天津碳化硅器件项目可行性研究报告(模板参考).docx
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1、泓域咨询/天津碳化硅器件项目可行性研究报告天津碳化硅器件项目可行性研究报告xxx有限公司目录第一章 项目背景、必要性8一、 SiC材料:产业链核心环节,国内外厂商积极布局8二、 衬底:碳化硅产业链最关键环节,技术壁垒较高8三、 光伏:SiC光伏逆变器性能提升显著,广泛应用未来可期10四、 推进重点领域一体化发展11五、 着力培育战略科技力量12第二章 市场预测13一、 SiC器件与传统产品价差持续收窄,具备经济效益指日可待13二、 OBC:SiC助力实现效率提升、轻量化及系统成本降低14第三章 项目总论16一、 项目名称及投资人16二、 编制原则16三、 编制依据17四、 编制范围及内容17五
2、、 项目建设背景17六、 结论分析19主要经济指标一览表21第四章 项目选址分析24一、 项目选址原则24二、 建设区基本情况24三、 提升企业技术创新能力26四、 加快构筑现代产业体系,推动构建新发展格局26五、 项目选址综合评价28第五章 产品规划方案29一、 建设规模及主要建设内容29二、 产品规划方案及生产纲领29产品规划方案一览表29第六章 SWOT分析31一、 优势分析(S)31二、 劣势分析(W)33三、 机会分析(O)33四、 威胁分析(T)34第七章 发展规划40一、 公司发展规划40二、 保障措施41第八章 运营模式分析44一、 公司经营宗旨44二、 公司的目标、主要职责4
3、4三、 各部门职责及权限45四、 财务会计制度48第九章 工艺技术及设备选型54一、 企业技术研发分析54二、 项目技术工艺分析57三、 质量管理58四、 设备选型方案59主要设备购置一览表60第十章 项目节能方案61一、 项目节能概述61二、 能源消费种类和数量分析62能耗分析一览表63三、 项目节能措施63四、 节能综合评价66第十一章 环境保护方案67一、 编制依据67二、 环境影响合理性分析68三、 建设期大气环境影响分析68四、 建设期水环境影响分析70五、 建设期固体废弃物环境影响分析70六、 建设期声环境影响分析70七、 建设期生态环境影响分析71八、 清洁生产71九、 环境管理
4、分析72十、 环境影响结论73十一、 环境影响建议74第十二章 进度实施计划75一、 项目进度安排75项目实施进度计划一览表75二、 项目实施保障措施76第十三章 投资计划方案77一、 投资估算的依据和说明77二、 建设投资估算78建设投资估算表82三、 建设期利息82建设期利息估算表82固定资产投资估算表84四、 流动资金84流动资金估算表85五、 项目总投资86总投资及构成一览表86六、 资金筹措与投资计划87项目投资计划与资金筹措一览表87第十四章 经济收益分析89一、 基本假设及基础参数选取89二、 经济评价财务测算89营业收入、税金及附加和增值税估算表89综合总成本费用估算表91利润
5、及利润分配表93三、 项目盈利能力分析93项目投资现金流量表95四、 财务生存能力分析96五、 偿债能力分析97借款还本付息计划表98六、 经济评价结论98第十五章 风险防范100一、 项目风险分析100二、 项目风险对策102第十六章 项目招标、投标分析104一、 项目招标依据104二、 项目招标范围104三、 招标要求105四、 招标组织方式107五、 招标信息发布107第十七章 总结评价说明109第十八章 附表111营业收入、税金及附加和增值税估算表111综合总成本费用估算表111固定资产折旧费估算表112无形资产和其他资产摊销估算表113利润及利润分配表114项目投资现金流量表115借
6、款还本付息计划表116建设投资估算表117建设投资估算表117建设期利息估算表118固定资产投资估算表119流动资金估算表120总投资及构成一览表121项目投资计划与资金筹措一览表122第一章 项目背景、必要性一、 SiC材料:产业链核心环节,国内外厂商积极布局相比于Si,SiC衬底和外延为制造产业链核心环节,合计价值量占比超60%。在传统硅基器件制造过程中,需要在硅片基础上进行氧化、涂层、曝光、光刻、刻蚀、清洗等多个前道处理步骤,从而产生更高附加值。SiC材料则仅用于分立器件制造,其前端工艺难度不大,而衬底和外延需在高温、高压环境中生成,生长速度缓慢,为关键技术难点,占据产业链主要价值量。据
