硅元素在地殼中的含量達到25.8%，僅次于氧元素。它是大自然對人類慷慨贈與、取之不盡的最重要的半導體材料。2000年，全球75億美元的硅材料，支撐起了2500億美元的半導體集成電路產業，進一步支撐起數以萬億美元的電子、計算機、通信等產業。
如果說鋼鐵工業是傳統工業的基礎，那么硅材料業就是信息產業的基礎。“Silicon Valley”(硅谷)這個高技術時代的代名詞，因此而得名。
科研攻關：“寸寸”跟進
我國對硅材料的研究始于上世紀50年代，據當年參加半導體硅片科研攻關的有研硅股公司秦福教授介紹，我國對硅片的研究有這樣幾個階段可圈可點：
1957～1963年應為研究開發階段。1957年，有色金屬研究總院開展了對多晶硅制備工藝的研究；1958年，中科院半導體研究所和有色金屬研究總院分別成功地研制出硅單晶。
在此期間，有色金屬研究總院建立了硅材料性能測試手段，可以對硅片的電阻率、少數載流子壽命等參數進行測量。
“我國真正的‘硅起步’階段應該是從1980開始的‘六五’階段。”秦教授說，“這時候，國家科委組織了‘大規模集成電路用硅材料的攻關’，這次攻關提出了‘全部國產化’的要求，并組織了‘一條龍攻關計劃’。”
所謂“一條龍攻關計劃”就是組織相關單位，攜手合作進行硅材料的國產化研究。在這“一條龍”中，我們可以看到由峨嵋半導體材料廠負責制作多晶硅；接下來，由有色金屬研究總院負責拉制單晶；而由洛陽單晶硅廠負責切片，磨片，并制作出拋光片；最后由清華大學微電子所把生產出的拋光片制作成器件。因為這次科研攻關要達到“全部國產化”的目標，因此其他配套產品也均來自國內企業。
經過大家的不懈努力，不僅成功地研制出了3英寸硅片，還用該硅片制作出1K/4K/16K SRAM。其中16K SRAM產品的研制成功，標志著我國進入了超大規模集成電路階段。這次攻關驗證了我國也可以制造用于大規模集成電路的單晶硅，這是“六五”期間在半導體材料方面取得的重大成果。
自1985年以后，在“七五”、“八五”、“九五”期間，我國硅材料行業一直以“提高硅單晶的尺寸和質量”為主要目標，先后研制成功了4英寸、5英寸、6英寸和8英寸硅片，“每個階段的硅片尺寸都標志著一個進步”。
產業化：雙“線”齊上
近幾年，我國半導體產業的發展給國內硅材料業帶來了前所未有的機遇，硅材料業的發展日新月異。但在硅材料產業化方面，與國際水平還存在一定的差距。到目前為止，我國還不能大批量生產8英寸硅片，6英寸硅片的生產尚未普及，而小直徑硅片在質量，特別是產品的穩定性方面與國外還有較大的差距。我國硅片的總體水平大約相當于國外上世紀90年代初的水平，產量約占全球總產量的1%。
我國硅材料生產企業的發展可以分為“中央線”和“地方線”。“中央線”的企業是指由有色金屬研究總院“衍生”出來的三個硅材料生產廠——峨嵋半導體材料廠、洛陽單晶硅廠和華山半導體材料廠。這三個生產廠成為我國最早的單晶硅“生產基地”。
“地方線”的企業則是由一些部委和地方興建起來的。其中，發展較快的企業包括上海901廠(上海晶華電子材料有限公司的前身)、北京605廠(現北京明成光電材料公司)、天津的703廠(中國電子科技集團公司第46研究所的前身)、浙江大學半導體廠(浙大海納的前身)及開化601廠(浙江硅峰電子有限公司的前身)。
這兩條線中的一些企業在隨后的市場角逐中逐漸成為該行業的佼佼者，其中最有名的是有研硅股、浙大海納、洛陽單晶硅公司和上海晶華，而這四家企業各有特色。
有研硅股的“源頭”是較早從事硅材料研究的北京有色金屬研究總院。在國內硅材料生產企業中，它的設備和技術最先進，科研能力也最強。近幾年，它先后研制出了國內第一根6英寸、8英寸、12英寸硅單晶。就拋光片而言，有研硅股產品的尺寸也比較“齊全”，從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60萬片、8英寸硅片20萬片的年生產能力。
