硅产业发展当前现状和趋势研究报告.docx
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1、硅产业发展现状和趋势研究报告一、硅产业定义与研究范畴(一)硅产业定义1、硅产业定义硅是非金属元素,在自然界中通常以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式,广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中,它是第二丰富的元素,构成地壳总质量的25.7%,仅次于第一位的氧(49.4%)O硅矿石是脉石英、石英砂岩、天然水晶等的总称,硅产业即利用硅矿石,通过相应的冶炼加工手段,生产出各类含硅产品的总称。硅产业从下游产品应用角度可以分为玻璃制品、单晶硅、多晶硅、有机硅、硅合金、碳化硅、硅微粉、压电晶体等行业,各类硅产品广泛应用于能源、建筑、通信、计算机、半导体、生活用品等领域。2、硅产业链图1
2、硅产业链图资料来源:赛迪顾问整理3、主要硅产品及其应用硅以及硅作为主要原料的产品应用十分广泛,主要包含以下方面:(1)硅合金产业。其中硅铝合金是用量最大的硅合金,广泛用于生产航天器部件、汽车零部件;硅铜合金可用于制造储罐;硅钢可用于制造变压器和电机的铁芯。(2)多晶硅及其下游产业。用于制造太阳能级多晶硅和电子级单晶硅,分别是光伏产业和半导体产业的核心材料。(3)有机硅及其下游产业。主要产品包括硅油,硅橡胶,硅树脂,白炭黑等。(4)碳化硅。碳化硅材料是诸多工业的基础材料,广泛应用于磨料、冶金、耐火材料等行业。(5)压电石英晶体。用于制造选择和控制频率的电子元器件,广泛应用于电子信息产业各领域,如
3、彩电、空调、电脑、DVD、无线电通讯等。(6)硅微粉。广泛应用于电力、橡胶、涂料、医药、玻璃纤维等行业。(7)玻璃制品。用于制造生活玻璃用品、石英玻璃管,高级玻璃制品及电器电子、光纤等。(二)规划范畴本项目主要就硅矿石的特征和可以开发的产品入手,分析相关产业链和相关产业的概况,论证相关产品开发的可行性和市场前景,为彝良县的硅资源的开发提供决策参考。研究的细分领域包括工业硅、碳化硅、多晶硅、有机硅、硅微粉、玻璃、硅铁等。二、国内外硅产业发展现状与趋势(一)国际1、发展规模世界硅资源(水晶、石英、天然硅砂等)分布极不平衡。巴西较为丰富,次之为马达加斯加、危地马拉等国家。巴西硅资源总量以及近几十年来
4、的产量和出口量均占世界首位。世界各国硅储量和产量难以统计,目前水晶、石英矿产的世界总储量和年产量没有确切的统计数据。全球硅产品种类繁多,主要有有机硅、多晶硅、工业硅、碳化硅、硅微粉、硅铁、微硅粉、玻璃等。(1)有机硅全球有机硅市场规模约130T45亿美元,但总产量没有确切统计数据,通常有机硅的总产量以有机硅基本原料甲基氯硅烷或二甲基二氯硅烷水解物(环硅氧烷)的数量来表示,据估计,2010年全球甲基氯硅烷的产量为300万吨左右。近年来,全球有机硅工业发展速度保持在5%8%,亚洲市场(除日本外)保持约10%的增长速度,美国和西欧等成熟有机硅市场的增长速度为4%6%。国外有机硅生产商主要依靠汽车、建
5、筑等新领域的产品推广来促进销售,开发针对新兴市场的高性能产品。(2)多晶硅据估计,2010年全球多晶硅总产量约为10.2万吨,2011年将达到14.9万吨。全球多晶硅价格在2009年和2010年年初出现下滑,自2010年第二季度全球多晶硅价格开始回升,在2010年国庆之后,国外多晶硅现货价格达到每公斤100美元TlO美元。国外生产多晶硅的公司主要有美国哈姆洛克(HemlOCk)半导体集团、MEMC公司,德国瓦克公司,日本三菱公司、德山公司、住友钛公司,挪威REC公司等7大巨头,装置规模都在1500吨/年以上。(3)工业硅据统计,2009年全球工业硅产量约为150万吨,受金融危机影响,比2008
