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千京高工淺談有機硅材料發展現狀

國硅產業從上世紀90年代開始真正大規模工業化并發展至今,已經在更高平臺上進入新的階段。過去二十多年的發展,我們依靠低廉的價格取勝,從無到有,由小變大,成為世界最主要的硅材料生產大國,這期間全行業面臨的真正挑戰,是環境保護和資源合理利用的問題。


  

    從2010年至今相當長的時間之內,我國各類生產要素價格已上升至較高水平,主要硅材料產品產能嚴重過剩,價格持續下行,部分下游消費行業轉型升級壓力增大,需求放緩,這表明硅產業憑借成本優勢實現快速擴張的老路已經終結。從現實情況看,我國硅材料企業雖然數量眾多,但已明顯分化,各分支行業都已經出現行業性龍頭企業,這些企業在行業產能嚴重過剩的前提下保持著較高的開工水平,產品質量較高且更為穩定,服務到位,擁有忠實的客戶群,已經進入企業發展的良性循環。而前期通過低成本擴張、低價格競爭迅速擴大的企業多數遇到了資金問題,部分企業甚至已經破產或瀕臨淘汰。由此可見,在未來一段時間之內,我國硅材料市場競爭的決定性因素已經從產品價格轉為廣義的產品質量,而這一轉變將推動我國硅材料產品總體質量得到大幅提升,我國也將實現從硅產業大國到硅產業強國的轉變。

未來我國硅產業要繼續向高水平發展,實現從追隨到引領的跨越,必然要面與掌握優勢地位和大量資源的現有巨頭之間的激烈競爭,要突破這些發展障礙,就必須從生產技術、科研機制、企業戰略甚至商務模式進行多角度、全方位的創新,要達成這一目標,不僅要投入大量資源扶持創新工作,還必須逐步加強知識產權保護,從體制上為創新提供堅強后盾。
不同時期我國硅產業面臨的挑戰和市場決定因素
過去1990-2010
現在2010-2020
未來2020-
主要挑戰
環境保護與資源合理利用
成本持續攀升
知識產權保護
市場決定因素
價格
質量(服務)
創新 
1、加大知識產權保護力度
加大知識產權保護力度,是保護創新積極性、實現企業正向淘汰的根本保證,也是進一步提升我國硅產業發展水平的必然選擇。
知識產權問題并不能簡單理解為發達國家對我國的圍堵手段,在所有開放的市場中,知識產權都是強者維護自身利益的主要工具,換言之,弱者自然不需要保護自己的知識產權。我們硅材料產業高速發展已經二十多年,在世界產業界從無足輕重到三分天下,已經不能再采用起步階段追隨、模仿為主的發展方式,必須要切實改變思維方式,才能更好的把握未來。
加大知識產權保護力度,一方面要求健全相關法律法規體系并加大執法力度,另一方面要求改變對待知識產權保護問題的思維方式,這不僅僅是要求相關單位加強自律,減少侵權行為發生,更要求相關單位和個人善用相關法律法規,增強保護自身合法權益的意識和能力。

2、扶持基礎科研和創新性研究
基礎科研是制約我國硅產業轉型升級,實現趕超的最大短板。建議從以下三個方面大力扶持基礎科研和創新性研究:
一是繼續推動現有技術升級改造;我國各主要硅材料生產技術與國際先進水平差距仍然十分明顯,主要體現在能耗、物耗、效率、質量和安全環保方面,例如:我國有機硅單體流化床設計、催化體系、原料質量控制和周期控制至今沒有本質突破,硅烷低聚物、廢渣的減量控制和后處理技術仍然面臨較大困難,高端納米硅材料、單晶硅、硅晶圓和超高純電子氣體等方面至今沒有掌握核心技術等。

建議國家集中基礎科研單位、大型企業集團的科研力量,系統開展相關基礎研究和創新性研究,特別應重視對現有生產工藝的技術改進與節能減排技術的攻關,支持研發新型高效環保技術與應用,關注硅材料應用技術的研究開發。支持符合條件的硅材料企業申報國家科技重大專項、高技術產業化專項、重點行業結構調整專項和裝備制造業發展專項,推動以優勢企業為核心的現有技術升級改造體系。建議將技術先進、優勢明顯、帶動和支撐作用強的重大項目,納入國家和省級項目規劃重點,并給予重點支持。依靠政府政策支持,加大財稅扶持政策支持力度,確保早日收到成效。








