炭复合材料单晶生长热场系统项目可行性研究报告代项目建议书(编辑修改稿)

炭复合材料单晶生长热场系统项目可行性研究报告代项目建议书(编辑修改稿)内容摘要：

2 上，使用情况很好。 国外的发展现状 1993 年东芝陶瓷申请的美国专利介绍用二维 C 纤维织物绕制作成 Si单晶生长炉坩埚坯体，浸渍树脂后碳化制成坩埚。 随后，在 1997 年美国Walsh 等用三维 C/C 复合材料制造了 Si 单晶生长炉用坩埚埚帮、埚托、发热体、隔热屏及支撑块等； Metter 等人制备的高纯 C/C 复合材料，制造的硅单晶生长炉的热场零部件，通过一系列的高温处理，金属杂质含量控制到很低的程度。 1999 年， Kawashima 等采用 C/C 复合材料在硅单晶生长炉的底部设置一个容积等于坩埚的容积的环槽，在硅单晶生长炉出现意外漏硅时，可以防止其他热场零件受到损伤。 炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 12 东洋炭素、 SGL Carbon Composites， Inc. 等国外厂商在其产品介绍中 ,也提到 C/C 复合材料制造单硅晶生长炉的坩埚、发热体等产品。 其中提到的个别产品已经投入使用，大多数则仍处于研 究阶段。 （二）产品目标市场分析 目标市场确定 超高纯及晶体结构完整的硅晶圆是半导体工业中制作芯片的基础材料。 集成电路的出现及发展，使人类步入了微电子时代。 随着微电子元件尺寸小型化、管芯面积大型化与 LSI 集成度的日益提高，硅单晶生长技术装备面临新的挑战。 为改变我国集成电路用关键基础材料技术水平低、品种不配套、产业化规模小、关键基础材料依赖进口的局面，国家科技部设立了微电子配套材料专项，选择 12 英寸硅单晶抛光制备技术研究作为首次研究任务，并要求 12 英寸硅单晶抛光片形成小批量生产能力，达到 ~ m 集成电路技术要求。 实施该项目第一个要解决的是 12 英寸硅单晶生长技术与装备的问题，大尺寸的热场系统的关键元件的设计制造技术，也迫切需要解决。 本项目产品的销售市场主要集中在长江三角洲、珠江三角洲、环渤海地区等电子产业发达地区，上述地区的客户对本案提出的方案有浓厚的兴趣。 主要竞争对手情况 硅单晶炉热场的市场目前主要由两部分组成：炭 /炭复合材料制件市场由日本的东洋炭素、东海、吴羽化工等 3 家占领；而高纯石墨件这部分，则是主要由国内的一些厂家进口日本东洋炭素公司的石墨加工而成。 国内炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 13 现在有几家在上大尺寸高纯 石墨项目。 同时，从近一年的复合材料热场零件的试用过程中，许多原来制造石墨件的厂家也准备生产与炭 /炭复合材料相似的产品。 国内还没有生产当今世界上的主流产品 12 英寸硅单晶的设备，国内的设备只用来生产 8 英寸的硅棒。 而且该设备使用的坩埚、保温隔热件等整个热场系统依靠进口。 国外大型硅单晶生长设备 的热场系统均由国外厂家的产品配套，其中吴羽公司的产品市场占有率最高。 中国、欧美市场几乎全部为其所垄断。 但是，在硅行业迅猛发展的今天，其生产能力有限，市场空缺较大。 迅速实现硅单晶生长炉的热场国产化，对发展我国的 IT 产业的意义极 大。 项目的市场优势 由于国外公司控制了该类产品的 市场，产品 价格奇高。 所以，与国外对手相比较，本项目的产品有较大的价格优势。 同时，由于 **经济技术开发区 **有限公司拥有自主知识产权，通过前期的产品研究开发，掌握了对生产的主要设备的技术要求及各项具体措施，摸索出了材料制备的主要工艺过程及相关技术参数，已先一步于 国内竞争对手生产出了满足工业应用要求的产品。 在技术上领先于国内对手；对于国际上的竞争对手，通过努力控制生产成本，在价格上也应当具有优势。 