硅元素在地壳中的含量达到25.8%，仅次于氧元素。它是大自然对人类慷慨赠与、取之不尽的最重要的半导体材料。2000年，全球75亿美元的硅材料，支撑起了2500亿美元的半导体集成电路产业，进一步支撑起数以万亿美元的电子、计算机、通信等产业。
如果说钢铁工业是传统工业的基础，那么硅材料业就是信息产业的基础。“Silicon Valley”(硅谷)这个高技术时代的代名词，因此而得名。
科研攻关：“寸寸”跟进
我国对硅材料的研究始于上世纪50年代，据当年参加半导体硅片科研攻关的有研硅股公司秦福教授介绍，我国对硅片的研究有这样几个阶段可圈可点：
1957～1963年应为研究开发阶段。1957年，有色金属研究总院开展了对多晶硅制备工艺的研究；1958年，中科院半导体研究所和有色金属研究总院分别成功地研制出硅单晶。
在此期间，有色金属研究总院建立了硅材料性能测试手段，可以对硅片的电阻率、少数载流子寿命等参数进行测量。
“我国真正的‘硅起步’阶段应该是从1980开始的‘六五’阶段。”秦教授说，“这时候，国家科委组织了‘大规模集成电路用硅材料的攻关’，这次攻关提出了‘全部国产化’的要求，并组织了‘一条龙攻关计划’。”
所谓“一条龙攻关计划”就是组织相关单位，携手合作进行硅材料的国产化研究。在这“一条龙”中，我们可以看到由峨嵋半导体材料厂负责制作多晶硅；接下来，由有色金属研究总院负责拉制单晶；而由洛阳单晶硅厂负责切片，磨片，并制作出抛光片；最后由清华大学微电子所把生产出的抛光片制作成器件。因为这次科研攻关要达到“全部国产化”的目标，因此其他配套产品也均来自国内企业。
经过大家的不懈努力，不仅成功地研制出了3英寸硅片，还用该硅片制作出1K/4K/16K SRAM。其中16K SRAM产品的研制成功，标志着我国进入了超大规模集成电路阶段。这次攻关验证了我国也可以制造用于大规模集成电路的单晶硅，这是“六五”期间在半导体材料方面取得的重大成果。
自1985年以后，在“七五”、“八五”、“九五”期间，我国硅材料行业一直以“提高硅单晶的尺寸和质量”为主要目标，先后研制成功了4英寸、5英寸、6英寸和8英寸硅片，“每个阶段的硅片尺寸都标志着一个进步”。
产业化：双“线”齐上
近几年，我国半导体产业的发展给国内硅材料业带来了前所未有的机遇，硅材料业的发展日新月异。但在硅材料产业化方面，与国际水平还存在一定的差距。到目前为止，我国还不能大批量生产8英寸硅片，6英寸硅片的生产尚未普及，而小直径硅片在质量，特别是产品的稳定性方面与国外还有较大的差距。我国硅片的总体水平大约相当于国外上世纪90年代初的水平，产量约占全球总产量的1%。
我国硅材料生产企业的发展可以分为“中央线”和“地方线”。“中央线”的企业是指由有色金属研究总院“衍生”出来的三个硅材料生产厂——峨嵋半导体材料厂、洛阳单晶硅厂和华山半导体材料厂。这三个生产厂成为我国最早的单晶硅“生产基地”。
“地方线”的企业则是由一些部委和地方兴建起来的。其中，发展较快的企业包括上海901厂(上海晶华电子材料有限公司的前身)、北京605厂(现北京明成光电材料公司)、天津的703厂(中国电子科技集团公司第46研究所的前身)、浙江大学半导体厂(浙大海纳的前身)及开化601厂(浙江硅峰电子有限公司的前身)。
这两条线中的一些企业在随后的市场角逐中逐渐成为该行业的佼佼者，其中最有名的是有研硅股、浙大海纳、洛阳单晶硅公司和上海晶华，而这四家企业各有特色。
有研硅股的“源头”是较早从事硅材料研究的北京有色金属研究总院。在国内硅材料生产企业中，它的设备和技术最先进，科研能力也最强。近几年，它先后研制出了国内第一根6英寸、8英寸、12英寸硅单晶。就抛光片而言，有研硅股产品的尺寸也比较“齐全”，从4英寸、5英寸、6英寸到8英寸。目前，它形成了5英寸～6英寸硅片60万片、8英寸硅片20万片的年生产能力。
