实现超纯净电子化学品高效绿色生产——记技术发明一等奖芯片用超纯净电子化学品高效、绿色制造技术 　　

　　我国现有电子化学品1000多种。高纯电子化学品通常用于半导体、显示器等高科技产业，是电子工业、信息产业和新能源产业等高技术产业的基础材料之一。其中，芯片用超纯净电子化学品的分离纯化是世界公认的技术难题。由北京化工大学等7家单位共同完成的“芯片用超纯净电子化学品高效、绿色制造技术”项目，实现了超纯净电子化学品高效绿色生产，为打破国外在芯片、半导体材料等领域的技术壁垒做出突出贡献。该项目也因此于日前获得2023年度中国石油和化学工业联合会科学技术奖技术发明一等奖。

　　核心元件与关键装备自主开发

　　高纯化学品的纯度对芯片制造有重大影响。与国外相比，我国高纯电子化学品产业起步较晚，当前面临若干“卡脖子”问题，主要包括理论基础研究不足、工艺流程不够优化、关键技术装备存在短板等。

　　项目团队开发了用于超纯净电子化学品高效、绿色提纯的系列核心元件及关键装备技术，特别是发明了用于精密分离的传质面积大、湍流强度高的超高效分离散装填料。这对打破国外在芯片、半导体材料等领域的垄断具有重要意义。

　　“我们发明的超高效分离散装填料，具有优良的传质效果，分离效率比国际先进的压延孔环填料高出55%;发明的‘环绕型’高效丝网除雾器，达到了压降低、通量大、除雾效率高的效果;创建了环壁面波纹角组、双隔片原创结构、伞形喇叭口结构和多层丝网或多孔薄板结构四大创新性结构。多项技术成果的呈现，体现出我们推进芯片用超纯净电子化学品高效、绿色制造的决心。”项目负责人、中国化工学会高纯化学品工艺与装备专委会主任委员、北京化工大学教授李群生表示。

　　联合提纯与热耦节能应用效果佳

　　精馏技术是电子化学品分离提纯的关键技术。加强精馏过程高效节能技术的开发应用，能够降低大部分的能量损耗，提升物质分离的质量和效率，促进化工行业稳定长远发展。

　　李群生介绍说，项目团队发明了精馏与其他分离过程联合提纯技术及热耦节能技术。他们通过大量基础实验，提出将多种分离技术手段有机结合的优化方法，实现了高效、绿色生产，产品质量、能耗等显著优于国际先进技术。

　　同时，项目团队将该技术与热集成等精馏节能技术联用，在耦合精馏、结晶等工艺基础上，完成了热集成工作，能耗比国内外已有的精馏技术下降37%，节约了大量能源，降低了运行成本。

　　系列反应技术发明解产业所需

　　据李群生介绍，该技术用于新一代硅基材料、系列湿电子化学品、芯片用稀土元素和系列电子特气，产品纯度和能耗显著优于国内外先进技术水平。例如，该技术在安徽亚格盛应用，生产出纯度达99.9999%的乙硅烷，质量优于国际先进的美国公司产品，已稳定供应日本东芝、中芯国际、长江存储等国内外芯片公司，解决了我国新型硅基材料“卡脖子”难题。

　　应用该技术生产的电子级高阶硅烷，金属杂质总含量、品质优于国外先进公司产品;有效降低了成本，实现了增产和提质的目标;产品品质极大提升、能耗与成本降低，提高了经济效益。

　　该技术成果已在全国22家企业的122个项目中成功应用，近3年累计新增经济效益24.6亿元，节能标煤9.2万吨，减少二氧化碳排放23.9万吨。

　　谈及未来，李群生表示，项目团队将基于已有技术，与更多的企业加强合作，继续开发高效分离技术和绿色制造技术，推动我国芯片用超纯净电子化学品继续向前发展。