6、年减少约25%其中中国产量为95万吨,同比下滑约20乐国际上许多跨国公司都采用中国的工业硅作为原料进行生产。除中国外,世界上生产工业硅的国家和地区还有近20个,产量比较大的包括巴西、美国、法国、挪威、南非等。国际上工业硅主要消费领域有四个:铝业(50%)、钢铁业(15%)、有机硅(30%)和光伏半导体电子(5%)。(4)碳化硅2008年世界碳化硅生产因能源供应紧张和第四季度市场需求减少,比2007年有所减少,总产量在95700万吨。2009年全球碳化硅产量约为95万吨,基本与2008年持平。其中,中国2009年碳化硅产量为53.5万吨,占全球总产量的约56.3%;美洲产量为16.6万吨,占全球
7、总产量的17.5%;欧洲产量约为10万吨,占全球总产量的10.5%。(5)硅微粉从2009年2010年的全球硅微粉供给能力来看,行业出现产销两旺的局面。据估计,硅微粉目前全球的产量已超过30万吨。其中,全球半导体用硅微粉的用量约12万吨/年,球形硅微粉用量约占一半左右。而且全世界球形硅微粉的市场几乎都被日本企业垄断,电气化学、龙森、MierOn等3家公司占球形硅微粉市场的70%,日本丰田自动车(Admatechs)公司垄断了ICm以下球形硅微粉的全球市场。(6)硅铁全球硅铁的主要生产国家为中国、俄罗斯、乌克兰、巴西和挪威,主要消费国为中国、日本、美国和俄罗斯。2008年全球硅铁产量已经超过60
8、0万吨,其中中国2008年硅铁产量约为400万吨,出口124.6万吨,2009年中国硅铁产量约为330万吨,其中出口44.7万吨,同比下降65.1%。(7)微硅粉目前,微硅粉世界市场产销量约50-60万吨/年,主要应用于高强度耐火材料和建筑行业(高强混凝土及水泥制品等)。作为硅铁合金、工业硅及氧化错行业的副产物,资源有限,国外市场供不应求。2、发展特点(1)硅产业布局全球一体化特征明显经济全球化促使硅产业布局向全球一体化的方向发展,特别是大型跨国公司的业务布局是面向全球的,即在全世界范围内进行产品的战略布局。如世界有机硅巨头道康宁公司早在1973年就开始进入中国市场,迄今在中国的投资总额已超过
9、四千万美元。道康宁分别在上海、北京、成都、广州及香港设有办事处;在上海松江区设有生产基地和应用服务中心;在大连成立大连道氏硅业有限公司,作为道康宁公司在中国首家工业硅采购中心,向国内有关工业硅冶炼厂提供技术支持,回购达到道康宁要求的工业硅。(2)硅产业链分工呈现“两极分化”特征位于硅产业链下游,高附加值、低污染的高端硅产品多集中在发达国家和地区;而位于硅产业链上游,低附加值、高污染的中低端硅产品多集中在发展中国家地区。如半导体电子器件、光纤通信、光伏太阳能电池等硅产业链环节多集中在发达国家和地区,而工业硅、碳化硅、硅铁等高耗能、高污染的硅产业初级产品生产多集中在发展中国家和地区。(3)硅产品战
10、略意义增强,发达国家对高端技术实行封锁硅资源和硅产业的战略意义不断增强,在国际上,欧美发达国家通过各种手段,对中国的硅产业特别是下游的半导体制造行业均实施力所能及的限制。限制内容包括优质硅资源和先进技术设备的出口、技术转让、硅类高科技企业的对华投资等。与此同时,日本、欧盟对我国均出台一些与硅资源产业有关的限制性政策,并加大从我国各地进口优质硅资源的力度,进一步垄断先进技术和高科技产品市场。其中日本通过这几年的大量收购,其优质硅资源储备可支撑相关产业发展30年,为国防军工产业的发展打下了雄厚基础。3、发展趋势(1)产品开发朝低耗能、低排放、多联产方向发展传统上,硅产业属于高耗能、高污染的行业,而
