电子化学品“南基地”巨舰驶向蓝海——记浙江中宁硅业有限公司能级跃升之路   

  自2018年4月12日上市公司多氟多发布公告,控股浙江中宁硅业有限公司(以下简称中宁硅业),继而在同年6月提出打造电子化学品“南基地”梦想之后,历经5年蛰伏与发展,这一梦想是否照进了现实?近日,2023石油和化工产业基地高质量发展主题调研组走进衢州智造新城,实地探访中宁硅业。走进公司,呈现在大家眼前的是一片繁忙景象,多辆“鱼雷车”正满载着硅烷特气驶出厂区,生产线有条不紊地运转,技术人员正在验证工艺配方,一大片厂房和生产线正加紧建设……

  中宁硅业总经理助理王矿宾介绍,从2018年到现在,公司几乎以每年翻一番的速度在发展和跃升。更重要的是,公司从只有硅烷单一产品,跨越到以电子特气为基础,协同发展新能源材料,瞄准第三代半导体材料这三大领域,解决了系列“卡脖子”难题。

  这些仅仅以吨计的产品,不仅让中宁硅业成为工信部“专精特新”小巨人,而且成为受人尊敬的企业。短短5年间,从电子化学品“南基地”在衢州起航,到巨舰驶向蓝海,中宁硅业走过了怎样的能级跃升之路?如今又将驶向何方?

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浙江中宁硅业有限公司外景

  破茧成蝶 重整带来生机

  中宁硅业2007年12月在衢州成立,引进国际先进的硅烷法工艺生产多晶硅,设计年产能1500吨,是国内首家用硅烷法生产电子级多晶硅的企业。这本是一个很高的起点,但是市场风云变幻。当中宁硅业多晶硅建成投产时,国内多晶硅产业面临“双反”和产能过剩、产品价格倒挂等一系列难题,多晶硅产业迎来寒冬。一时间,不少多晶硅生产企业破产倒闭。

  让中宁硅业获得一线生机的是,其中间产品高纯硅烷气可应用于光伏、液晶显示屏、半导体集成电路等多个领域。因此中宁硅业调整战略,变生产多晶硅为直接销售中间产品高纯硅烷,由此走上生产电子特气的道路。公司生产的电子级硅烷2013年被科技部评为国家重点新产品。不过由于硅烷产量小,企业负债巨大,2017年,创办10年的中宁硅业还是因“失血”过多面临破产。

  多氟多董事长李世江得知这一消息时眼前一亮。他最喜欢研究化学元素周期表,对氟、锂、硅3个化学元素的应用如数家珍,通过“氟锂妙结合、氟硅巧分家”,实现了从氟化工到新能源的完美跨越,提出了“氟通四海、锂行天下、硅达五洲、智创未来”的构想。在李世江看来,中宁硅业与多氟多志趣相投、气质相近,都具有创新的基因和功底,有良好的氟硅产业认同和产业生态。因此,2018年4月12日,多氟多和宁波电子信息集团共同出资1.05亿元,对中宁硅业进行破产重整,多氟多占股51%,成为控股股东。公告称,这是多氟多对外有序发展、完善产业布局、实现“硅达五洲”发展战略的重大举措。

  对于发展硅产业,李世江其实有更多的考量:人类从碳基文明走向硅基文明的时代已经到来,电子信息技术的新一轮革命,拥硅为王的时代已经到来。硅元素与电子信息产业之间,电子化学品是必须的桥梁。正是在这一信念支撑下,李世江有决心有能力使中宁硅业走出困境、做强做大。他寄语中宁硅业“赋能多多、快乐多多、幸福多多、财富多多”。

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多氟多2023半年度经济运行分析会在中宁硅业召开

  在重整之际,栗广奉被委以重任,担任中宁硅业总经理。他带领团队经过充分论证后提出目标:中宁硅业在氟和硅的研究上已经做了10年,有一定的技术基础,依托多氟多的技术优势以及衢州在电子化学品领域的产业优势,以电子特种气体为突破口,走差异化发展道路,完全有条件打造成半导体级电子化学品集成供应商,成为中国电子化学品“南基地”。这个目标极大地鼓舞了士气。

  陈德伟是中宁硅业的创业元老。他说:“李世江董事长对化工行业有深刻的理解和领悟,他带着‘硅达五洲’的梦想而来,通过重整让梦想照进现实,他可以带领中宁硅业走出困境。”

  新东家胸有成竹,新管理团队雷厉风行,对稳定军心发挥了关键性作用,此前因资不抵债、工资拖欠、管理失控而陷入混乱的局面很快得到稳定,重新进入正轨。中宁硅业开启破茧成蝶、涅槃重生之路。

  从头到脚技改 实现产值过亿元

  谈到刚刚重整时的情景,中宁硅业的员工回忆说:那时真是百废待兴,生产设备已经有10年,多数处于老旧状态,由于长期缺乏保养,部分设备已濒临报废;2条生产线只能开1条,装置维修不断,拆东墙补西墙;产量很低,开1周停1周成为常态。从反应釜内衬破裂,到蒸发器卡死,再到再沸器堵塞等,几乎所有环节都曾出现过不正常现象。