浙大海納的前身是浙江大學半導體廠，它由幾十萬元的課題費“起家”。該企業有兩大特色：其一，它是國內惟一既可以生產拋光片，又可以生產外延片的半導體材料企業；拋光片的尺寸從3英寸、4英寸、5英寸、6英寸到8英寸，其中6英寸～8英寸拋光硅片的年生產能力為200萬片。其二，它生產的研磨硅片的產量最大，3英寸～4英寸研磨硅片的產能達到600萬片/年。據海納有關負責人介紹，目前海納正在研究開發具有自主知識產權的8英寸～12英寸大直徑摻氮直拉單晶硅片成套生產技術，并在杭州高新技術產業開發區建設之江工廠，該工廠將主要致力于發展8英寸～12英寸單晶硅以及半導體器件。
洛陽單晶硅公司于1968年投產，在它的發展歷程中，最大的特色就是與國外同行合作得最為緊密。在發展之初，它采用了日本的全套設備和工藝；之后，在1987年又引進了美國設備，建成了4英寸～5英寸的生產線；在1996年，它與全球著名的硅片企業MEMC合資，這次合資使洛陽單晶硅廠在管理水平與技術檔次上都得到了大幅提升。它的主要產品是4英寸和5英寸電路級拋光片，目前單晶硅年產量為60噸，4英寸～5英寸拋光片為200萬片/年，其中50%以上銷往國外。
上海晶華電子材料有限公司是由上海硅材料廠與美國Helitek公司合作組建的企業，是目前上海地區最大的硅材料生產企業。從上海現在微電子業的發展勢頭和所形成的產業氛圍上看，它所處的環境是非常有利的。公司的主要產品為4英寸～6英寸拋光片和腐蝕片。目前，硅單晶年生產能力達到100噸，4英寸～6英寸硅片的年生產能力為360萬片，其中70%銷往國外。
行業趨勢：壟斷+創新
硅材料工業已經經歷了半個多世紀的發展，上海晶華的技術顧問李積和教授介紹了它目前呈現出這樣幾大特點：
首先，它是一個資金密集、技術密集、支撐能力強而自身效益不甚高的產業。相關資料顯示，1996年到2000年硅片的發貨量增加了50%，而銷售收入僅增加了6%。由此可以看出硅片生產廠商所承受的價格壓力。因此，世界上主要的硅片企業背后都有大企業或大財團支持。
第二，硅片工業目前在生產與市場方面的壟斷已經形成，日本、德國等國資本控制的八大硅片公司的銷量占硅片總銷量的90%以上。其中信越、瓦克、SUMCO和MEMC四家的銷售額占世界硅片銷售額的70%以上。
第三，當前IC用主流硅片是8英寸，并向12英寸過渡。有市場調研公司預測，到2006年12英寸的硅片的比例將從2000年的1.3%增加到21.1%。
第四，隨著光電子和通信產業的發展，硅基材料成為硅材料工業發展的重要方向。硅基材料是在常規硅材料上制作的，是常規硅材料的發展和延續，其器件工藝與硅工藝相容。主要的硅基材料包括SOI(絕緣體上硅)、GeSi和應力硅。2000年下半年，IBM公司已決定在0.18微米以下線寬的集成電路生產線中全部采用SOI技術，由此可以看出硅基材料在未來半導體業中的重要性。
發展策略：抓住兩頭+重點培育
把握了上述硅材料業的重要特點，再來看看我們的實際情況：目前，因為國有集成電路生產廠對硅片的需求量較小，而國內的外資集成電路生產企業主要采用進口硅片，所以我國硅片市場的總需求并不大。在此狀況下，我國硅材料生產企業目前將經營重點放在了“向國外出口大批量的小直徑硅片”上，但從半導體業的發展趨勢來看，這畢竟不是長久之計。因此，業內專家對我國硅材料業的未來發展發表了各自的看法，歸納起來有這樣幾點：
首先，要抓住兩頭，一方面高起點投入建立12英寸硅片生產線；一方面建立一個8英寸回收片(reclaim wafer)工廠。
建設12英寸硅片生產線不僅適應國際IC產業的需求，也可以爭取到更大的利潤空間，并能反過來促進我國半導體業的發展。在這方面，李積和教授強調指出，這個高起點不包括8英寸線，因為8英寸生產線已經沒有太大的利潤空間了。
而建立8英寸回收片工廠甚至比建立12英寸生產線更加迫切。因為回收片加工要經歷“由集成電路生產廠到回收片工廠，再由回收片工廠返回生產廠”這樣的雙向過程，因此，回收片的加工更需要本地化的支持。目前，國內一些集成電路生產廠都呼吁我國應盡快建設一個這樣的回收片工廠，以對現有生產進行配套。