11、开发低耗能、低污染、低排放的生产工艺是未来全球硅产业的重要发展方向之一。如多晶硅的生产,传统工艺能耗高,污染严重,目前采用改良西门子法,国际巨头可以做到每吨多晶硅耗电10万12万千瓦时(而国内部分企业采用同样的方法生产每吨多晶硅耗电高达25万千瓦时)。而硅烷法是新一代的工艺路线,其成熟程度超过冶金法,是生产多晶硅一条很有竞争力的路线。硅烷法耗电可以降到10万千瓦时以下,并且一次性投入减少1/3,副产物量要少一个数量级。目前国外已经有产业化的硅烷法多晶硅生产装置。美国MEMC公司用硅烷法已建成3000吨级生产线,挪威REC在建年产6500吨工厂,德国瓦克公司有年产200吨生产线。同时,实现有机硅
12、和多晶硅的联合循环是可行的,把多晶硅和有机硅放在循环链上可以减少副产品产生,其关键是如何平衡整个系统的产能、物质和能量等各方面的关系。道康宁公司采用改良西门子法将多晶硅的副产物四氯化硅还原成三氯氢硅直接用于多晶硅生产,形成了闭路循环。在有机硅和多晶硅联合这个大方向上,可以寻求更好的平衡和更有效的物质、能量利用方式。(2)发展中国家逐步将高端硅产品作为开发重点在目前的硅产业链全球分工中,高附加值、低污染的高端硅产品集中在发达国家,低附加值、高污染的中低端硅产品集中在发展中国家。但发展中国家不会满足于对硅资源的初级加工和低层次利用,发展中国家逐步开发高端硅产品,向硅产业链高端延伸将是未来全球硅产业
13、链分工的重要发展方向。(3)市场趋势工业硅据预测,2010年全球工业硅需求有可能增加到180万吨,增幅达15机这就意味着,工业硅需求经历2009年13%的降幅之后,将再次回到2008年的水平。在需求上涨的同时,2010世界工业硅产量也将增加13%,达到190万吨。到2010年和2011年,工业硅价格将分别达到L35美元/Ib和1.40美元/1b。工业硅是多晶硅最重要的上游产品,而多晶硅又广泛应用于光伏电池和半导体制造行业。到2025年,太阳能行业的总产能将从现如今的6000兆千瓦时提高到1亿千瓦时。也就是说,用于生产太阳能电池的多晶硅总量届时将会增加85万t/a。生产1吨多晶硅需耗费L4吨工业
14、硅。由此可见,到2025年世界工业硅总需求量将会至少增加120万吨。多晶硅高纯多晶硅的需求主要来自于下游半导体和光伏太阳能电池两大领域。虽然多晶硅在2010年的现货价格相比2008年已下降很多,但全球多晶硅产业的投资热潮仍在持续,太阳能级多晶硅需求已占70%,相反,电子级多晶硅需求增长缓慢,所占比重呈现逐渐下降态势。全球半导体市场近年来增长缓慢,据半导体产业协会数据显示,2007年全球市场销售额为2555亿美元,2008年为2553亿美元,市场出现拐点走向萎缩,电子级多晶硅需求也将出现调整。从2005年以来,全球电子级多晶硅需求年增长率低于8%,2008年全球电子级多晶硅需求约25000吨,年
15、增长率低于5%o2009年全球电子级多晶硅需求出现要缩,而2010年电子级多晶硅需求恢复到2008年水平,保持在25000吨左右,之后几年多晶硅的需求量将进一步上升。综合太阳能级和电子级多晶硅的需求,2009年全球多晶硅总需求量为6100079000吨,2010年为79000122000吨。4、重点国家(1)巴西:世界上紫水晶的主要分布地巴西是全球紫水晶的产量最大得多国家,但一般来说,巴西的紫水晶颜色都不是最高等级。多半色调不是太浅,就是微带黑色调的偏深的紫色,但是偶尔也会找到高品质的水晶。目前国内市面上绝大多数紫水晶产品都来自巴西。巴西也是世界上硅资源最多最好的国家之一,如工业硅,巴西是世界
