1.3石墨在半导体和光伏产业中的应用
1.3.1应用市场发展和扩张的过程
   半导体的发展离不开石墨材料在半导体工业中的应用。在半导体工业中，高纯石墨材料广泛应用于直拉单晶炉的加热系统中。也用作半导体硅片加工(包括区熔、外延、轮廓加工等)中的辅助工具和部件。);是半导体硅片多晶硅材料生产中的辅助工具和部件。电子工程用石墨制品首次应用于半导体工业。进入21世纪，光伏产业发展迅速，太阳能电池用多晶硅锭材料的产量和市场突飞猛进，这也为石墨产品在光伏产业领域提供了具有广阔发展前景的新市场。太阳能电池硅片的重要原料多晶硅锭开始在其生产设备铸锭炉中大量使用高纯优质石墨材料。

   与传统石墨产品相比，在半导体和光伏行业用作碳碳复合材料的热场产品时，具有以下突出优势:(1)可大大延长产品的使用寿命，减少零部件更换次数，从而提高设备利用率，降低维护成本；(2)与传统的石墨制品相比，可以做得更薄，从而可以利用现有设备生产尺寸更长、直径更大的制品，可以节省大量新设备投资成本，使其温度场更加均匀；(3)由于抗热震性好，在反复高温热震条件下不易开裂，避免了温度场的变化；(4)拉拔大直径产品时，传统的石墨热场产品成型困难，但由于碳-碳复合材料的优异性能，目前国外在拉拔大直径产品时广泛采用碳-碳复合热场产品；(5)在直拉单晶炉中使用碳-碳复合材料作为隔热体(热屏)，由于其隔热效果好，与石墨材料相比可节约一定的能耗(有研究结果认为可节约20%的电能)。

    根据中国电子材料工业协会的调查，虽然世界和中国在半导体和光伏行业用石墨制品替代碳碳复合材料方面取得了很大进展，但仍然存在以下问题:(1)制造成本仍然很高(一般比石墨制品高一倍甚至更多)。﹭ 2 ᥲ碳-碳纤维复合材料在制造业中生产周期长，批量生产速度低。(3)就国内制造碳-碳纤维复合材料产品而言，国内碳纤维材料还基本无法生产，还得从国外进口。(4)由于R&D和生产用于半导体和光伏行业的碳-碳纤维复合材料的历史较短，技术成熟度不够，因此一些性能仍需提高。

本研究报告不包括用于半导体和光伏行业的碳碳复合材料部分，由于其发展将对半导体和光伏行业用石墨产品的未来市场走势产生一定影响。因此，报告的这一部分包括了这一方面。

1.3.2石墨产品中半导体应用市场概述
    直拉单晶炉用石墨零件是一种易耗件，由各种高纯石墨制成。如石墨坩埚等石墨部件采用高纯细晶石墨；石墨加热器采用高纯各向同性石墨；隔热罩和石墨罩采用高纯度中颗粒结构的石墨。

    碳-碳纤维复合材料在半导体和光伏行业作为加热器和隔热材料的应用，可以看作是应用的第三阶段，也是更高的技术发展阶段。但并不意味着目前使用的各向同性高纯石墨产品在未来会被淘汰，全部被碳-碳纤维复合材料取代。业内专家认为，未来将用于半导体和光伏行业的两类材料和产品，谁也无法替代。预测一二十年后会发展成“各占半壁江山”的市场格局。
碳-碳复合材料是碳纤维增强碳基复合材料。它具有重量轻、耐烧蚀性好、抗热震性好、损伤容限高、高温强度高、可设计性强等突出特点。因此被广泛应用于航天、航空、原子能等诸多领域。而且，通过选择纤维的种类、结构、数量、基体前驱体和工艺条件，可以制备出满足特定应用要求的复合材料的性能和形状，因此其应用范围越来越广泛，越来越受到人们的重视。碳-碳复合材料的强度远大于石墨，尺寸稳定性、抗冲击性和抗热震性好，综合力学性能优于石墨。可以对物料进行提纯，使金属杂质含量控制在5ppm以下。

1.3.3太阳能电池在石墨产品中的应用市场概述
    在生产多晶硅锭的设备中，许多部件是石墨材料。特别是高纯石墨、铸锭炉加热器所用的加热材料以及所用的高纯碳毡绝缘材料，是目前多晶硅铸锭设备不可缺少的重要支撑材料。
由于铸锭炉加热器的加热温度很高(1600℃以上)，要求其加热材料不能与硅材料发生反应和污染硅材料，因此可以在真空和惰性气氛下长期使用。满足使用条件的加热器有钨、钼、非金属石墨等。钨和钼价格昂贵，加工困难，而石墨来源广泛，可以加工成各种形状。此外，石墨具有热惯性小、升温快、耐高温、抗热震性好、辐射面积大、加热效率高、基本性能稳定等特点。正因为如此，石墨已经成为铸锭炉加热器的首选加热材料。铸锭炉加热器对隔热材料有严格的要求。必须是耐高温、低密度、低导热、低蓄热、隔热效果好、低气体释放、重量轻、低膨胀系数的材料。因此，在众多耐火隔热材料中，高纯碳毡是最理想的。

    前面提到的半导体和光伏行业使用的两种石墨产品，几年前主要是从国外进口(或由mainland China外资企业提供)。但由于我国石墨产业、半导体材料产业和电子工业设备产业的共同努力，我国生产的这两类石墨套件无论是制造技术还是应用技术都有了很大的进步，市场格局也发生了很大的变化。这也为中国石墨行业在这一领域开拓新的市场提供了新的机遇。但同时也要看到，在我国大尺寸、高纯度各向同性石墨市场快速增长的同时，还有一些方面我们在这方面的制造技术还不能适应，技术还远远落后于国外先进水平。作为石墨制品微电子和光伏产业的重要基础装备材料，中国有必要不断取得技术进步。加强与半导体产业和光伏电池硅制造业的合作，进一步投资开发与之配套的高档石墨产品，是一项势在必行的重要任务。

1.3.4碳-碳纤维复合材料在半导体和光伏产业中的应用
    就石墨产品中半导体和光伏行业使用的碳石墨材料类型而言，相关行业专家认为，使用的类型可以分为三类，或者说三个发展阶段。第一类是石墨制品的成型工艺(或挤压或振动)。这种石墨产品现在在半导体和光伏行业使用的碳石墨产品中占有很小一部分。第二类是等静压生产的各向同性高纯石墨制品。目前广泛应用于半导体和光伏行业。占全球整个半导体和光伏产业用石墨产品的80%以上。第三种是碳-碳纤维复合材料。在半导体和光伏行业的应用中，它是一种可以替代石墨的新型材料和产品。