总结

• HPQ 硅（HPQ Silicon）正在与 PyroGenesis 合作开发一种新的硅制造工艺，该工艺结合了石英还原和纯化工艺。
• HPQ认为，其工艺将削减成本和碳排放，使其成为快速增长市场的首选。
• HPQ还致力于制造用于阳极添加剂的纳米硅，生产出比目前通过硅烷气体生产的产品更一致、更高质量的产品。

硅晶圆

• HPQ 硅（HPQ Silicon）（OTCQX：HPQFF） （TSXV：HPQ：CA） 正在与热创 （PyroGenesis）（PYR） （PYR：CA） 合作开发一种创新的硅制造工艺 PUREVAP，他们认为这将颠覆整个行业。本文将介绍 HPQ 的基本原理和独特的制造工艺，以确定它是否值得投资。

产品概述

总的来说，PUREVAP工艺与标准硅制造工艺（石英还原）非常相似，节省了芯片的生产成本，式芯片生产的一个重大的改变。HPQ寻求在真空中操作其炉子，结合碳热和杂质去除过程，从而提高生产效率。首先是原料。

对所需原料的改进是双重的，第一个与材料质量有关，第二个与材料数量有关。虽然硅生产通常需要高等级原料，但为了限制副反应的次数并实际生产硅，PUREVAP工艺能够利用低质量的原料。有了这种质量较低的原料，纯化步骤的集成仍然允许HPQ生产更高质量的硅产品。

这也使HPQ能够做的是使用比其他生产商能够使用的活性高得多的碳源。这种更高的反应性意味着HPQ可以使用更少的材料来获得相同的结果，使其原料（石英和煤）的尺寸仅为每1吨硅4.5 MT。作为参考，标准工艺需要6吨原料（石英，煤和木片）才能生产1吨硅。这不仅可以提高项目经济性，还可以通过限制交付原料所需的卡车数量来改善范围3的排放。

通过降低原料材料的质量和数量，HPQ 希望将原材料成本降低 50%，直接有助于将运营成本降低 20%。总体而言，HPQ预计将成为太阳能级硅产品最便宜的生产商之一，生产成本约为每公斤5-6美元。作为参考，硅的平均成本为15美元/公斤。通过降低初始资本支出，HPQ旨在在所有指标上削弱其他生产商。

HPQ 硅（HPQ Silicon）

HPQ 硅（HPQ Silicon）

虽然我已经提到HPQ希望生产出比同行更高质量的产品，但我认为这值得深入研究。该公司估计，标准电弧炉的2N+硅产量限制为40%，而HPQ预计其炉子将生产17.9%的2N+硅和90.0%的4N+硅。作为参考，2N +是至少99.5%纯度，而4N +是至少99.99%纯度。为了满足SoG标准，硅必须至少为99.9999%。

HPQ 硅（HPQ Silicon）的业务

在传统和HPQ这两种工艺之间保持不变的一件事是相当大的能耗（每公斤硅消耗的能量在12到13千瓦时之间）。这种巨大的能量需求使该过程本身产生的CO2相形见绌。但是，由于HPQ并没有声称使用更少的能源，因此在我们检查这种能源的来源之前，所声称的碳排放减少来自哪里并不明显。

魁北克省的低碳能源电网近99%由水力发电供电，是HPQ预期减排的最大贡献者。该地区对可再生能源的难以置信的依赖使其碳足迹可以忽略不计。不幸的是，中国却不能这样说。

中国生产了世界上近80%的太阳能级硅（“SoG”），这使得这种比较相当重要。虽然魁北克的电力的碳排放量可以忽略不计，但中国每千瓦时产生541克二氧化碳。正因为如此，该国的碳产量，每公斤SoG，是141公斤二氧化碳，HPQ估计自己的碳强度为5.4公斤CO2 / 公斤SoG。

碳排放

但是，一个拥有类似魁北克低碳电网的国家呢？这就是公司流程效率的影响可以帮助进一步扩大其碳优势的地方。挪威是世界第三大硅生产国，与魁北克一样，其很大一部分电力（98%）来自可再生能源。

最近，挪威的高级硅制造商REC Solar声称拥有该国所有硅生产商中最低的碳足迹。其碳强度估计为11.2千克CO2 / kg SoG。这比HPQ希望实现的要多一倍。

生产路径

尽管该过程听起来很棒，但只有当HPQ能够利用它来大规模制造高质量的硅时，它才会产生影响。高温制造和真空制造都是难以单独实施的极其困难的过程。将两者结合起来是一项令人难以置信的工程壮举。