16、上第二大工业硅出口国(第一大出口国为中国),巴西工业硅占西方国家工业硅市场份额的近20%o(2)美国:硅产品深度开发利用比较全面的国家美国的主要硅产品包括有机硅和多晶硅,是硅产品深度开发利用比较全面的国家,集聚了大批高端硅制品企业。美国也是全球多晶硅料等重要的硅料生产地,美国的硅料企业约占全球的四分之一强。在有机硅领域,美国道康宁公司是目前世界上最大的有机硅单体及材料生产商,约占全球产能的27-30乐道康宁公司在张家港有与德国瓦克公司合作建设的生产装置。美国迈图公司(前身是GE公司的有机硅事业部)是全球第二大有机硅单体及材料生产商,约占全球产能的12T5机美国还是全球最大的有机硅制品消费国,约
17、占全球有机硅产品市场的三分之一左右。表1美国主要硅料企业公司名称产品21-CenturySilicon多晶硅料AEPolysilicon多晶硅料DowCorning多晶硅料GlobalPVSpecialists多晶硅料GlobeSpecialtyNfetals多晶硅料HemlockSemiconductor多晶硅料HokuMaterials多晶硅料MEMCElectronic多晶硅料、多晶硅片MitsubishiPolycrystallineSilicon多晶硅料RECAdvancedSilicon多晶硅料RECSolarGradeSilicon多晶硅料RSISilicon多晶硅料Silpro
18、多晶硅料MEMCElectronic多晶硅片、多晶硅料Solaicx单晶硅片SUMCOUSA单晶硅片WaferWorldInc.单晶硅片、多晶硅片资料来源:赛迪顾问(3)德国:全球重要的多晶硅材料和半导体技术开发基地2010年全球多晶硅的总产量达到约IL6万吨,而德国最大的多晶硅生产商瓦克公司在2010年的产能即达到3.5万吨以上。德国的主要硅产品包括太阳能级和电子级的多晶硅。德国多晶硅企业十分重视产品质量,其次重视通过实现一体化生产的成本效应降低生产成本。如全球最大的多晶硅生产商之一德国瓦克,己实现从多晶硅到硅片的上下游垂直整合和一体化生产,通过这种一体化的能力,避免了在生产过程中造成巨大的
19、浪费。德国也是全球半导体技术开发的主要参与者和推动者,半导体行业是德国经济中科技化程度最高和创新思维最强的行业之一,目前德国半导体销量约占整个欧洲总销量的三分之一强。近年来,经济强势国家和地区(韩国、中国台湾、中国香港、新加坡)的半导体销量增长较快,一些新兴工业化国家的半导体产量增长也超过了德国。尽管亚洲对西方国家半导体生产造成了很大的威胁,但由于德国汽车业对半导体的需求较大,德国半导体市场仍维持了一个相对稳定的地位。(二)国内1、发展规模我国硅矿资源储量丰富,硅产业起步于上个世纪50年代,经过半个世纪的发展,在产能、产量、技术进步、产业链延伸上都有了巨大的进步。其中,工业硅、玻璃制品等产量已
20、经位居全球第一,硅产品消费总体规模也居于世界前列。(1)工业硅我国是全球最大的工业硅生产国和出口国,目前我国工业硅的生产能力在150万吨/年左右,预计2010年我国累计产量将达到115万吨。2000年以来,我国每年的工业硅产量都达到40万吨以上,约占世界工业硅总产量三分之一;年出口量超过了30万吨,2010年ITO月份,我国己经累计出口工业硅50万吨。近年来工业硅出口率超过50%。目前我国有200多家工业硅生产厂家,在我国工业硅的产地分布中,云南占25%,四川占20%,贵州占10%,华中区域的广西、湖南、湖北、河南共占20%,东北地区占15%,华东地区占10%。图22006-2010年全球和中
