硅材料专题：工业硅与多晶硅—光伏、半导体基石材料

关键字：硅基材料 , 工业硅 , 多晶硅

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2022-07-20

王一杰

兴业研究公司新材料行业高级研究员

原材料行业部

梁博

兴业研究公司原材料行业部副总经理（主持工作）、首席化工行业研究员

原材料行业部

王广举

兴业研究公司能源行业高级研究员

制造行业部

硅基材料主要有工业硅、多晶硅、有机硅三大类，是战略新兴产业发展的重要基础，三者的国内市场规模分别约为520、660、600亿元。本篇报告主要分析工业硅和多晶硅这两种硅单质产品。

工业硅是以硅石和碳质还原剂为原料冶炼而成，其下游主要为多晶硅、有机硅和铝合金。工业硅属于典型的高能耗资源依赖型行业，原材料硅石资源的分布一定程度上决定了工业硅的产能分布，电力价格是影响生产成本的核心因素。新疆、云南、四川、福建为工业硅的主产区。

工业硅的供需：国内工业硅经过三年产能去化，供给格局有所改善，今明两年将迎来较大规模的新产能投放，主要来自有下游企业向上的一体化布局。从供需平衡看，预计2023年可能出现一定的供给过剩。企业维度的竞争格局为一强多散，在龙头扩产冲击下，行业将加快洗牌。低生产成本是工业硅企业的核心竞争力，另外，有下游有机硅或多晶硅业务布局的企业在未来的竞争中更具优势。

多晶硅是以工业硅为原料，经提纯工艺制得，按纯度可分为光伏级、电子级，分别用于光伏、半导体领域，其下游产品为硅片。多晶硅行业有两大特点：（1）重资产投入，建设周期显著高于下游环节，易产生供需错配；（2）具规模效应，原料工业硅、电力、折旧是主要成本项。新疆、四川、江苏、内蒙为国内多晶硅的四大主产区。

多晶硅的生产工艺：（1）改良西门子法，应用成熟，产品纯度高，是目前主流工艺，有望在较长时间内保持优势；（2）硅烷流化床法，生产能耗低、降本潜力大，但尚未大规模应用，未来渗透率有望逐步提升。

多晶硅的技术趋势：向产品纯度更高（趋近电子级/电子级）和能耗、成本更低两个方向发展。更早布局N型硅料、电子级多晶硅、硅烷流化床法颗粒硅并实现量产的企业在未来将保持竞争优势。

多晶硅的供需：过去两年下游光伏硅片大幅扩产，多晶硅扩产节奏难跟上，供需错配导致多晶硅价格暴涨，企业盈利能力大增。高额利润驱动下，行业扩产规划非常庞大，老牌龙头翻倍扩产，新进入者跑步入场。从供需平衡看，若国内规划产能按计划建成，2023-2024年供给将非常充裕，但也面临过剩风险。当行业供过于求时，生产成本低、有直接下游业务布局的企业更具优势。

一、硅基材料产业概述

硅是地壳中含量第二大的元素，广泛存在于岩石矿物中。 硅元素在地壳中含量占比约为26%，仅次于氧元素。在自然界中，硅通常以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于岩石矿物中。人们通常所说的硅石、石英、水晶的主成分即为二氧化硅（SiO2）。其他较多种类的岩石矿物的主成分除了含硅、氧元素外，还含有多种金属元素，这类化合物通常统称为硅酸盐。

硅基材料主要有工业硅、多晶硅、有机硅三大类，是战略新兴产业发展的重要基础。 硅材料产业链较为庞大，中上游大宗原材料主要有工业硅、多晶硅、有机硅三类。工业硅为上游产品，其硅元素的来源为硅石，其下游以有机硅、多晶硅、铝硅合金为主。多晶硅是单晶和多晶硅片的主要原材料，主要应用于光伏、半导体领域。有机硅是含硅有机物的统称，其下游产品主要有硅橡胶、硅油、硅树脂等，广泛应用于多个工业领域。铝硅合金属于铝合金，在1-9系铝合金中，硅主要用于4系（硅为合金元素）、6系（镁、硅为合金元素）铝合金。硅基材料因其广泛而重要的用途而被称为“工业味精”、“光伏产业火车头”和“半导体之王”。

国内工业硅、多晶硅、有机硅的市场规模分别约为520、660、600亿元。 根据广期所数据，2021年中国工业硅产量为321万吨，按2020-2021年均价1.63万元/吨计（因2021年价格大幅上涨，故取两年均值），市场规模为523亿元。根据CPIA数据，2021年中国多晶硅产量为51万吨，按2020-2021年均价13万元/吨计，市场规模为663亿元。根据SAGSI数据，2021年中国有机硅下游消费市场规模为598亿元。

我国硅材料产业引领全球，产业规模大、产业链全，工业硅、有机硅、光伏硅材料均为优势产业。 我国的硅材料产业链最全，且多个环节产能占全球比重均极大，工业硅、有机硅单体、多晶硅、光伏硅片产能占全球比重分别为79%、62%、80%、98%。硅材料发展为优势产业的原因主要有两方面：（1）低生产成本：工业硅和多晶硅的生产过程能耗高，而我国的电力价格较为低廉；（2）上下游相互促进：原材料低成本促进下游产业发展，而庞大的终端市场需求及中下游产业发展又带动了原材料产能扩张。

不过，我国半导体领域所需的硅材料仍是薄弱环节。 目前，中国大陆的大尺寸（8-12英寸）半导体硅片及原材料电子级多晶硅仍高度依赖进口。产业薄弱的原因一方面是因为该类材料的技术壁垒高，另一方面是因为下游半导体产业起步晚、落后较多，对材料的带动作用有限。不过这一现状在近两年已有明显改善，材料的国产化正在加快。

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