暫停天然砂出口能打擊台灣的半導體產業嗎？_風聞

马氏体-2022-08-04 17:06

2022-08-04

8月3日，商務部宣佈暫停天然砂對台灣地區出口。

天然砂主要用於建築行業中的混凝土，也被用於玻璃、陶瓷、耐火材料、金屬鑄造等。天然砂由岩石經年累月風化破碎、被河流和海水搬運堆積而成，是一種稀缺的自然資源。暫停天然砂對台灣地區出口，主要目的是保護天然砂資源，針對的是台灣地區的建築業。但因為“從沙子到芯片”的説法太過深入人心，很多人認為，這也是對台灣的優勢產業——半導體產業的打擊。事實果真如此嗎？

（韓國SK海力士公司在無錫生產的存儲器晶圓）

硅片是半導體生產的基石，也是金額佔比最高的原料。

所以，我們倒過來看這個問題。首先查一下，台灣半導體產業的龍頭——台積電的硅片從哪兒來？

根據台積電提供給美國證券交易監督委員會（U.S. Securities and Exchange Commission）的年報“Form 20-F”（因為台積電在美國紐約證券交易所上市），近幾年台積電的主要硅片供應商為：

這六家供應商總計佔到台積電硅片供應量的90%以上。

目前半導體硅片市場的集中度很高，五大巨頭市場佔有率近90%。我國大陸的半導體硅片實力還比較弱小，最大的半導體硅片企業——上海硅產業集團在國際巨頭面前也相形見絀，且大陸的硅片產能大多是8英寸、6英寸及以下的小尺寸硅片，用於生產先進半導體的12英寸大尺寸硅片的自給率很低。

那麼，我們就繼續往上追溯台灣地區自產半導體硅片的廠家——台塑勝高（由台塑集團和日本勝高合資建立）和環球晶圓。

先來看看硅片是如何生產的：

生產硅片的原料是多晶硅（上圖為單晶硅生長設備的坩堝，其中放入小塊狀的多晶硅原料，另外還要添加微量的摻雜劑）。

多晶硅加熱熔化後，把一小塊硅晶種浸入熔融的硅液中，邊旋轉、邊提拉，硅液在晶種上結晶，長成下圖所示的單晶硅大棒，再切割成硅片。

硅片廠只負責以多晶硅為原料生產出硅片，因此多晶硅原料是從外部供應商採購的。

台塑勝高和環球晶圓這兩家都是上市公司，可以嘗試從其年報中窺探多晶硅供應商的信息。

環球晶圓的年報裏供應商都用代號表示，而台塑勝高列舉了幾家主要的多晶硅供應商：

雖然台塑勝高年報中各家供應商的具體份額仍然是用代號表示的，但是查閲上海硅產業集團的招股書可知2016-2019年9月向瓦克集團、Hemlock（美國）、丸紅株式會社瓦克集團、Hemlock、丸紅株式會社採購的多晶硅佔總金額的75%~95%。所以有理由推斷，台灣企業的多晶硅主要也是向國外巨頭採購的。

生產多晶硅（上圖）的原料是高純石英砂，在電爐中用焦炭還原為工業硅（下圖）。

工業硅仍然有較多的雜質，進一步提純採用改良西門子法，即用氯化氫（HCl）將硅轉化為三氯氫硅（SiHCl3）。這是一種低沸點的液體，通過蒸餾法提純。

在還原爐裏，用H2在1000℃以上的高温中把三氯氫硅還原為硅，沉積在硅棒表面。

硅棒越來越粗，一段時間以後取出來敲碎，得到高純度的多晶硅。

雖然我國擁有非常發達的晶硅太陽能電池產業，多晶硅產能佔全世界的69%，硅片產能佔93.7%，但這些主要是純度稍低的太陽能級的產品（太陽能級多晶硅的純度一般在99.9999%以上，即6個9），半導體行業所用的電子級多晶硅對純度要求更高，要達到99.999999999%（11個9），雖然近些年已有不少電子級多晶硅項目投產（如江蘇鑫華半導體科技股份有限公司5000噸/年，國家電投黃河水電公司3300噸/年），但仍然大量依賴進口。2021年，全球電子級多晶硅產量約為3.7萬噸。

查詢硅片的進出口數據可知，2021年，中國硅片（直徑＞15.24cm的單晶硅切片，税號38180019）出口數量51071.59噸，進口數量5010.54噸，出口均價為6.11萬美元/噸，進口均價為46.88萬美元/噸。巨大的出口量主要是太陽能級硅片，但高價值的半導體硅片仍然需要大量進口，主要來源有日本、中國台灣、韓國等地，與半導體硅片巨頭的分佈相吻合。這一方面是因為我國大陸地區缺乏大尺寸硅片的生產能力，另一方面就是受高純電子級多晶硅原料來源的限制。