浙大海纳的前身是浙江大学半导体厂，它由几十万元的课题费“起家”。该企业有两大特色：其一，它是国内惟一既可以生产抛光片，又可以生产外延片的半导体材料企业；抛光片的尺寸从3英寸、4英寸、5英寸、6英寸到8英寸，其中6英寸～8英寸抛光硅片的年生产能力为200万片。其二，它生产的研磨硅片的产量最大，3英寸～4英寸研磨硅片的产能达到600万片/年。据海纳有关负责人介绍，目前海纳正在研究开发具有自主知识产权的8英寸～12英寸大直径掺氮直拉单晶硅片成套生产技术，并在杭州高新技术产业开发区建设之江工厂，该工厂将主要致力于发展8英寸～12英寸单晶硅以及半导体器件。
洛阳单晶硅公司于1968年投产，在它的发展历程中，最大的特色就是与国外同行合作得最为紧密。在发展之初，它采用了日本的全套设备和工艺；之后，在1987年又引进了美国设备，建成了4英寸～5英寸的生产线；在1996年，它与全球著名的硅片企业MEMC合资，这次合资使洛阳单晶硅厂在管理水平与技术档次上都得到了大幅提升。它的主要产品是4英寸和5英寸电路级抛光片，目前单晶硅年产量为60吨，4英寸～5英寸抛光片为200万片/年，其中50%以上销往国外。
上海晶华电子材料有限公司是由上海硅材料厂与美国Helitek公司合作组建的企业，是目前上海地区最大的硅材料生产企业。从上海现在微电子业的发展势头和所形成的产业氛围上看，它所处的环境是非常有利的。公司的主要产品为4英寸～6英寸抛光片和腐蚀片。目前，硅单晶年生产能力达到100吨，4英寸～6英寸硅片的年生产能力为360万片，其中70%销往国外。
行业趋势：垄断+创新
硅材料工业已经经历了半个多世纪的发展，上海晶华的技术顾问李积和教授介绍了它目前呈现出这样几大特点：
首先，它是一个资金密集、技术密集、支撑能力强而自身效益不甚高的产业。相关资料显示，1996年到2000年硅片的发货量增加了50%，而销售收入仅增加了6%。由此可以看出硅片生产厂商所承受的价格压力。因此，世界上主要的硅片企业背后都有大企业或大财团支持。
第二，硅片工业目前在生产与市场方面的垄断已经形成，日本、德国等国资本控制的八大硅片公司的销量占硅片总销量的90%以上。其中信越、瓦克、SUMCO和MEMC四家的销售额占世界硅片销售额的70%以上。
第三，当前IC用主流硅片是8英寸，并向12英寸过渡。有市场调研公司预测，到2006年12英寸的硅片的比例将从2000年的1.3%增加到21.1%。
第四，随着光电子和通信产业的发展，硅基材料成为硅材料工业发展的重要方向。硅基材料是在常规硅材料上制作的，是常规硅材料的发展和延续，其器件工艺与硅工艺相容。主要的硅基材料包括SOI(绝缘体上硅)、GeSi和应力硅。2000年下半年，IBM公司已决定在0.18微米以下线宽的集成电路生产线中全部采用SOI技术，由此可以看出硅基材料在未来半导体业中的重要性。
发展策略：抓住两头+重点培育
把握了上述硅材料业的重要特点，再来看看我们的实际情况：目前，因为国有集成电路生产厂对硅片的需求量较小，而国内的外资集成电路生产企业主要采用进口硅片，所以我国硅片市场的总需求并不大。在此状况下，我国硅材料生产企业目前将经营重点放在了“向国外出口大批量的小直径硅片”上，但从半导体业的发展趋势来看，这毕竟不是长久之计。因此，业内专家对我国硅材料业的未来发展发表了各自的看法，归纳起来有这样几点：
首先，要抓住两头，一方面高起点投入建立12英寸硅片生产线；一方面建立一个8英寸回收片(reclaim wafer)工厂。
建设12英寸硅片生产线不仅适应国际IC产业的需求，也可以争取到更大的利润空间，并能反过来促进我国半导体业的发展。在这方面，李积和教授强调指出，这个高起点不包括8英寸线，因为8英寸生产线已经没有太大的利润空间了。
而建立8英寸回收片工厂甚至比建立12英寸生产线更加迫切。因为回收片加工要经历“由集成电路生产厂到回收片工厂，再由回收片工厂返回生产厂”这样的双向过程，因此，回收片的加工更需要本地化的支持。目前，国内一些集成电路生产厂都呼吁我国应尽快建设一个这样的回收片工厂，以对现有生产进行配套。
