青海碳化硅衬底项目实施方案(范文).docx
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1、泓域咨询/青海碳化硅衬底项目实施方案目录第一章 项目建设背景、必要性6一、 碳化硅半导体行业的战略意义6二、 宽禁带半导体材料简介7三、 碳化硅衬底类型9四、 增强创新基础能力。9五、 激发各类市场主体活力10第二章 市场分析11一、 行业发展态势及面临的机遇11二、 碳化硅材料产业链13三、 面临的挑战19第三章 绪论21一、 项目名称及项目单位21二、 项目建设地点21三、 可行性研究范围21四、 编制依据和技术原则22五、 建设背景、规模23六、 项目建设进度24七、 环境影响24八、 建设投资估算24九、 项目主要技术经济指标25主要经济指标一览表25十、 主要结论及建议27第四章 产
2、品规划方案28一、 建设规模及主要建设内容28二、 产品规划方案及生产纲领28产品规划方案一览表28第五章 选址方案分析30一、 项目选址原则30二、 建设区基本情况30三、 推动优势产业全产业链发展33四、 项目选址综合评价34第六章 运营模式35一、 公司经营宗旨35二、 公司的目标、主要职责35三、 各部门职责及权限36四、 财务会计制度39第七章 发展规划分析45一、 公司发展规划45二、 保障措施46第八章 项目节能方案49一、 项目节能概述49二、 能源消费种类和数量分析50能耗分析一览表51三、 项目节能措施51四、 节能综合评价52第九章 建设进度分析54一、 项目进度安排54
3、项目实施进度计划一览表54二、 项目实施保障措施55第十章 组织机构管理56一、 人力资源配置56劳动定员一览表56二、 员工技能培训56第十一章 原辅材料及成品分析59一、 项目建设期原辅材料供应情况59二、 项目运营期原辅材料供应及质量管理59第十二章 投资方案61一、 投资估算的依据和说明61二、 建设投资估算62建设投资估算表66三、 建设期利息66建设期利息估算表66固定资产投资估算表68四、 流动资金68流动资金估算表69五、 项目总投资70总投资及构成一览表70六、 资金筹措与投资计划71项目投资计划与资金筹措一览表71第十三章 经济收益分析73一、 基本假设及基础参数选取73二
4、、 经济评价财务测算73营业收入、税金及附加和增值税估算表73综合总成本费用估算表75利润及利润分配表77三、 项目盈利能力分析77项目投资现金流量表79四、 财务生存能力分析80五、 偿债能力分析81借款还本付息计划表82六、 经济评价结论82第十四章 项目风险评估84一、 项目风险分析84二、 项目风险对策86第十五章 项目总结分析88第十六章 附表附件90建设投资估算表90建设期利息估算表90固定资产投资估算表91流动资金估算表92总投资及构成一览表93项目投资计划与资金筹措一览表94营业收入、税金及附加和增值税估算表95综合总成本费用估算表96固定资产折旧费估算表97无形资产和其他资产
5、摊销估算表98利润及利润分配表98项目投资现金流量表99第一章 项目建设背景、必要性一、 碳化硅半导体行业的战略意义碳化硅衬底是新近发展的宽禁带半导体的核心材料,以其制作的器件具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射等特点,具有开关速度快、效率高的优势,可大幅降低产品功耗、提高能量转换效率并减小产品体积。目前,碳化硅半导体主要应用于以5G通信、国防军工、航空航天为代表的射频领域和以新能源汽车、“新基建”为代表的电力电子领域,在民用、军用领域均具有明确且可观的市场前景。同时,我国“十四五”规划已将碳化硅半导体纳入重点支持领域,随着国家“新基建”战略的实施,碳化硅半导体将在5G基站建设、特高压、城
6、际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心等新基建领域发挥重要作用。因此,以碳化硅为代表的宽禁带半导体是面向经济主战场、面向国家重大需求的战略性行业。全球宽禁带半导体行业目前总体处于发展初期阶段,相比硅和砷化镓等半导体而言,在宽禁带半导体领域我国和国际巨头公司之间的整体技术差距相对较小。另外,由于宽禁带半导体的下游工艺制程具有更高的包容性和宽容度,下游制造环节对设备的要求相对较低,投资额相对较小,制约宽禁带半导体行业快速发展的关键之一在上游材料端。因此,我国若能在宽禁带半导体行业上游衬底材料行业实现突破,将有望在半导体行业实现换道超车。二、 宽禁带半导体材料简介常见的半导体材料包括