所以，回到一開始的問題，同樣以二氧化硅（也就是石英）為主要成分，生產半導體和太陽能電池所用的石英砂原料，和建築等行業用的天然砂有什麼區別嗎？

（砂在地質學中指粒徑在0.074~2mm的礦物或岩石顆粒，在建築行業指粒徑小於4.75mm、滿足各項要求的顆粒）

答案已經呼之欲出了——純度。

與雜質含量高、顏色一看就不乾淨的天然河砂、海砂不同（也有長石等礦物組成的天然砂），生產高純度硅產品需要用到純度在99%以上的石英質原料，這就不是隨隨便便什麼沙子能夠滿足的（上圖是江蘇連雲港市東海縣的優質石英礦石）。新疆是我國工業硅的主產區，產能佔全國的三分之一以上，就是因為新疆有豐富的優質石英礦，同時能夠提供充沛而廉價的電力。

純度達到99.999%以上的高純石英砂，被用於生產半導體工業所用的石英坩堝（上圖）和各種石英部件。石英坩堝用於加熱多晶硅製取單晶硅，直接與熔融硅液接觸，所以對純度和品質要求極高，否則其中的雜質就會混入辛辛苦苦提純好的多晶硅裏。純度稍低的石英砂則可被應用於光纖、顯示屏玻璃等行業。

自然界中最好的高純石英來源是天然水晶，但隨着天然水晶資源日漸枯竭，目前主要的供應來源是白崗巖（二氧化硅含量達75%的花崗岩）、花崗偉晶岩、石英脈、石英砂堆積物（自然產物或尾礦）等，也就是説，大部分高純石英砂並不是直接挖出來的，而是從岩石中開採後人工破碎、分離得到的。從頂級的石英礦中直接分離出的石英砂的純度可達99.9%以上，之後再經過焙燒、酸浸、磁選、浮選等多種處理，進一步把石英砂的純度提高到99.999%以上。

氧和硅是地殼丰度排前兩位的元素，地球上不缺二氧化硅，但天然的二氧化硅裏往往摻混有很多雜質，高純石英原料礦牀極為稀缺，主要分佈在美國、挪威、澳大利亞、俄羅斯、毛里塔尼亞、中國、加拿大等7 個國家，其中美國的供應量佔全球的90%以上。我國硅質資源豐富，支撐了光伏行業的大發展，但缺乏最頂級的高純石英資源。雖然國內高純石英砂提純技術已取得突破，但受礦石質量和產量的限制，用於生產高純石英坩堝的99.999%以上純度石英砂仍然需要大量進口，以至於高純石英砂價格飛漲，成為光伏行業的一大熱點。國產高純石英資源的勘探和提純利用仍然有待大力發展。

雖説建築用砂的要求遠遠不如半導體，但是天然砂是在漫長的時間內由水流沉積而成，屬於不可再生資源，且挖掘天然砂對河湖海洋生態有嚴重的破壞，還會威脅堤壩的安全。商務部、海關總署早在2006年第四批《禁止出口貨物目錄》中就禁止了天然砂的出口，但為了滿足台灣地區對天然砂的迫切需求，於2008年恢復了對台灣地區的天然砂出口，如今再度暫停。

（淮河上曾經非法採砂氾濫，把河道挖得千瘡百孔）

在進出口税則中，建築等行業用的天然砂涉及到25051000、25059000兩個税號，分別為硅砂及石英砂、其他天然砂；作為礦石用在半導體行業中的石英砂，税號是25061000.00，即“石英（天然砂除外）”，是兩種不同的商品。所以，暫停對台灣地區的天然砂出口並不會對台灣的半導體產業造成衝擊（除非是新建廠房時缺少建築材料）。

根據我查到的公開信息，台灣地區的半導體產業主要以進口多晶硅（美、日、德等企業）為原料生產硅片，另有進口硅片，對大陸的高純石英砂並無依賴，更不會被天然砂供應短缺所限制。

半導體是台灣地區的優勢產業，也是我們在產業升級過程中的一大難關。這是一個技術含量很高、涉及非常廣的產業鏈，沒有捷徑可走，只能從每一項關鍵技術、關鍵設備、關鍵材料出發，紮紮實實攻關，才能把半導體產業鏈牢牢把握在自己手中。

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