通过大量的、多方位的工业性试验，了解了市场需求和使用要求及 其细节，减少了盲目性，降低了风险；通过试验和使用与使用方有较多的沟通，与客户建立了良好的关系。 炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 14 （三）总体营销思路 根据产品的目标市场定位、产品定位及竞争力的研究结论，在市场营销战略上，应注意两个方面： 一是建立完善的销售及售后服务网络，由销售工程师针对客户的使用和信息进行调研，以满足向高附加值产品发展的要求。 二是在产品质量无较大差距的情况下，价格就成为高度敏感的因素，为提高产品竞争力，要发挥低成本策略的作用，充分利用自身优势，发展稳定而灵活的销售机制。 本项目的产品价格的制定，原则上以国外同等质量的相同产 品的价格为基础，较之低 5~20%。 炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 15 第三章 建设用地规模与产品方案 （一）建设用地规模 确定项目建设规模遵循的基本原则： ●合理经济规模； ●市场容量； ●企业本身的资金、资源、原材料以及外部协作条件等 通过对项目规模建设影响的因素进行了综合考虑，确定了项目的建设规模， 本项目建设需用占地 30 亩，经研究决定，特在 **经济技术开发内购地 30 亩，用于开发此项目。 项目建设分列如下： 序号 项目名称 结构 面积（平方米） 1 车间 钢结构 2 仓库 钢结构 3 办公楼 砖混结构 4 其他辅助设施 砖混结构 （二）产品方案 产品方案构成 项目建成以后，公司以生产、加工热场系统的保温隔热材料及坩埚为主，生产部分的大型发热体。 针对这些产品的高纯度要求，对进入生产线炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 16 的原材料的纯度、生产线的洁净度，进行严格控制，保证产品的纯度和质量；材料的生产制造工艺、产品的机械加工、产品的转运、包装等过程要进行严格控制，在材料及产品的成型过程中，合理安排提纯工艺处理，保证产品的高质量，提高产品的纯度。 根据产品的品种、规格多的特点， 产品开发需要一项一项进行，争取在 3 年内，公司的产品能够覆盖大部分或全部的硅单晶生 长炉的热场系统，同时逐步扩大到其他的晶体生长设备，进而扩大到其 他的高技术领域。 序号 项目产品 规模（吨 /年） 1 炭 /炭 2 炭 /石墨 产品方案的目标 公司成立以后，主要是以硅单晶生长炉的坩埚、保温筒和固化保温毡为主要产品，重点针对国内当前面大量广的 16 英寸热场系统。 等到该产品市场较为巩固以后，再开发其他系统的热场零件。 公司热诚与科研院所、企业合作，研究硅单晶生长炉对热场零部件的使用要求 ，研究 C/C 复合材料制造的热场零件的特性，掌握 C/C 复合材料在单晶生长炉上的特殊性和规律性，满足硅单晶 生长炉具的其他性能要求。 自主开发，突破关键技术，实现 C/C 复合材料制造硅单晶生长炉热场零部件的国产化。 配合 863 计划 专项计划： ●及早研制出完全能满足 IC 级单晶 Si 生长炉拉制 Ф 300mm 晶棒的坩埚（ 坩埚直径 在 600mm 左右）； ●研制出拉制 Ф 300mm 硅晶棒的单晶棒的单晶生长炉用发热体 (发热体的直径 在 Ф 800mm 左右 )。 炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 17 ●通过物理机械性能检测 , 材料的抗拉强度达到普通高强石墨的 3 倍以上。 金属杂质含量控制在 100PPm 以内 ； ●实现 C/C 复合材料单晶硅生长炉热场的工业化生产。 密切与用户合作 ,调整制造热场材 料的设计和拉晶的工艺参数 ,将产品做到令用户十分满意。 炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 18 第四章 场址选择 （一）场址所在位置现状 地点与地理位置 本项目的选址充分考虑项目的市场需求、物流成本等因素。 