二是探索新一代硅材料生產和利用技術;硅材料生產成本偏高的原因主要是提純過程能耗高、流程長,只有開發出更為簡單高效的工藝,硅產業才有可能發展成為通用材料;其次,硅材料的優異性能遠遠沒有得到發掘,是目前信息產業、新材料行業重要的前沿方向之一,也寄托了硅產業的殷切希望;目前,美國、日本等發達國家都已經開展新一代硅材料生產和利用技術的研究,并已經取得階段性進展。例如歐美近年來已廣泛開展新一代碳化硅半導體材料的研究,已接近實際生產水平,未來將對信息產業和人類生活帶來巨大革新。2013年美國印第安納州Ball州立大學公布的科研成果顯示可在常溫下用電化學方法直接由硅石和甲醇生產有機硅中間體,且收率較高,如果該法能成功工業化,將是硅產業具有顛覆性的革新。

建議國家在現有基礎科研計劃范疇內,明確列入新一代硅材料生產和利用技術,通過5-10年的扶持,使我國進入硅材料科學的世界前沿,搶占世界硅產業發展的制高點,為我國硅產業培養一批具有世界影響的科學家和科研單位。
三是適當轉變科研戰略,積極探求與非硅產業結合發展;對非硅材料的替代一直被行業界廣泛認為是硅材料下游發展的有效戰略,這一戰略強調硅材料在某些領域對非硅材料的優越性,但目前來看并不能夠真正幫助硅材料行業快速發展。除非常低端的玻璃之外,至少目前還沒有任何一種硅材料已具備了在某個下游市場被大規模推廣的潛力。
這一戰略的重要前提是化石能源價格持續上升,而硅材料產品價格持續下降,而隨著非常規油氣資源開發技術的日益成熟,石化能源價格反而出現了下降;其次,硅材料雖然某些領域性能優,但也存在重要缺陷,如有機硅材料機械強度較低,光伏發電成本高、效率低,這些軟肋在目前限制了硅材料成長為通用材料;其三,硅產業包括光伏產業在全球能源和材料工業中的比例仍然微不足道,例如人類目前使用的傳統有機材料全球消費量每年數億噸,而有機硅材料只有一百多萬噸,相差百倍,人類2013年消耗的一次能源折合石油超過120億噸,但當年全球光伏發電量只有約2000億度,約合1650萬噸石油,僅占千分之一點四。如果硅產業片面強調對傳統產業的替代、競爭,則會面臨來自四面八方的競爭壓力。
更為合理的發展戰略,首先要正視硅材料自身的缺陷,主動與更為成熟的傳統產業緊密結合,取長補短,通過彼此融合借鑒來改善傳統材料并彌補自身性能差異,從強調競爭轉變為積極合作,從而開辟新的應用市場和交叉領域,只有這樣才有可能快速打開市場跳躍式增長的突破口。

3、扶持優勢企業和特色產業聚集區

產業發展最終要依靠企業。目前我國硅材料企業已經涌現出一大批具有較大產業規模、較強研發能力和較高一體化水平的大型企業,她們寄托了我國硅產業振興的希望。但總體而言,這些企業在規模、技術、人力資源、管理經驗及市場渠道等方面與國際巨頭存在不小差距。“十三五”期間,國家應通過定向的政策扶持,在產品出口,擇優培育一批世界級企業和品牌,力爭培養成1~2家世界級龍頭企業和相應的國際性品牌,從而帶動中國硅材料產業的整體發展和技術進步,從根本上提升我國行業的國際國內競爭力。






硅材料產業在資源、技術、物流、市場等方面具有自身的特點,聚集發展有利于提高原材料、信息、資金、技術和人才等產業資源的配置效率,有利于環保、安全工作水平的開展,有利于提高聚集區企業的市場競爭力。經過多年發展,我國已形成江蘇徐州多晶硅相關產業聚集區、江蘇東海高純石英產業聚集區、江西永修有機硅產業聚集區等一批特色硅產業聚集區,這些聚集區一般都聚集有同一產品鏈條上的數十家乃至數百家企業,具備“專、精、特、新”的突出特點和產業優勢,個體企業發展水平也高于同類規模的分散企業。此外,福建三明沉淀二氧化硅產業,珠三角和長三角有機硅下游產業、新疆部分地區金屬硅產業也出現了不同程度的產業聚集,已經逐漸成為地方特色。但與國外大企業主導的集中分布式硅材料產業聚集區相比,總體而言,我國硅產業聚集仍處在較低水平,表現為:規模總體偏小;資源聚集強度低;主體多,主體間資源流動不順暢;安全、環保水平總體偏低。

十三五期間,管理部門特別是相關地方政府應繼續推動硅材料產業聚集區綜合發展水平的提高,繼續擴大聚集規模、提高聚集強度,優化聚集區企業結構,提高聚集區安全、環保和綜合管理水平,爭取在5-10年之內打造出2-3個產業發達、科技領先、人才匯集、貿易繁榮、環境優美的世界級特色硅產業園區,成為中國硅產業強國的名片。
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