  2018年6月,中宁硅业的销售量只有40吨左右。栗广奉带领技术团队经过多轮论证,准备给生产线动第一次“手术”,目标是使月产能达到100吨。

  在员工眼中,栗广奉是个奇才,擅长技术创新。他2003年从浙江大学研究生毕业后,凭着扎实的专业技术和优秀的英语水平,引进和建立氢氟酸生产线,还担任过高新园区招商处处长,后又自己创业,在中宁硅业破产重整时,重回公司掌舵。

  王矿宾说:“在多氟多的资金支持下,中宁硅业开启了从头到脚的技术改造,反应器和汽提塔的维修、压缩机的更新、蒸发器的维修、各单元仪表和阀门的更新……功夫不负有心人,经过整体技改后,2019年公司实现产量翻番,达到近900吨,营业收入突破1亿元,完成了第一个小目标。”

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中宁硅业生产装置全貌

  从“芯”出发 半导体应用放量

  高纯硅烷作为拳头产品,让中宁硅业站稳了脚跟,解决了生存问题,但产品单一严重制约了公司发展。2020年,中宁硅业正式进入高端半导体行业。与高手过招,品质管理改革刻不容缓。

  这一年,中宁硅业新项目高纯四氟化硅完成了建设和试生产,《集成电路—高纯四氟化硅气体研发与产业化研究》项目被浙江省科技厅列入2021年度重点研发计划拟立项项目清单。

  高纯四氟化硅气体是半导体集成电路行业中的一种重要原料,目前工业化生产主要集中在美国和日本,国内高纯四氟化硅气体100%依赖进口,严重影响了我国半导体产业的健康有序发展。为加快关键核心技术攻关,打破国外技术封锁,实现国产化替代,浙江省科技厅将《集成电路—高纯四氟化硅气体研发与产业化研究》列入2021年度重点研发的进口替代应急攻关项目,中宁硅业成为项目承担单位。

  中宁硅业充分发挥自身在原材料成本和人才团队等方面的优势,加快了关键技术瓶颈攻关和高精尖新产品研发进程,通过一系列技改创新、工艺创新,稳步提升产品品质,迅速打通了高纯四氟化硅气体的技术路线。

  2022年6月,中宁硅业完成了集成电路—高纯四氟化硅气体研发并全面投产,实现年产能300吨高纯四氟化硅气体,成为国内第一家且是唯一一家能够大批次生产集成电路—高纯四氟化硅气体的企业。

  “目前,中宁硅业已经与中芯国际、京东方、台积电等泛集成电路行业领军企业建立了合作关系,生产的高纯四氟化硅在韩国、日本市场上实现了推广应用,打开了利润长期增长新空间,为企业健康稳定发展打下了坚实基础。”中宁硅业副总经理郑安雄说。

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中宁硅业高纯硅烷生产线

  聚焦市场 三大板块全面出击

  2021年,市场的激烈竞争,让大家都生活在水生火热中。为给市场换“血液”,中宁硅业调转枪头,目标瞄准液晶面板和半导体市场,实现替代进口和材料国产化。披荆斩棘聚焦市场。凭借过硬的产品质量、独有的销售策略,经过一路拼杀,中宁硅业硅烷实现了进口替代,获得中国电子材料行业协会和中国光学光电子行业协会液晶分会授予的中国新型显示产业链发展特殊贡献奖,2022年其液晶领域的市场占有率达40%。

  在应用方面,公司主打产品由99.9999%纯度的光伏级领域,拓展到要求更高的液晶显示屏和半导体领域,这些领域在微量杂质方面要求更高,达到ppb甚至是ppt级别。产品通过前后多次的上线验证、客户稽核,中宁硅业成功进入中芯国际、台积电、京东方等半导体企业的供应链名单。“南基地”的设想在中宁人的心中真正扎下了根。

  另一方面是生产线的产能提升。2021年,中宁硅业启动硅烷产能提升改造,具备了连续生产的能力,月产量突破150吨。这几年,公司埋头苦干,进行全线技术改进,全力开展瓶颈攻关,不放过任何一个细节,从最前端的原料生产,到半成品的制备、合成端的产品,再到储存和包装等,技改挖潜让产量连创新高。

  高纯硅烷是半导体工业、电子信息产业、新能源产业的基础原材料,广泛应用于LCD平板显示、半导体、太阳能等领域。其纯度高、无污染,对设备没有腐蚀,能实现精细控制,已经成为其他硅源气体无法取代的重要特种气体。

  硅烷以它特有的自燃、爆炸性而著称。硅烷有非常宽的自发着火范围和极强的燃烧能量,决定了它是一种高危险性气体。硅烷气充装技术主要是将硅烷生产单元生产出的高纯硅烷气安全地充入到特定容器中,如钢瓶集束、Y-瓶、“鱼雷车”。因此在大批量运输时,一般采用“鱼雷车”,20尺8管约2.4吨,压力约10兆帕左右。