正因为如此，HPQ有相当高的举证责任来说服投资者其过程是合法的。该验证过程的一个主要组成部分是完成中试炉，以证明该过程的可行性。第一批使用第一代PUREVAP石英还原反应器（“QRR”）的设施于2016年开始运营。

2017年，该公司能够确认使用低质量原料大规模生产99.984%（3N）纯硅的可能性。2019年，该公司展示了大规模生产4N硅的能力，也使用低质量的原料。

HPQ现在正在其第3代试点设施中，它现在相信该设施将在不到一个月的时间内开始运营。Gen 3机器的开发工作已经是一个多年的过程，将迎来一系列新的技术里程碑。在十二个月的时间里，HPQ寻求以半连续的方式运行PUREVAP QRR炉。如果测试证明成功，该公司将开始评估工作，并最终在Gen 4设施和反应堆上建造。

在转向商业应用之前，值得介绍一下PUREVAP硅纳米反应器（“SiNR”）。SiNR利用硅作为原料生产用于锂离子电池的球形纳米硅粉末和纳米线。PUREVAP SiNR反应器的工作直到2020年底才真正开始，当时该公司认为市场条件值得开发。SiNR工艺的目标是为HPQ的高质量硅增加价值，如果存在需求，则可能增加来自其他生产商的原料。

该公司于2020年底开始运营其第一个SiNR试验设施，并于2021年1月报告了亚100 nm球形硅的生产情况。这比最初对试验设施的预期要好，因为模拟已经确定目标范围在100 nm到200 nm之间。在2020年4月的下一次更新中，HPQ分享说，SiNR的吞吐量高于最初的预期。

虽然第一代试验设施的设计目标是每月生产30公斤材料，但该公司已经实现了每月50公斤的产量。随着生产率的提高，该公司现在的目标是其第二代试验工厂的500kg /月，而不是原计划的300kg /月。然而，尽管该公司在这两个关键指标上表现优异，但在另一个关键指标上却表现不佳。

理想情况下，产品应与用于制造它的原料具有相同的纯度。对于使用普瑞瓦普SiNR生产的早期批次来说，情况并非如此。幸运的是，PyroGenesis 的技术团队已经发现并纠正了这个问题。

由于对第一代SiNR工厂使用了第一代QRR试验工厂的改良炉，硅被氧气污染。PyroGenesis将其追溯到Gen 1 QRR炉中使用的耐热衬里，并进行了必要的调整以消除该问题。这些调整已于去年第四季度完成，但自1月份宣布以来尚未公布进一步的更新。

我问Tourillon先生关于SiNR计划缺乏更新的问题，他将其归因于高质量硅价格的飙升。当公司第一次启动该计划时，硅相当便宜，因此保持了相当合理的开发成本。目前的价格根本不允许这样做。因此，该公司不打算继续测试SiNR，直到它能够提供自己的材料。

商业应用和需求

传统上，硅有三个主要需求来源：太阳能电池和电子产品，铝合金和有机硅。HPQ感兴趣的是前两个，因为它们通常需要更纯净的基础硅，因此具有市场溢价。让我们先来看看铝。

铝是世界上最常用的金属之一，需求范围从飞机到厨房箔。2021年，全球铝市场价值为1481亿美元，根据联合市场研究，到2030年，铝市场将增长5.82%，达到2583亿美元。在3003铝，最流行的商业铝产品，硅占总合金的0.6%。然而，对于更多的富硅合金，类金属可以占总质量的23%。

但是，冶金硅并没有充分利用HPQ通过PUREVAP工艺所能达到的质量。为了制造利用硅作为半导体特性的太阳能电池和半导体，需要最高纯度的硅。虽然铝合金需要至少98%纯度的任何东西，但电子产品需要至少99.9%的纯度。

这种纯度水平的硅市场远远小于冶金级硅的市场，但增长是健康的。到2030年，太阳能电池板市场预计将以7.8%的复合年增长率增长，而半导体材料市场预计到2030年将以4.6%的复合年增长率增长。这种增长需要支持预测，例如麦肯锡的预测，预计到2030年半导体的市场价值将超过1万亿美元。但增长速度甚至快于需求的是价格。

在中国，冶金级硅的价格从去年的1，200美元/吨飙升至高达9，624美元/吨。这一价格飙升主要是由于世界上一些最大的生产商因能源有限而削减了高达90%的产量。太阳能级硅价格涨幅更大，自2020年6月以来上涨了400%以上。虽然冶金级硅的短缺预计将很快得到解决，但太阳能级硅的长期供应短缺可能会使价格在一段时间内保持高位。

