得提出的是：不断涌现出的太阳能单晶硅生产厂家、原有硅晶体生产厂家添置的都是大型硅单晶生长炉。预计近年热场的需求量年增加30%以上。一般来讲一套热场系统更换周期是1.5年，部分部件的更换周期为10个月

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　　图表 1：各省已建及在建多晶硅产能

湖南省炭炭复合材料项目可行性研究报告案例

　　单位：吨

　　图表 2：东、西部地区多晶硅分布状况

湖南省炭炭复合材料项目可行性研究报告案例

　　单位：吨

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　　总的来讲，至2011年，单晶硅、多晶铸锭、高纯硅3个方面的国内市场容量超过30亿。中国台湾、韩国、新加坡、马来西亚等地需求也在30亿元左右。特别是韩国，2007年在济州岛一次性就投入了240台硅单晶生长炉，其目标投资额为我国5个浙江昱辉的总和，仅就太阳能和信息行业的硅生产一个领域，亚洲市场需求就高达60亿元。

　　三、市场供给情况

　　国内无生产大尺寸的高纯、高强石墨的能力，日本、德国各有一家公司生产，供不应求。高纯固化炭毡的供应商主要有日本的吴羽化学、东海炭素，德国的sgl等几个公司，中国国内目前有几家规模较小的企业在生产该产品，技术和市场份额分别较好和较大的分别为陕西西安超码、湖南长沙博云新材、湖南益阳金博、湖南长沙南方搏云新材料有限公司等四个公司。

　　第三节产品目标市场分析

　　一、目标市场确定

　　超高纯及晶体结构完整的硅晶圆是半导体工业中制作芯片的基础材料。集成电路的出现及发展，使人类步入了微电子时代。随着微电子元件尺寸小型化、管芯面积大型化与 lsi 集成度的日益提高，硅单晶生长技术装备面临新的挑战。

　　为改变我国集成电路用关键基础材料技术水平低、品种不配套、产业化规模小、关键基础材料依赖进口的局面，国家科技部设立了微电子配套材料专项，选

　　择英寸硅单晶抛光制备技术研究作为首次研究任务，并要求12英寸硅单晶抛光片形成小批量生产能力，达到0.13-0.10μm集成电路技术要求。实施该项目第一个要解决的是 12 英寸硅单晶生长技术与装备的问题，大尺寸的热场系统的关键元件的设计制造技术，也迫切需要解决。

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　　二、主要竞争对手情况

　　硅单晶炉热场的市场目前主要由两部分组成：炭/炭复合材料制件市场由日本的东洋炭素、东海、吴羽化工等 3 家占领;而高纯石墨件这部分，则是主要由国内的一些厂家进口日本东洋炭素公司的石墨加工而成。国内现在有几家在上大尺寸高纯石墨项目。同时，从近一年的复合材料热场零件的试用过程中，许多原来制造石墨件的厂家也准备生产与炭/炭复合材料相似的产品。

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　　三、项目的市场优势

　　由于国外公司控制了该类产品的市场，产品价格奇高。所以，与国外对手相比较，本项目的产品有较大的价格优势。

　　同时，由于长沙经济技术开发区a有限公司拥有自主知识产权，通过前期的产品研究开发，掌握了对生产的主要设备的技术要求及各项具体措施，摸索出了材料制备的主要工艺过程及相关技术参数，已先一步于国内竞争对手生产出了满足工业应用要求的产品。在技术上领先于国内对手;对于国际上的竞争对手，通过努力控制生产成本，在价格上也应当具有优势。

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　　四、总体营销思路

　　根据产品的目标市场定位、产品定位及竞争力的研究结论，在市场营销战略上，应注意两个方面：

　　一是建立完善的销售及售后服务网络，由销售工程师针对客户的使用和信息进行调研，以满足向高附加值产品发展的要求。

　　二是在产品质量无较大差距的情况下，价格就成为高度敏感的因素，为提高产品竞争力，要发挥低成本策略的作用，充分利用自身优势，发展稳定而灵活的销售机制。本项目的产品价格的制定，原则上以国外同等质量的相同产品的价格为基础，较之低5-20%。

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　　第五章项目选址分析

　　第六章项目产品介绍

　　第一节产品概述

　　炭/炭复合材料是以炭纤维增强炭炭体的复合材料，该材料源于一次意外的发现，1958 年美国 chance vought 实验室进行碳/酚醛实验时失误导致得到炭炭体。由此，在复合材料家族中又增加了一个新成员。炭炭(c/c)复合材料是碳纤维增强碳基体复合材料，具有高强高模、密度低、热膨胀系数小、耐烧蚀、耐疲劳、化学惰性、抗热冲击、尺寸稳定性高、断裂任性大、导电性极高登一系列优点。c/c 复合材料不仅是一种无与伦比的耐烧蚀材料，而且也是一种最高使用温度的热结构材料。因此 c/c 复合材料作为新型的耐高温结构—功能一体化工程材料，得到了迅速的发展，使其在航空航天领域中成为难以替代的材料。目前，广泛应用于固体发动机喷管、导弹比锥、航天飞机耐烧蚀材料和隔热材料、民用、军用飞机和赛车的摩擦制动材料以及生物工程结构材料，近年来，随着碳纤维原材料及生产制造成本的降低，c/c 复合材料的应用正在由航空航天领域逐渐进入工业领域，广泛取代其它材料。c/c 复合材料制造技术的提高及高科技产业的需求使它在半导体工业、冶金、化工、原子能工业和生物工程等领域的应用迅速发展。

　　第二节性能及应用范围

　　由于炭/炭复合材料具有出色的力学性能和化学稳定性，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，特别是在 2000℃以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的物质，是其它主要结构材料(金属及其合金)所无法比拟的。此外，炭/炭复合材料还兼有其它多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性高、热膨胀系数低、x光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等。

　　这种材料除具备高强度、高刚性、尺寸稳定、抗氧化和耐磨损等特性外，还具有较高的断裂韧性和假塑性。在高温环境中，强度高、不熔不燃，广泛应用于导弹弹头，固体火箭发动机喷管以及飞机刹车盘等领域。

　　图表 3：炭/炭复合材料的主要用途及应用形态、种类

湖南省炭炭复合材料项目可行性研究报告案例