  随着贸易摩擦的不断发生、海外运费的增加、疫情的突然来袭,在市场开拓的同时,中宁硅业也开启了长达3年的提升储运能力策略,阀门的储备、运力的增加,给企业后续销量的增长夯实了牢固的基础。

  2021年,栗广奉做了个重要布局:提升运输能力和包材的储存能力。当时硅烷每月的市场需求量约100多吨,公司的“鱼雷车”有50多辆,包材比较少。但这一年,栗广奉预计光伏和液晶市场会有暴发式增长,因此开始整体提升储运能力,开始大面积布局。虽然“鱼雷车”的管束式装箱国产化了,但是阀门还是进口的,近3年中宁硅业进行了这种特殊阀门储备,“鱼雷车”达到150辆,硅烷气体包材资产额达到2亿多元。这保障了运输能力,满足了市场需求。

  据了解,中宁硅业拥有超过100家终端硅烷用户,是国内唯一一家同时进入半导体、液晶、光伏和镀膜玻璃四大领域的硅烷生产厂家,产品广泛应用于微电子、光电子工业和太阳能电池、液晶显示器、镀膜玻璃等制造行业,正逐步替代进口硅烷,是硅烷产品国家标准的起草者之一。

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中宁硅业硅烷运输“鱼雷车”

  能级跃升 “南基地”巨舰驶向蓝海

  中宁硅业未来的发展战略已经明确:以电子特气为基础,协同发展新能源材料,剑指第三代半导体。

  电子特气用于蚀刻、沉积、外延、清洗、掺杂等多制程,这个赛道被外界认为有“长长的坡”和“厚厚的雪”。据国际半导体产业协会统计,电子特气作为仅次于硅片的第二大半导体晶圆制造材料,占晶圆制造成本的13%。

  乙硅烷可用来以薄膜沉积制备纯硅,是半导体工业重要的特用电子级气体之一。因为它自身有分解温度,成膜效率比硅烷要好。2022年10月,中宁硅业高纯乙硅烷生产线投产。这是国内首条自创自主的以硅烷法生产乙硅烷的生产线,经历了自主研发从小试到中试,再到工业化生产的全过程。

  据了解,高纯乙硅烷主要用于14纳米及以下先进制程芯片的生产,乙硅烷的售价达每吨上千万元,而且基本都是靠进口。中宁硅业高纯乙硅烷从今年开始在客户端开始做验证。产品试产成功后,将进一步提高乙硅烷国产化程度,形成具有国际水平的半导体高端制造产业集群,在微电子及光电子工业、有机材料工程等方面填补应用领域空白。

  值得一提的是,2023年4月,中宁硅业高纯氟氮混合气产品已经正式产出,现在已开始客户端验证,包括第三方检测等,客户初步反馈达到了国际领先水平。

  新能源材料板块是中宁硅业的重点方向。2019年,公司建成年产200吨纳米硅粉和100吨硅碳材料生产线,这是布局新能源材料的起点,真正令人心动的是硅碳负极材料。因为在锂离子电池的四大部件——正极材料、负极材料、电解液和隔膜中,负极材料是一个短板。而硅碳负极材料是被寄予厚望的下一代负极材料。硅材料的理论储锂容量最高可达到4200毫安时/克,比目前广泛使用的石墨类负极材料的 372毫安时/克高出10倍有余。 硅是目前已知能用于负极材料理论比容最高的材料,安全性高、资源储量丰富、制作成本低。而碳材料具有较高电导率,结构相对稳固,在循环过程中体积膨胀很小,通常在10%以下还具有良好的柔韧性和润滑性。硅碳负极材料是指将硅材料与不同结构的碳材料掺杂,以此提高负极材料容量和电子化学品性能的材料。它综合了硅材料和碳材料二者的优点,是未来负极材料的发展重点。

  中宁硅业硅碳负极材料在技术上实现了突破,从小试、中试一直到工业化。目前年产5000吨硅碳负极材料新项目生产线已在建设,预计今年年底投产。

  “在‘双碳’背景下,随着光伏产业进一步放量,下游市场需求旺盛,2023年产品线更加丰富,公司现在满负荷生产,生产人员正全力保生产供应。今年从1月份开始到现在,产量月月创新高,成本月月创新低。”王矿宾说。

  在硅烷扩产保供应的同时,中宁硅业利用自身技术积累,正在瞄准半导体产业用新产品,如用于6寸到8寸晶圆或衬底的碳化硅前驱体碳化硅粉的制备,以及氯硅烷系列产品,含氟特气等也在同步布局,预计明年年底要建成15种特用电子气体生产线。

  如今中宁硅业的名字响彻国内外,进入了世界大舞台,是国内唯一一家同时进入半导体、液晶、光伏和镀膜玻璃四大领域的硅烷生产厂家。下一步,中宁硅业将投资50多亿元,建设年产3.2万吨电子特气、4万吨硅碳材料等新能源材料和1000吨电子材料。电子化学品“南基地”巨舰正在驶向蓝海。

  (图片由企业提供)

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