其次，在硅材料企业的发展过程中，注意寻求与国际重量级硅片生产企业的合作，在技术、管理，特别是市场方面进行全方位合作，借合作来突破硅片业已经形成的市场垄断格局。
洛阳单晶硅公司的毕江波先生认为，目前，只有通过“中外合资”的发展策略才能解决市场的出路问题。此外，合资可以明显提升企业现有的技术和管理水平。洛阳硅单晶曾在1996年与国际著名硅材料企业MEMC合资，提升了企业的综合竞争力。例如，它最早进行了ISO9002质量管理体系的认证；再如通过一套科学流程对全公司28个关键工艺岗位的质量信息进行全面统计、严密监控，使交货期由原先的两个月缩短为现在的16天。这些先进的管理使洛阳单晶硅公司在后来的发展中获益良多。
第三，重视对硅基材料的开发，并尽快实现产业化。
李积和教授认为，硅基材料的产业化应先从国内最有条件的SOI材料做起。而从事SOI生产的上海新傲科技有限公司的李炜先生认为，国内SOI产业化受内因和外因两方面因素影响。就内因来讲，SOI生产企业需要逐步扩大现有的生产规模，从而获得规模化效益。就外因来讲，SOI材料有赖于SOI电路设计、制造及封装这一产业链的发展，因为SOI电路的设计与原先的电路设计存在较大差别，因此，希望国内集成电路业能够对SOI设计业给予更大的关注，“只有这条产业链真正拉起来，我们的SOI材料业才能真正发展起来，并与国外一流水平有一拼”。
第四，要注意“集中力量，重点培育大型骨干企业，避免低水平重复建设”。
秦福和毕江波都不约而同地谈到“集中力量，重点扶植”这一策略。据他们介绍，国际上硅材料企业总共有10～20家，而我国硅材料生产厂家很多，规模都不大，“谁都有饭吃，但谁都吃不好”。所以无论是合资也好，自己建设也好，应该采取重点扶植的发展策略，建成一个年产量在1000吨以上的硅材料大企业。
最后，各位专家表示，硅材料作为半导体工业的基础，它的发展有赖于半导体产业链上各环节的整体发展，只有我国半导体产业中各行业携手共进，才能共同打造出一个“中国硅谷”。
如果说钢铁工业是传统工业的基础，那么硅材料业就是信息产业的基础。“Silicon Valley”(硅谷)这个高技术时代的代名词，因此而得名。
科研攻关：“寸寸”跟进
我国对硅材料的研究始于上世纪50年代，据当年参加半导体硅片科研攻关的有研硅股公司秦福教授介绍，我国对硅片的研究有这样几个阶段可圈可点：
1957～1963年应为研究开发阶段。1957年，有色金属研究总院开展了对多晶硅制备工艺的研究；1958年，中科院半导体研究所和有色金属研究总院分别成功地研制出硅单晶。
在此期间，有色金属研究总院建立了硅材料性能测试手段，可以对硅片的电阻率、少数载流子寿命等参数进行测量。
“我国真正的‘硅起步’阶段应该是从1980开始的‘六五’阶段。”秦教授说，“这时候，国家科委组织了‘大规模集成电路用硅材料的攻关’，这次攻关提出了‘全部国产化’的要求，并组织了‘一条龙攻关计划’。”
所谓“一条龙攻关计划”就是组织相关单位，携手合作进行硅材料的国产化研究。在这“一条龙”中，我们可以看到由峨嵋半导体材料厂负责制作多晶硅；接下来，由有色金属研究总院负责拉制单晶；而由洛阳单晶硅厂负责切片，磨片，并制作出抛光片；最后由清华大学微电子所把生产出的抛光片制作成器件。因为这次科研攻关要达到“全部国产化”的目标，因此其他配套产品也均来自国内企业。
经过大家的不懈努力，不仅成功地研制出了3英寸硅片，还用该硅片制作出1K/4K/16K SRAM。其中16K SRAM产品的研制成功，标志着我国进入了超大规模集成电路阶段。这次攻关验证了我国也可以制造用于大规模集成电路的单晶硅，这是“六五”期间在半导体材料方面取得的重大成果。
自1985年以后，在“七五”、“八五”、“九五”期间，我国硅材料行业一直以“提高硅单晶的尺寸和质量”为主要目标，先后研制成功了4英寸、5英寸、6英寸和8英寸硅片，“每个阶段的硅片尺寸都标志着一个进步”。