7、硅(Si)、锗(Ge)等元素半导体及砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等化合物半导体材料。从被研究和规模化应用的时间先后顺序来看,上述半导体材料被业内通俗地划分为三代。第一代半导体材料以硅和锗等元素半导体为代表,其典型应用是集成电路,主要应用于低压、低频、低功率的晶体管和探测器中。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料,90%以上的半导体产品是用硅基材料制作的。第二代半导体材料是以砷化镓为代表,砷化镓材料的电子迁移率约是硅的6倍,具有直接带隙,故其器件相对硅基器件具有高频、高速的光电性能,因此被广泛应用于光电子和微电子领域,是制作半导体发光二极管和通信器件的关键
8、衬底材料。第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料,与前两代半导体材料相比,第三代半导体材料禁带宽度大,具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势,因此采用第三代半导体材料制备的半导体器件不仅能在更高的温度下稳定运行,适用于高电压、高频率场景,此外,还能以较少的电能消耗,获得更高的运行能力。值得注意的是,前述三代半导体材料各有利弊,并无绝对的替代关系,而是在特定的应用场景中存在各自的比较优势。1、碳化硅根据中国战略性新兴产业:新材料(第三代半导体材料),与硅相比,碳化硅拥有更为优越的电气特性:耐高压:击穿电场强度大,是硅的10倍,用碳化硅制备器件可以极大地
9、提高耐压容量、工作频率和电流密度,并大大降低器件的导通损耗。耐高温:半导体器件在较高的温度下,会产生载流子的本征激发现象,造成器件失效。禁带宽度越大,器件的极限工作温度越高。碳化硅的禁带接近硅的3倍,可以保证碳化硅器件在高温条件下工作的可靠性。硅器件的极限工作温度一般不能超过300,而碳化硅器件的极限工作温度可以达到600以上。同时,碳化硅的热导率比硅更高,高热导率有助于碳化硅器件的散热,在同样的输出功率下保持更低的温度,碳化硅器件也因此对散热的设计要求更低,有助于实现设备的小型化。实现高频的性能:碳化硅的饱和电子漂移速率大,是硅的2倍,这决定了碳化硅器件可以实现更高的工作频率和更高的功率密度
10、。基于这些优良的特性,碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底,可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求,已应用于射频器件及功率器件。2、氮化镓氮化镓具有宽禁带、高电子漂移速度、高热导率、耐高电压、耐高温、抗腐蚀、耐辐照等突出优点。氮化镓器件已有众多应用:在光电子器件领域,氮化镓器件作为LED照明光源已广泛应用,还可制备成氮化镓基激光器;在微波射频器件方面,氮化镓器件可用于有源相控阵雷达、无线电通信、基站、卫星等军事或者民用领域;氮化镓也可用于功率器件,其比传统器件具有更低的电源损耗。三、 碳化硅衬底类型衬底电学性能决定了下游芯片功能与性能的优劣,为使材料能满足不同芯片的功能要求,需要制备
11、电学性能不同的碳化硅衬底。按照电学性能的不同,碳化硅衬底可分为两类:根据工信部发布的重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版),一类是具有高电阻率(电阻率105cm)的半绝缘型碳化硅衬底,另一类是低电阻率(电阻率区间为1530mcm)的导电型碳化硅衬底。四、 增强创新基础能力。加快重大科技创新载体建设,构建重点领域完整创新链,提升科技创新综合实力。优化整合省级重点实验室和工程技术研究中心。支持企业在省外建设科研基地。增强基础研究保障能力,打造冷湖世界级天文观测基地,推动申报建设黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略实验室,积极推进干热岩资源开发利用科技创新平台建设。强化企业创新主体地位