其次，在硅材料企業的發展過程中，注意尋求與國際重量級硅片生產企業的合作，在技術、管理，特別是市場方面進行全方位合作，借合作來突破硅片業已經形成的市場壟斷格局。
洛陽單晶硅公司的畢江波先生認為，目前，只有通過“中外合資”的發展策略才能解決市場的出路問題。此外，合資可以明顯提升企業現有的技術和管理水平。洛陽硅單晶曾在1996年與國際著名硅材料企業MEMC合資，提升了企業的綜合競爭力。例如，它最早進行了ISO9002質量管理體系的認證；再如通過一套科學流程對全公司28個關鍵工藝崗位的質量信息進行全面統計、嚴密監控，使交貨期由原先的兩個月縮短為現在的16天。這些先進的管理使洛陽單晶硅公司在后來的發展中獲益良多。
第三，重視對硅基材料的開發，并盡快實現產業化。
李積和教授認為，硅基材料的產業化應先從國內最有條件的SOI材料做起。而從事SOI生產的上海新傲科技有限公司的李煒先生認為，國內SOI產業化受內因和外因兩方面因素影響。就內因來講，SOI生產企業需要逐步擴大現有的生產規模，從而獲得規模化效益。就外因來講，SOI材料有賴于SOI電路設計、制造及封裝這一產業鏈的發展，因為SOI電路的設計與原先的電路設計存在較大差別，因此，希望國內集成電路業能夠對SOI設計業給予更大的關注，“只有這條產業鏈真正拉起來，我們的SOI材料業才能真正發展起來，并與國外一流水平有一拼”。
第四，要注意“集中力量，重點培育大型骨干企業，避免低水平重復建設”。
秦福和畢江波都不約而同地談到“集中力量，重點扶植”這一策略。據他們介紹，國際上硅材料企業總共有10～20家，而我國硅材料生產廠家很多，規模都不大，“誰都有飯吃，但誰都吃不好”。所以無論是合資也好，自己建設也好，應該采取重點扶植的發展策略，建成一個年產量在1000噸以上的硅材料大企業。
最后，各位專家表示，硅材料作為半導體工業的基礎，它的發展有賴于半導體產業鏈上各環節的整體發展，只有我國半導體產業中各行業攜手共進，才能共同打造出一個“中國硅谷”。
如果說鋼鐵工業是傳統工業的基礎，那么硅材料業就是信息產業的基礎。“Silicon Valley”(硅谷)這個高技術時代的代名詞，因此而得名。
科研攻關：“寸寸”跟進
我國對硅材料的研究始于上世紀50年代，據當年參加半導體硅片科研攻關的有研硅股公司秦福教授介紹，我國對硅片的研究有這樣幾個階段可圈可點：
1957～1963年應為研究開發階段。1957年，有色金屬研究總院開展了對多晶硅制備工藝的研究；1958年，中科院半導體研究所和有色金屬研究總院分別成功地研制出硅單晶。
在此期間，有色金屬研究總院建立了硅材料性能測試手段，可以對硅片的電阻率、少數載流子壽命等參數進行測量。
“我國真正的‘硅起步’階段應該是從1980開始的‘六五’階段。”秦教授說，“這時候，國家科委組織了‘大規模集成電路用硅材料的攻關’，這次攻關提出了‘全部國產化’的要求，并組織了‘一條龍攻關計劃’。”
所謂“一條龍攻關計劃”就是組織相關單位，攜手合作進行硅材料的國產化研究。在這“一條龍”中，我們可以看到由峨嵋半導體材料廠負責制作多晶硅；接下來，由有色金屬研究總院負責拉制單晶；而由洛陽單晶硅廠負責切片，磨片，并制作出拋光片；最后由清華大學微電子所把生產出的拋光片制作成器件。因為這次科研攻關要達到“全部國產化”的目標，因此其他配套產品也均來自國內企業。
經過大家的不懈努力，不僅成功地研制出了3英寸硅片，還用該硅片制作出1K/4K/16K SRAM。其中16K SRAM產品的研制成功，標志著我國進入了超大規模集成電路階段。這次攻關驗證了我國也可以制造用于大規模集成電路的單晶硅，這是“六五”期間在半導體材料方面取得的重大成果。
自1985年以后，在“七五”、“八五”、“九五”期間，我國硅材料行業一直以“提高硅單晶的尺寸和質量”為主要目標，先后研制成功了4英寸、5英寸、6英寸和8英寸硅片，“每個階段的硅片尺寸都標志著一個進步”。