产业化：双“线”齐上
近几年，我国半导体产业的发展给国内硅材料业带来了前所未有的机遇，硅材料业的发展日新月异。但在硅材料产业化方面，与国际水平还存在一定的差距。到目前为止，我国还不能大批量生产8英寸硅片，6英寸硅片的生产尚未普及，而小直径硅片在质量，特别是产品的稳定性方面与国外还有较大的差距。我国硅片的总体水平大约相当于国外上世纪90年代初的水平，产量约占全球总产量的1%。
我国硅材料生产企业的发展可以分为“中央线”和“地方线”。“中央线”的企业是指由有色金属研究总院“衍生”出来的三个硅材料生产厂——峨嵋半导体材料厂、洛阳单晶硅厂和华山半导体材料厂。这三个生产厂成为我国最早的单晶硅“生产基地”。
“地方线”的企业则是由一些部委和地方兴建起来的。其中，发展较快的企业包括上海901厂(上海晶华电子材料有限公司的前身)、北京605厂(现北京明成光电材料公司)、天津的703厂(中国电子科技集团公司第46研究所的前身)、浙江大学半导体厂(浙大海纳的前身)及开化601厂(浙江硅峰电子有限公司的前身)。
这两条线中的一些企业在随后的市场角逐中逐渐成为该行业的佼佼者，其中最有名的是有研硅股、浙大海纳、洛阳单晶硅公司和上海晶华，而这四家企业各有特色。
有研硅股的“源头”是较早从事硅材料研究的北京有色金属研究总院。在国内硅材料生产企业中，它的设备和技术最先进，科研能力也最强。近几年，它先后研制出了国内第一根6英寸、8英寸、12英寸硅单晶。就抛光片而言，有研硅股产品的尺寸也比较“齐全”，从4英寸、5英寸、6英寸到8英寸。目前，它形成了5英寸～6英寸硅片60万片、8英寸硅片20万片的年生产能力。
浙大海纳的前身是浙江大学半导体厂，它由几十万元的课题费“起家”。该企业有两大特色：其一，它是国内惟一既可以生产抛光片，又可以生产外延片的半导体材料企业；抛光片的尺寸从3英寸、4英寸、5英寸、6英寸到8英寸，其中6英寸～8英寸抛光硅片的年生产能力为200万片。其二，它生产的研磨硅片的产量最大，3英寸～4英寸研磨硅片的产能达到600万片/年。据海纳有关负责人介绍，目前海纳正在研究开发具有自主知识产权的8英寸～12英寸大直径掺氮直拉单晶硅片成套生产技术，并在杭州高新技术产业开发区建设之江工厂，该工厂将主要致力于发展8英寸～12英寸单晶硅以及半导体器件。
洛阳单晶硅公司于1968年投产，在它的发展历程中，最大的特色就是与国外同行合作得最为紧密。在发展之初，它采用了日本的全套设备和工艺；之后，在1987年又引进了美国设备，建成了4英寸～5英寸的生产线；在1996年，它与全球著名的硅片企业MEMC合资，这次合资使洛阳单晶硅厂在管理水平与技术档次上都得到了大幅提升。它的主要产品是4英寸和5英寸电路级抛光片，目前单晶硅年产量为60吨，4英寸～5英寸抛光片为200万片/年，其中50%以上销往国外。
上海晶华电子材料有限公司是由上海硅材料厂与美国Helitek公司合作组建的企业，是目前上海地区最大的硅材料生产企业。从上海现在微电子业的发展势头和所形成的产业氛围上看，它所处的环境是非常有利的。公司的主要产品为4英寸～6英寸抛光片和腐蚀片。目前，硅单晶年生产能力达到100吨，4英寸～6英寸硅片的年生产能力为360万片，其中70%销往国外。
行业趋势：垄断+创新
硅材料工业已经经历了半个多世纪的发展，上海晶华的技术顾问李积和教授介绍了它目前呈现出这样几大特点：
首先，它是一个资金密集、技术密集、支撑能力强而自身效益不甚高的产业。相关资料显示，1996年到2000年硅片的发货量增加了50%，而销售收入仅增加了6%。由此可以看出硅片生产厂商所承受的价格压力。因此，世界上主要的硅片企业背后都有大企业或大财团支持。
第二，硅片工业目前在生产与市场方面的垄断已经形成，日本、德国等国资本控制的八大硅片公司的销量占硅片总销量的90%以上。其中信越、瓦克、SUMCO和MEMC四家的销售额占世界硅片销售额的70%以上。