12、,实施高新技术企业、科技型企业和科技小巨人企业培育计划,培育青海科技创新专板企业,加大对科技型初创企业扶持力度,支持企业牵头组建创新联合体。开展军民融合科技创新示范基地建设,推动军民两用优势技术产业化。五、 激发各类市场主体活力加大政策支持力度,促进大企业竞争力跃升、中小微企业茁壮成长、创新型企业快速涌现,为经济发展积蓄基本力量。健全国有企业法人治理结构和经营机制,做优做强国有资本。滚动实施千家中小微企业培育工程,培育提升制造业“小巨人”和“单项冠军”企业。优化民营经济、外商投资企业发展的市场环境,健全非常规状态下企业稳定发展保障机制。增强金融服务实体经济能力,建立财政金融协同配合机制,完善民
13、营企业融资增信支持体系和直接融资支持制度,加大民营企业引导资金支持力度。建立新型政商关系负面清单和包容审慎机制。全面依法平等保护民营经济产权和企业家合法权益,建立企业家参与涉企政策制定机制和常态化政企沟通联系机制。弘扬企业家精神,培育壮大企业家队伍。第二章 市场分析一、 行业发展态势及面临的机遇1、碳化硅市场需求旺盛,全球迎来扩产潮随着碳化硅器件在5G通信、电动汽车、光伏新能源、轨道交通、智能电网等行业的应用,碳化硅器件市场需求迅速增长,全球碳化硅行业呈现产能供给不足的情况。为了保证衬底供给,满足以电动汽车为代表的客户未来的增长需求,各大厂商纷纷开始扩产。据CASAResearch整理,201
14、9年有6家国际巨头宣布了12项扩产,主要为衬底产能的扩张,其中最大的项目为科锐公司投资近10亿美元的扩产计划,分别在北卡罗来纳州和纽约州建造全新的可满足车规级标准的8英寸功率和射频衬底制造工厂。随着下游市场的超预期发展,产业链的景气程度有望持续向好,碳化硅衬底产业也将直接受益于行业发展。2、碳化硅器件成本降低,行业应用的替代前景向好2019年是碳化硅产业快速发展的关键年份。与同类硅基产品相比,虽然碳化硅基器件价格仍然较高,但是由于其优越的性能及价格持续走低,其综合成本优势逐渐显现,客户认可度持续提高。行业正在通过多种措施降低碳化硅器件成本:在衬底方面,通过增大碳化硅衬底尺寸、升级制备技术、扩大
15、衬底产能等,共同推动碳化硅衬底成本的降低;在制造方面,随着市场的开启,各大器件供应商扩产制造,随着规模扩大和制造技术不断成熟,也带来制造成本的降低;在市场方面,主要的产品供应商与大客户通过签订长期合作合同对市场进行锁定,供需双方共同推进市场渗透并形成良性循环。未来碳化硅器件的价格有望持续下降,其行业应用将快速发展。3、国外对宽禁带半导体实行严格的技术保护,自主可控势在必行由于宽禁带半导体的军事用途使得国外对中国实行技术禁运和封锁,国内碳化硅产业的持续发展对核心技术国产自主化、实现供应链安全可控提出了迫切的需求。自主可控趋势加速了宽禁带半导体器件的国产化替代进程,为宽禁带半导体行业带来了发展新机
16、遇。在宽禁带半导体领域,下游应用企业已在调整供应链,支持国内企业。数家国内宽禁带半导体企业的上中游产品陆续获得了下游用户验证机会,进入了多个关键厂商供应链,逐步开始了以销促产的良性发展。4、积极的宽禁带半导体产业政策近年来从国家到地方相继制定了一系列产业政策来推动宽禁带半导体产业的发展。2020年8月,国务院印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策,提出聚焦高端芯片、集成电路装备等关键核心技术研发,在新一代半导体技术等领域推动各类创新平台建设;2021年3月,十三届全国人大四次会议通过的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要,提出要大力发展碳化
17、硅、氮化镓等宽禁带半导体产业。此外,上海、广东、湖南、山东等多省市均出台了相关政策支持碳化硅等半导体产业发展。我国宽禁带半导体行业迎来了前所未有的发展契机,有助于我国宽禁带半导体行业技术水平的提高和规模的快速发展。二、 碳化硅材料产业链1、下游产业链情况以碳化硅材料为衬底的产业链主要包括碳化硅衬底材料的制备、外延层的生长、器件制造以及下游应用市场。在碳化硅衬底上,主要使用化学气相沉积法(CVD法)在衬底表面生成所需的薄膜材料,即形成外延片,进一步制成器件。(1)半绝缘型碳化硅衬底半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件。通过在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层,制得碳化硅基氮化镓外延片