產業化：雙“線”齊上
近幾年，我國半導體產業的發展給國內硅材料業帶來了前所未有的機遇，硅材料業的發展日新月異。但在硅材料產業化方面，與國際水平還存在一定的差距。到目前為止，我國還不能大批量生產8英寸硅片，6英寸硅片的生產尚未普及，而小直徑硅片在質量，特別是產品的穩定性方面與國外還有較大的差距。我國硅片的總體水平大約相當于國外上世紀90年代初的水平，產量約占全球總產量的1%。
我國硅材料生產企業的發展可以分為“中央線”和“地方線”。“中央線”的企業是指由有色金屬研究總院“衍生”出來的三個硅材料生產廠——峨嵋半導體材料廠、洛陽單晶硅廠和華山半導體材料廠。這三個生產廠成為我國最早的單晶硅“生產基地”。
“地方線”的企業則是由一些部委和地方興建起來的。其中，發展較快的企業包括上海901廠(上海晶華電子材料有限公司的前身)、北京605廠(現北京明成光電材料公司)、天津的703廠(中國電子科技集團公司第46研究所的前身)、浙江大學半導體廠(浙大海納的前身)及開化601廠(浙江硅峰電子有限公司的前身)。
這兩條線中的一些企業在隨后的市場角逐中逐漸成為該行業的佼佼者，其中最有名的是有研硅股、浙大海納、洛陽單晶硅公司和上海晶華，而這四家企業各有特色。
有研硅股的“源頭”是較早從事硅材料研究的北京有色金屬研究總院。在國內硅材料生產企業中，它的設備和技術最先進，科研能力也最強。近幾年，它先后研制出了國內第一根6英寸、8英寸、12英寸硅單晶。就拋光片而言，有研硅股產品的尺寸也比較“齊全”，從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60萬片、8英寸硅片20萬片的年生產能力。
浙大海納的前身是浙江大學半導體廠，它由幾十萬元的課題費“起家”。該企業有兩大特色：其一，它是國內惟一既可以生產拋光片，又可以生產外延片的半導體材料企業；拋光片的尺寸從3英寸、4英寸、5英寸、6英寸到8英寸，其中6英寸～8英寸拋光硅片的年生產能力為200萬片。其二，它生產的研磨硅片的產量最大，3英寸～4英寸研磨硅片的產能達到600萬片/年。據海納有關負責人介紹，目前海納正在研究開發具有自主知識產權的8英寸～12英寸大直徑摻氮直拉單晶硅片成套生產技術，并在杭州高新技術產業開發區建設之江工廠，該工廠將主要致力于發展8英寸～12英寸單晶硅以及半導體器件。
洛陽單晶硅公司于1968年投產，在它的發展歷程中，最大的特色就是與國外同行合作得最為緊密。在發展之初，它采用了日本的全套設備和工藝；之后，在1987年又引進了美國設備，建成了4英寸～5英寸的生產線；在1996年，它與全球著名的硅片企業MEMC合資，這次合資使洛陽單晶硅廠在管理水平與技術檔次上都得到了大幅提升。它的主要產品是4英寸和5英寸電路級拋光片，目前單晶硅年產量為60噸，4英寸～5英寸拋光片為200萬片/年，其中50%以上銷往國外。
上海晶華電子材料有限公司是由上海硅材料廠與美國Helitek公司合作組建的企業，是目前上海地區最大的硅材料生產企業。從上海現在微電子業的發展勢頭和所形成的產業氛圍上看，它所處的環境是非常有利的。公司的主要產品為4英寸～6英寸拋光片和腐蝕片。目前，硅單晶年生產能力達到100噸，4英寸～6英寸硅片的年生產能力為360萬片，其中70%銷往國外。
行業趨勢：壟斷+創新
硅材料工業已經經歷了半個多世紀的發展，上海晶華的技術顧問李積和教授介紹了它目前呈現出這樣幾大特點：
首先，它是一個資金密集、技術密集、支撐能力強而自身效益不甚高的產業。相關資料顯示，1996年到2000年硅片的發貨量增加了50%，而銷售收入僅增加了6%。由此可以看出硅片生產廠商所承受的價格壓力。因此，世界上主要的硅片企業背后都有大企業或大財團支持。
第二，硅片工業目前在生產與市場方面的壟斷已經形成，日本、德國等國資本控制的八大硅片公司的銷量占硅片總銷量的90%以上。其中信越、瓦克、SUMCO和MEMC四家的銷售額占世界硅片銷售額的70%以上。