7、CASAResearch数据显示,在传统硅基器件中,硅片前道处理附加价值量达到80%,衬底和外延环节仅占11%;而在碳化硅器件的成本构成中,衬底和外延占比分别为50%和25%,合计达到75%,为产业链中价值量最高环节。此外,衬底和外延质量对器件性能优劣起至关重要作用,提升其良率为碳化硅器件制备主要攻克目标。二、 衬底:碳化硅产业链最关键环节,技术壁垒较高碳化硅衬底应用逐步成熟,主要分为导电型碳化硅衬底和半绝缘型碳化硅衬底。据工信部发布重点新材料首批次应用示范指导目录(2021年版),碳化硅衬底可分为两类,一类是具有高电阻率(电阻率105cm)的半绝缘型碳化硅衬底,经GaN外延生长可制成射频器件
8、。半绝缘型碳化硅衬底的制备过程追求“绝对纯净”,去除晶体中的各种杂质对实现碳化硅晶体本征高电阻率十分重要。另一类为低电阻率(电阻率1530mcm)的导电型碳化硅衬底,经SiC外延生长可进一步制成SiC二极管、SiCMOSFET等功率器件。导电型碳化硅衬底以良好导电性为追求目标,在PVT法下,相较半绝缘型衬底其生产难度更低,但在生产过程中,电阻率易发生分布不均情况,仍需更好扩径及掺杂控制技术。国产碳化硅衬底质量在部分参数上比肩国际龙头,但在单晶性能一致性、成品率、成本等方面仍存在不小差距。评估碳化硅衬底产品质量的核心参数主要有直径、微管密度、多型面积、电阻率范围、总厚度变化、弯曲度、翘曲度、表面
9、粗糙度等。通过比较国产碳化硅企业与海外龙头企业的产品技术参数,可以发现在产品直径、总厚度变化、电阻率、表面粗糙度等多项指标上国产4英寸和6英寸碳化硅衬底与海外厂商产品基本相同。制备器件中微管的存在可能导致器件过高的漏电流甚至器件击穿,各厂商都在致力于未来降低微管密度,部分龙头碳化硅企业如II-VI可将4-6寸产品的微管密度稳定控制在0.1cm-2以下,国内厂商的产品微管密度基本在0.5-5cm-2,存在差距。同时,国内公司在单晶性能一致性、成品率、成本等单晶质量指标方面仍存在较大差距。未来随着大尺寸产品的研发生产和中小尺寸碳化硅生产技艺的不断成熟,预计国产碳化硅产品种类不断丰富,产品质量将比肩
10、国际龙头企业。国内外厂商大规模扩产,但国内有效产能不足致中短期仍将维持供不应求目前全球碳化硅材料行业处于加速扩产、跑马圈地的阶段,海内外厂商均加速扩产,但应避免重复建设的问题,造成产能无序扩张。本土企业持续加大衬底投入迈进扩产步伐,投资金额超240亿元、规划年产能超420万片。中国企业呈现小而散的局面,综合Yole等第三方机构数据,2020年国内碳化硅衬底龙头厂商山东天岳和天科合达在全球市场份额合计约为8%。但受电动车、光伏等下游应用驱动,我国本土企业也开始紧追国际厂商步伐,积极投资扩产以实现衬底供应国产化。根据统计,截至21年底国内厂商对衬底环节的投资超过240亿元,规划产能超过420万片/
11、年(等效6寸),对比CASA的数据,2020年底国内衬底产能仅为25.8万片/年(等效6寸)。国内目前仅山东天岳、天科合达、三安光电、世纪金光、同光晶体、中电科材料、中科钢研等具备量产能力,且以4寸衬底为主。虽然国内企业大幅扩产,但受衬底良率及质量等因素影响,实际产能或严重不足。三、 光伏:SiC光伏逆变器性能提升显著,广泛应用未来可期基于硅基器件的传统逆变器成本约占光伏发电系统10%,却是系统能量损耗的主要来源之一。使用SiCMOSFET功率模块的光伏逆变器,其转换效率可从98.8%提升至99%以上,能量损耗降低8%,相同条件下输出功率提升27%,推动发电系统在体积、寿命及成本上实现重要突破
12、。英飞凌最早于2012年推出CoolSiC系列产品应用于光伏逆变器,2020年以来,西门子、安森美等众多厂商陆续推出相关产品,碳化硅光伏逆变器应用进一步推广。据CASA数据,2020年光伏逆变器中碳化硅器件渗透率为10%,预计2025年将增长至50%。高效、高功率密度、高可靠和低成本为光伏逆变器未来发展趋势,SiC器件有望迎来广阔增量空间。四、 推进重点领域一体化发展构建现代化综合交通运输体系,深化区域港口群、机场群协作,完善开放互联的区域公路网络,持续打造“轨道上的京津冀”,基本形成京津雄半小时通勤圈、主要城市12小时交通圈。发挥京津冀原始创新、自主创新、源头创新优势,加快推进协同创新共同体