但这有点超前于我们自己。HPQ将在相当长的一段时间内成为利基供应商（假设它可以商业化生产），因此，即使在紧张的市场中，客户获取也不是给定的。因此，由DOE等组织领导的开发北美太阳能供应链的计划对HPQ的商业成功至关重要。此类计划的动机是，就像在电动汽车供应链中一样，中国主导着太阳能制造业。

这种统治地位为像HPQ这样的公司提供了一个很好的机会，这些公司的目标是在没有任何中国控制的情况下提供上游材料的来源。正如Tourillon先生开玩笑说的那样，在屋顶上安装来自中国的太阳能电池板，对环境的好处就像将柴油发电机绑在屋顶上一样好。现在，显然这两者并不真正等同，但你可以看到他来自哪里。将生产从中国转移出去将大大减少太阳能电池板制造产生的碳，甚至可能更重要的是，提高供应链的安全性。

在太阳能行业之外，HPQ一直在寻求直接与潜在客户建立联系。该公司在最初表达兴趣后不到一个月就收到了汽车客户的第一份纳米硅粉订单。此公告于2020年10月发布，HPQ尚未能够实现它。更新的SiNR Gen 1.5设计应该允许该公司这样做，但是，如前所述，HPQ目前不得不暂停SiNR计划。无论如何，从主要汽车客户处订购产品进行样品评估对于HPQ来说是一个相当重要的步骤。

考虑到这一点，让我们回到关于硅在锂电池中的地位的讨论。HPQ喜欢使用Roskill预测，该预测预计到2030年，高达30%的阳极活性材料将是硅。但这可能有点误导，因为似乎大多数分析师，包括Roskill本身，预计平均利用率将接近5%。

罗斯基尔的市场估计是，到2030年，纳米硅的需求量将达到20万吨。由于大多数预测到2030年石墨阳极需求量将达到4，000，000吨，罗斯基尔似乎同意平均阳极将含有约5%的质量硅。这是一个巨大的市场，特别是考虑到它今天几乎不存在，并且可能代表HPQ的巨大市场机会。

风险评估

在第二季度末，HPQ拥有495万美元的现金和另外379，000美元的有价证券。除了该公司出售其剩余石英勘探物业而收到的229，000美元外，该公司在过去一个季度中没有筹集任何资金。这不是一笔疯狂的钱，但考虑到该公司目前每年291.2万美元的资本消耗率和Gen 3反应堆计划的212万美元预算，它应该足以让该公司实现一些重要的里程碑。

然而，股东应该期望公司筹集更多的资金，以有机会实现其目标。建设第一座商业工厂将耗资超过3000万美元，Tourillon先生预计将在未来三到四年内筹集到这笔资金。虽然这听起来像是一项艰巨的任务，但图里永先生认为，最大的融资挑战实际上已经过去了。

为早期的研发工作提供资金，使项目启动，是一场极端艰苦的战斗，HPQ能够通过散户投资者基础提供资金。HPQ的下一轮融资将针对机构基础，使用来自Gen 3反应堆的数据来证明实现的价值。虽然这听起来有点乐观，但该公司已经与那些有能力提供帮助的人建立了牢固的关系。

该公司已经从两个加拿大机构获得了一些财政支持，以验证其纳米硅颗粒的商业可行性，魁北克政府持有HPQ总股权的9.9%。在传统金融机构中，Tourillon先生预计其下一轮融资将遏制政府进一步的兴趣，这可能会在增加HPQ获得某些优先考虑北美供应链的项目方面发挥作用。无论如何，投资者应该预计未来会被稀释。

投资者面临的另一个严肃考虑因素是HPQ是否真的能够实现其目标。PyroGenesis团队面临的技术挑战不应被低估，尽管在缩小规模的情况下取得了成功，但不能保证商业上的成功。事实上，有些人甚至可能争辩说这是不可能做到的。

但是，当美国海军与PyroGenesis签订合同以开发PAWDS废物管理系统时，也出现了同样的论点。然而，它现在被指定用于杰拉尔德R.福特级超级航母的建造。虽然这绝不能保证未来的成功，但它确实说明了PUREVAP流程背后的团队的技术能力。

然而，即使假设该公司能够实现商业生产，也不能保证它能够满足其预期的成本降低。当然，所需原料的质量和数量的降低是降低OPEX的一个相当强大的来源，但是HPQ缺乏经验的团队需要多长时间才能优化运营？将纯化整合到石英还原步骤中限制了所需的设备数量，但该公司尚未签订设备供应协议。虽然在这些不同层面上削弱竞争对手并不是HPQ成功不可或缺的一部分，但考虑到市场的实力和固有的二氧化碳减排，这是价值主张中内置的东西，因此是需要认识到的东西。