第三，當前IC用主流硅片是8英寸，并向12英寸過渡。有市場調研公司預測，到2006年12英寸的硅片的比例將從2000年的1.3%增加到21.1%。
第四，隨著光電子和通信產業的發展，硅基材料成為硅材料工業發展的重要方向。硅基材料是在常規硅材料上制作的，是常規硅材料的發展和延續，其器件工藝與硅工藝相容。主要的硅基材料包括SOI(絕緣體上硅)、GeSi和應力硅。2000年下半年，IBM公司已決定在0.18微米以下線寬的集成電路生產線中全部采用SOI技術，由此可以看出硅基材料在未來半導體業中的重要性。
發展策略：抓住兩頭+重點培育
把握了上述硅材料業的重要特點，再來看看我們的實際情況：目前，因為國有集成電路生產廠對硅片的需求量較小，而國內的外資集成電路生產企業主要采用進口硅片，所以我國硅片市場的總需求并不大。在此狀況下，我國硅材料生產企業目前將經營重點放在了“向國外出口大批量的小直徑硅片”上，但從半導體業的發展趨勢來看，這畢竟不是長久之計。因此，業內專家對我國硅材料業的未來發展發表了各自的看法，歸納起來有這樣幾點：
首先，要抓住兩頭，一方面高起點投入建立12英寸硅片生產線；一方面建立一個8英寸回收片(reclaim wafer)工廠。
建設12英寸硅片生產線不僅適應國際IC產業的需求，也可以爭取到更大的利潤空間，并能反過來促進我國半導體業的發展。在這方面，李積和教授強調指出，這個高起點不包括8英寸線，因為8英寸生產線已經沒有太大的利潤空間了。
而建立8英寸回收片工廠甚至比建立12英寸生產線更加迫切。因為回收片加工要經歷“由集成電路生產廠到回收片工廠，再由回收片工廠返回生產廠”這樣的雙向過程，因此，回收片的加工更需要本地化的支持。目前，國內一些集成電路生產廠都呼吁我國應盡快建設一個這樣的回收片工廠，以對現有生產進行配套。
其次，在硅材料企業的發展過程中，注意尋求與國際重量級硅片生產企業的合作，在技術、管理，特別是市場方面進行全方位合作，借合作來突破硅片業已經形成的市場壟斷格局。
洛陽單晶硅公司的畢江波先生認為，目前，只有通過“中外合資”的發展策略才能解決市場的出路問題。此外，合資可以明顯提升企業現有的技術和管理水平。洛陽硅單晶曾在1996年與國際著名硅材料企業MEMC合資，提升了企業的綜合競爭力。例如，它最早進行了ISO9002質量管理體系的認證；再如通過一套科學流程對全公司28個關鍵工藝崗位的質量信息進行全面統計、嚴密監控，使交貨期由原先的兩個月縮短為現在的16天。這些先進的管理使洛陽單晶硅公司在后來的發展中獲益良多。
第三，重視對硅基材料的開發，并盡快實現產業化。
李積和教授認為，硅基材料的產業化應先從國內最有條件的SOI材料做起。而從事SOI生產的上海新傲科技有限公司的李煒先生認為，國內SOI產業化受內因和外因兩方面因素影響。就內因來講，SOI生產企業需要逐步擴大現有的生產規模，從而獲得規模化效益。就外因來講，SOI材料有賴于SOI電路設計、制造及封裝這一產業鏈的發展，因為SOI電路的設計與原先的電路設計存在較大差別，因此，希望國內集成電路業能夠對SOI設計業給予更大的關注，“只有這條產業鏈真正拉起來，我們的SOI材料業才能真正發展起來，并與國外一流水平有一拼”。
第四，要注意“集中力量，重點培育大型骨干企業，避免低水平重復建設”。
秦福和畢江波都不約而同地談到“集中力量，重點扶植”這一策略。據他們介紹，國際上硅材料企業總共有10～20家，而我國硅材料生產廠家很多，規模都不大，“誰都有飯吃，但誰都吃不好”。所以無論是合資也好，自己建設也好，應該采取重點扶植的發展策略，建成一個年產量在1000噸以上的硅材料大企業。
最后，各位專家表示，硅材料作為半導體工業的基礎，它的發展有賴于半導體產業鏈上各環節的整體發展，只有我國半導體產業中各行業攜手共進，才能共同打造出一個“中國硅谷”。