18、,可进一步制成氮化镓射频器件。(2)导电型碳化硅衬底导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件。与传统硅功率器件制作工艺不同,碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅衬底上,需在导电型衬底上生长碳化硅外延层得到碳化硅外延片,并在外延层上制造各类功率器件。2、半绝缘型碳化硅衬底在射频器件上的应用(1)主要应用情况及其优势射频器件在无线通讯中扮演信号转换的角色,是无线通信设备的基础性零部件,主要包括功率放大器、滤波器、开关、低噪声放大器、双工器等。半绝缘型碳化硅衬底制备的氮化镓射频器件主要为面向通信基站以及雷达应用的功率放大器。目前主流的射频器件有砷化镓、硅基LDMOS、碳化硅基氮化镓等不同类型。根据Ana
19、logDialogue,砷化镓器件已在功率放大器上得到广泛应用;硅基LDMOS器件也已在通讯领域应用多年,但其主要应用于小于4GHz的低频率领域;碳化硅基氮化镓射频器件具有良好的导热性能、高频率、高功率等优势,有望开启其广泛应用。氮化镓射频器件是迄今为止最为理想的微波射频器件,因此成为4G/5G移动通讯系统、新一代有源相控阵雷达等系统的核心微波射频器件。氮化镓射频器件正在取代LDMOS在通信宏基站、雷达及其他宽带领域的应用。随着信息技术产业对数据流量、更高工作频率和带宽等需求的不断增长,氮化镓器件在基站中应用越来越广泛。根据Yole预测,至2025年,功率在3W以上的射频器件市场中,砷化镓器件
20、市场份额基本维持不变的情况下,氮化镓射频器件有望替代大部分硅基LDMOS份额,占据射频器件市场约50%的份额。目前,氮化镓射频器件主要基于碳化硅、硅等异质衬底外延材料制备的,并在未来一段时期也是主要选择。相比较硅基氮化镓,碳化硅基氮化镓外延主要优势在其材料缺陷和位错密度低。碳化硅基氮化镓材料外延生长技术相对成熟,且碳化硅衬底导热性好,适合于大功率应用,同时衬底电阻率高降低了射频损耗,因此碳化硅基氮化镓射频器件成为目前市场的主流。根据Yole报告,90%左右的氮化镓射频器件采用碳化硅衬底制备。(2)主要应用领域的发展情况碳化硅基氮化镓射频器件已成功应用于众多领域,以无线通信基础设施和国防应用为主
21、。无线通信基础设施方面,5G具有大容量、低时延、低功耗、高可靠性等特点,要求射频器件拥有更高的线性和更高的效率。相比砷化镓和硅基LDMOS射频器件,以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件同时具有碳化硅良好的导热性能和氮化镓在高频段下大功率射频输出的优势,能够提供下一代高频电信网络所需要的功率和效能,成为5G基站功率放大器的主流选择。在国防军工领域,碳化硅基氮化镓射频器件已经代替了大部分砷化镓和部分硅基LDMOS器件,占据了大部分市场。对于需要高频高输出的卫星通信应用,氮化镓器件也有望逐步取代砷化镓的解决方案。根据Yole报告,随着通信基础建设和军事应用的需求发展,全球氮化镓射频器件市场规模将持续增长,
22、预计从2019年的7.4亿美元增长至2025年的20亿美元,期间年均复合增长率达到18%。半绝缘型碳化硅衬底的需求量有望因此获益而持续增长。3、导电型碳化硅衬底在功率器件上的应用(1)主要应用情况及其优势功率器件又被称为电力电子器件,是构成电力电子变换装置的核心器件。功率器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。相同规格的碳化硅基MOSFET与硅基MOSFET相比,其尺寸可大幅减小至原来的1/10,导通电阻可至少降低至原来的1/100。相同规格的碳化硅基MOSFET较硅基IGBT的总能量损耗可大大降低70%。碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独
23、特优势,将极大地提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率,对高效能源转换领域产生重大而深远的影响,主要应用领域有电动汽车/充电桩、光伏新能源、轨道交通、智能电网等。(2)主要应用领域的发展情况电动汽车行业是未来市场空间巨大的新兴市场,全球范围内新能源车的普及趋势明朗。随着电动汽车的发展,对功率半导体器件需求量日益增加,成为功率半导体器件新的经济增长点。得益于碳化硅功率器件的高可靠性及高效率特性,在车载级的电机驱动器、OBC及DC/DC部分,碳化硅器件的使用已经比较普遍。对于非车载充电桩产品,由于成本的原因,目前使用比例还相对较低,但部分厂商已开始利用碳化硅器件的优势,通过降低冷却等系统的整体成本
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