不幸的是，即使是成功也会带来风险。如果HPQ成功地将PUREVAP工艺商业化，它可能被迫与其他有更多资金可花的公司竞争。虽然Tourillon先生认为该公司已经获得了先发优势，但值得一看的是该公司能够反击的程度。

其武库中最关键的武器是其专利。到目前为止，HPQ已获得其PUREVAP石英还原反应器的美国专利。该专利于今年早些时候获得批准，Tourillon先生评论说，它标志着自1899年以来硅制造领域唯一重要的工艺创新。该专利保护了 HPQ 作为唯一一家能够一步生产高纯度硅（从 99.5% 到 99.99%）的公司的权利。它还阻止了其他公司遵循相同的基本设计，即真空电弧炉。

2020年底，HPQ硅片公司提交了SiNR设计和产品的临时专利申请。假设第二项专利获得批准，这两项专利为HPQ提供了重要的保护，以防止其他公司试图复制其流程。这包括所有其他好处，除了更高的质量之外，这些过程还实现了。

所有这些都使HPQ成为潜在的收购目标，这是该公司计划的目标。如果提出令人信服的要约，PyroGenesis将放弃其对PUREVAP反应堆收入来源的10%特许权使用费，以换取HPQ的同等股权。火塑目前持有HPQ 12.5%的股份。这简化了收购过程，或者，如果HPQ最终决定要向更大的生产商授权，这也使这成为可能。

商业案例

随着市场的蓬勃发展，如果HPQ能够成功地将PUREVAP工艺商业化，那么它有很大的机会。但重要的是要了解HPQ可以在多大程度上利用这个机会。同样，假设该过程有效，最大的限制因素是现金。

利用高度保守的成本估算为每2，500吨产能4500万美元（比Tourillon先生的初步估计高50%），运营成本为6美元/公斤，销售价格为35美元/公斤，我们可以在这里开始了解HPQ的潜力。在这些参数下，每个年产量2，500t的设施每年将产生7250万美元的毛利润。考虑到《火焰创世纪》的版税，这一数字降至6375万美元。

虽然许多硅业高管，如图里永，认为35美元/公斤是一个公平的长期价格，但我也可以尊重一些投资者，他们认为这个估计过于激进，不能依赖。但是，如果我们考虑15美元/公斤的平均生产成本，那么提出17美元/公斤的市场底部似乎是合理的。如果价格远低于这一点，一些生产商将减产，从而降低总体供应，并将价格提高到有利可图的水平。假设每公斤17美元，在其他条件相同的情况下，年产量2，500t的设施的毛利润将为2750万美元。考虑到《火焰创世纪》的版税，这一数字降至2325万美元。

即使在这种较低的价格假设下，在高度保守的资本支出估计下，投资回收期也仅为1.64年（不包括特许权使用费）。然而，一个更强劲的市场进一步改善了这一点。在长期价格假设为35美元/公斤的情况下，投资回收期降至一年以下，仅为0.62（不包括特许权使用费）。

那么，讨论这些投资回收期有什么意义呢？理想情况下，通过向债权人提供有吸引力的投资条款，HPQ可以通过更典型的融资途径加速其早期增长。但即使没有外部融资，这些现金流看起来也足够强劲，足以支持相当快的增长。

随着公司的发展，它将从太阳能级硅扩展其产品套件。从中期来看，这意味着生产用于具有SiNR的阳极的粉末化硅。粉末化的电池级硅比SoG更溢价，为60美元/千克。

投资者要点

看，未来几年肯定会有一些问题。我的意思是，研发什么时候完全像预期的那样发展？我相信，当真正开始商业生产时，会有一个学习曲线。但考虑到HPQ目前的估值为6635万美元。如果公司实现其目标，我相信它将在十年内达到中等规模。

但你是通过承担风险来为这个上行付出代价的。很多。对于那些担心PUREVAP是哑弹的人来说，也许值得等待第3代试点设施首先开始运营。虽然你会牺牲一些好处，但也许为了内心的平静，这是值得的。就个人而言，我已经开始平均进入公司。我已经启动了一个小职位，并将根据进度更新进行添加。管理层给人的印象是商业头脑，PyroGenesis的技术团队很强大。

现在归结为您的风险偏好是什么。与生态波浪能（WAVE）类似，我认为HPQ硅片处于“风险投资”阶段，潜在的上升空间相当大，但仍有很多东西需要证明。对于可以接受这种风险，但可能正在等待更好的切入点的投资者，不要等待太久。

Gen 3工厂的运营将在不到一个月的时间内开始，这可能有助于定期更新进度，并可能恢复SiNR测试计划。同样，在公司在第3代设施实现重要里程碑之前进行投资本身就风险更大，我只为那些对这个提议感兴趣但正在等待进入的投资者提供这一点。