第三，当前IC用主流硅片是8英寸，并向12英寸过渡。有市场调研公司预测，到2006年12英寸的硅片的比例将从2000年的1.3%增加到21.1%。
第四，随着光电子和通信产业的发展，硅基材料成为硅材料工业发展的重要方向。硅基材料是在常规硅材料上制作的，是常规硅材料的发展和延续，其器件工艺与硅工艺相容。主要的硅基材料包括SOI(绝缘体上硅)、GeSi和应力硅。2000年下半年，IBM公司已决定在0.18微米以下线宽的集成电路生产线中全部采用SOI技术，由此可以看出硅基材料在未来半导体业中的重要性。
发展策略：抓住两头+重点培育
把握了上述硅材料业的重要特点，再来看看我们的实际情况：目前，因为国有集成电路生产厂对硅片的需求量较小，而国内的外资集成电路生产企业主要采用进口硅片，所以我国硅片市场的总需求并不大。在此状况下，我国硅材料生产企业目前将经营重点放在了“向国外出口大批量的小直径硅片”上，但从半导体业的发展趋势来看，这毕竟不是长久之计。因此，业内专家对我国硅材料业的未来发展发表了各自的看法，归纳起来有这样几点：
首先，要抓住两头，一方面高起点投入建立12英寸硅片生产线；一方面建立一个8英寸回收片(reclaim wafer)工厂。
建设12英寸硅片生产线不仅适应国际IC产业的需求，也可以争取到更大的利润空间，并能反过来促进我国半导体业的发展。在这方面，李积和教授强调指出，这个高起点不包括8英寸线，因为8英寸生产线已经没有太大的利润空间了。
而建立8英寸回收片工厂甚至比建立12英寸生产线更加迫切。因为回收片加工要经历“由集成电路生产厂到回收片工厂，再由回收片工厂返回生产厂”这样的双向过程，因此，回收片的加工更需要本地化的支持。目前，国内一些集成电路生产厂都呼吁我国应尽快建设一个这样的回收片工厂，以对现有生产进行配套。
其次，在硅材料企业的发展过程中，注意寻求与国际重量级硅片生产企业的合作，在技术、管理，特别是市场方面进行全方位合作，借合作来突破硅片业已经形成的市场垄断格局。
洛阳单晶硅公司的毕江波先生认为，目前，只有通过“中外合资”的发展策略才能解决市场的出路问题。此外，合资可以明显提升企业现有的技术和管理水平。洛阳硅单晶曾在1996年与国际著名硅材料企业MEMC合资，提升了企业的综合竞争力。例如，它最早进行了ISO9002质量管理体系的认证；再如通过一套科学流程对全公司28个关键工艺岗位的质量信息进行全面统计、严密监控，使交货期由原先的两个月缩短为现在的16天。这些先进的管理使洛阳单晶硅公司在后来的发展中获益良多。
第三，重视对硅基材料的开发，并尽快实现产业化。
李积和教授认为，硅基材料的产业化应先从国内最有条件的SOI材料做起。而从事SOI生产的上海新傲科技有限公司的李炜先生认为，国内SOI产业化受内因和外因两方面因素影响。就内因来讲，SOI生产企业需要逐步扩大现有的生产规模，从而获得规模化效益。就外因来讲，SOI材料有赖于SOI电路设计、制造及封装这一产业链的发展，因为SOI电路的设计与原先的电路设计存在较大差别，因此，希望国内集成电路业能够对SOI设计业给予更大的关注，“只有这条产业链真正拉起来，我们的SOI材料业才能真正发展起来，并与国外一流水平有一拼”。
第四，要注意“集中力量，重点培育大型骨干企业，避免低水平重复建设”。
秦福和毕江波都不约而同地谈到“集中力量，重点扶植”这一策略。据他们介绍，国际上硅材料企业总共有10～20家，而我国硅材料生产厂家很多，规模都不大，“谁都有饭吃，但谁都吃不好”。所以无论是合资也好，自己建设也好，应该采取重点扶植的发展策略，建成一个年产量在1000吨以上的硅材料大企业。
最后，各位专家表示，硅材料作为半导体工业的基础，它的发展有赖于半导体产业链上各环节的整体发展，只有我国半导体产业中各行业携手共进，才能共同打造出一个“中国硅谷”。