21、国工业硅产量(万吨)资料来源:2010硅业大会会议资料,赛迪顾问整理(2)多晶硅多晶硅是全球电子工业及光伏产业的基石,95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路(IC)以及90%的太阳能电池芯片都是由硅材料(含单晶硅及多晶硅)制造的。受益于近年来全球光伏产业的迅速发展,我国多晶硅项目也开始大批建设。目前我国已投产的多晶硅企业在40家以上,2009年国内多晶硅需求在2.3万吨左右,产量在L6万吨左右;预计2010年国内多晶硅的产量将实现翻番增长,达到4.5万吨左右。随着我国可再生能源法、关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见等一系列政策的出台,有力地推动了太阳能光伏市场的发展,新能源、新材料
22、被列入战略型新兴产业,对多晶硅行业发展利好。图32006-2010年全球和中国多晶硅产量(吨)资料来源:2010硅业大会会议资料,赛迪顾问整理(3)有机硅我国有机硅产业快速发展,近几年有机硅产品需求以30%以上的速度增长。国内企业加大产品应用开发和推广力度,生产技术水平和产品质量不断提高,品种牌号不断增加。我国已经拥有热硫化硅橡胶、室温硫化硅橡胶、硅油及其二次加工产品、硅树脂、硅烷蛔剂等各类生产企业100O余家,年消耗硅氧烷约40万吨,产品市场规模约150多亿元。2008年,我国有机硅单体甲基氯硅烷的产量约40万吨,硅橡胶产量40万吨左右,硅油产量6万多吨,硅树脂产量大约1万多吨。预计2010
23、年我国有机硅单体的产量将达到100万吨,同时,中国将成为全球最大的有机硅产品消费市场。图42006-2010年全球和中国有机硅产量(万吨)资料来源:中原证券2009有机硅行业研究报告,赛迪顾问整理(4)碳化硅碳化硅又叫金刚砂和耐火砂,分为绿碳化硅和黑碳化硅,主要用于耐火材料、磨具、陶瓷等行业。2009年全球碳化硅产量95万吨,其中中国产量占56.3%o中国2009年的绿碳化硅原块产量为20万吨,绿碳化硅微粉的产量在12万吨左右,其中用于光伏产业的绿碳化硅微粉用量达5万吨,占42%。2009年中国黑碳化硅的产量为42万吨左右。近年来,碳化硅市场需求基本稳定。(5)硅微粉硅微粉因其具有良好的电气特
24、性、耐水性、低热膨胀率、高热传导率、成型流动性等特点,被大量用于塑封料中,占塑封料70%90%的比重,超细硅微粉用于层压板及涂料。角形硅微粉主要用于三极管、二极管的封装料,用量大,但价格低,每吨约1200多元。球形硅微粉主要用于个人电脑、手机、平板电视机等器件封装用的塑封料,售价在20000元/吨60000元/吨,比角形硅微粉价格高出几十倍,属于高附加值硅微粉。我国硅微粉2009年的产量超过30万吨,从2009年2010年的行业供给能力来看,行业发展运行态势较好。(6)硅铁硅铁常用于炼钢时作脱氧剂,还可作为合金元素加入剂,广泛应用于低合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢及电工硅钢之中。目前生产一
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