同时，项目选址将充分考虑项目物流量主要通过公路和航空等物流通道向全国辐射的发展目标。 经征询专家意见，本项目拟选址在 **开发区内、运输条件较好、周围产业基础雄厚并且离城区不远、可依托 **开发区有关福利等基础设施。 该厂址位于 **开发区，开发区紧邻 107 高速公路，距星沙物流中心 2公里，生产用原料及辅助材料以及生产的深加工系列产品，可通过公路、航空等方式运输，交通运输条件十分便利。 （二）场址建设条件 自然条件 **经济技术开发区的地理环境十分优越 项目区工程地质情况，根据《中国地质裂度区划图（ 1990）》勘察， **地区地震最高裂度为 VI 度。 根据水质分析结果，按《岩土工程勘察规范（ GB50021— 94）》有关标准测定，整个开发区内地下水 有关标准测定，对砼无腐蚀性。 气候条件 （ 1） 气温 炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 19 年平均气温： ℃ 最冷月平均气温： ℃ 最热月平均气温： ℃ 极端最低气温： ℃ 极端最高气温： 43℃ （ 2）降水量 年平均总降水量： 1393mm 一日最大降水量： （ 3）湿度 最冷月平均相对湿度： 81% 最热月平均相对湿度： 75% （ 4）风 风速年平均： 主导风向和风速： 夏季 NNW 冬季 NNW 30 年一遇最大风速： 23 m/s （ 5）最大积雪深度 20cm （ 6）最大冻土深度 5cm （ 7）年雷暴日数 （ 8）全年日照时数 城镇规划及社会环境条件 **经济技术开发区位于 ***，是国家级经济技术开发区，规划控制面积，随着开发区投资者的增长，规划控制面积将进一步扩大。 近年来，由于开发区得天独厚的区位优势、完善配套的基础设施建设和让利于投资者的 各项优惠政策，吸引了众多国内外的投资者。 交通运输条件 炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 20 **经济技术开发区为本项目提供了方便、快捷、高效、畅通无阻的交通运输条件，有效地保证了各种原材料的入厂和各种产品的外运。 炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 21 第五章 技术方案、设备方案 （一）技术方案 生产方法 材料的制备主要采用化学气相沉积和化学气相渗（ CVD 和 CVI），及液相渗（浸渍）增密的方法。 工艺流程 炭纤维 ↓ 增强坯体（ 1维， 2维， 3维， N维纤维坯体） ↓ ↓ ↓ 热固树脂 热塑性沥青 碳氢气体 ↓ ↓ ↓ 固相热解炭 1000~1500℃ 液相热解炭带压力 /不带压力 气相热解炭 800~1200℃ ↓ ↓ ↓ 浸 渍 浸 渍 切削加工 ↓ 炭化 1000~1500℃ ↓ 热处理 1500~2200℃ 热处理 2200~2750℃ 热处理 2020~2500℃ ↓ ↓ ↓ 炭 /炭复合材料 图 1 炭 /炭复合材料的制造工艺流程 工艺技术来源 由于该材料是重要的战略材料，发达国家对气设备和工艺均实行严密封锁，项目的工艺技术主要靠自主研究与开发。 方案的物料消耗定额表 炭 /炭复合材料单晶生长热场系统项目 22 每公斤复合材料消耗的各类材料 (Kg)及电能如下： 原料 产品 炭纤维 碳源气体 惰性气体 水 石墨 电 (度 ) 炭 /炭复合材料 (致密 ) 炭 /炭复合材料 (低密 ) 炭 /石墨制品 （二）主要设备方案 主要设备选型 该项目的设备有材料的生产设备和加工设备。 该复合材料的特点及产品的特定要求，迫使项目单位不得不自己开发主要得生产设备。 待制造得产品除了要求纯度高、金属杂质含量很低以外，有的结构尺寸很大，壁很薄；有的尺寸很大，要求材质密度很。