13、建设,联合开展关键核心技术攻关,深化产业园区合作共建,推动三地创新链、产业链、供应链协调联动发展。加强京津冀生态环境联建联防联治,强化大气污染协同治理,加强海河流域上下游和环渤海城市环保协作,完善跨流域、跨省市生态补偿机制,强化清洁能源供应保障,加快建设京津冀东部绿色生态屏障。推动公共服务共建共享,深化办学办医合作,拓展跨省市购买养老服务试点,健全应急管理长效联动机制。深入推进京津冀全面创新改革试验,深化“通武廊”小京津冀改革试验,探索理顺“飞地”管理体制。五、 着力培育战略科技力量积极融入国家创新战略布局,谋划建设一批国家重点实验室、重大科技基础设施,推进大型地震工程模拟研究设施、合成生物技
14、术创新中心等重大平台建设,高标准筹建天津市实验室(海河实验室),打造全国先进的科技大平台集群。着力推进基础研究,加强基础学科建设,支持建设高水平研究型大学,推进科研院所、高校、企业等科研力量优化配置和资源共享,加强多学科交叉融合。聚焦人工智能、量子信息、脑科学、生物制药、组分中药等前沿和优势领域,实施一批具有前瞻性、战略性的重大科技专项,攻克一批关键核心技术和共性技术,打造更多天津版“国之重器”。第二章 市场预测一、 SiC器件与传统产品价差持续收窄,具备经济效益指日可待SiC器件价格持续下降,与硅基器件价差已缩小至2-3倍。SiCSBD方面,根据Mouser数据显示,公开报价方面,650V的
15、SiCSBD2020年底与Si器件的价差在3.8倍左右;1200V的SiCSBD的平均价与Si器件的差距在4.5倍左右。根据CASAResearch,实际成交价低于公开报价。2020年,650V的SiCSBD的实际成交价格约0.7元/A;1200V的SiCSBD价格约1.2元/A,较上年下降了20%-30%,实际成交价与Si器件价差已经缩小至2-2.5倍之间。SiCMOSFET实际成交价格方面,根据CASAResearch,650V的SiCMOSFET价格0.9元/A;1200V的SiCMOSFET价格1.4元/A,较2019年下降幅度达30%-40%,与Si器件价差也缩小至2.5-3倍之间,
16、基本达到甜蜜点,将加速SiCMOS器件的市场渗透。综上,目前SiCMOSFET单价约为IGBT单价的3-4倍,目前主逆变器中的IGBT成本约为1500元,若全部替换为SiCMOSFET,考虑到器件节约,成本将增加3000-4000元左右。以当前成本来看,根据宁德时代、松下、LG新能源等的电池成本数据,电动车动力电池度电单价约为750元,到2025年有望降至560元;根据特斯拉、小鹏等在售车型的电池容量,当前电动车平均电池容量约为55kwh,在百公里电耗逐步下降及续航里程不变的情况下,到2025年平均电池容量有望降至43kwh,则2022/2025E电池包的价格为41250/24000元。根据丰
17、田的实验数据,采用全碳化硅模块可使续航里程提升5-10%,假设这将节约电池成本5-10%。根据测算,若仅考虑电池成本节约,当SiCMOSFET成本下降到IGBT器件成本的2倍左右时,将具备经济效益。若考虑使用SiC带来的冷却系统节约、外围器件节约、整体空间节约等,当SiCMOSFET成本下降到IGBT成本的2-2.5倍时采用SiC方案就将具备经济效益。二、 OBC:SiC助力实现效率提升、轻量化及系统成本降低OBC典型电路结构由前级PFC电路和后级DC/DC输出电路两部分组成。二极管和开关管(IGBT、MOSFET等)是OBC中主要应用的功率器件,采用SiC替代可实现更低损耗、更小体积及更低的
18、系统成本。OBC中采用SiC二极管整体损耗低且耐高温能力更强。OBC的前级PFC电路和后级DC/DC输出电路中会使用到快恢复硅基二极管。1)影响二极管损耗的指标包括正向导通压降(VF)、反向恢复电流(IR)、输入电容(QC)和开通关断速度等。相比于硅基SBD,SiCSBD的最大优势在于IR可以忽略不计,使得反向恢复损耗极低,在PFC电路使用SiCSBD可有效提升PFC电路效率。同时,QC、VF两个主要参数相比硅基二极管也具有优势,在后级输出电路中使用SiCSBD可以进一步提升输出整流的效率。同时,由于SiC材料的优势,SiC二极管的结温更高,其可在更高温度下保持正常工作状态,在高温环境下较硅基
19、二极管更有优势。此外,SiC二极管可实现更高频率及功率密度,从而提升系统整体效率。全SiCMOSFET方案降低OBC系统尺寸、重量和成本,同时提高运行效率。根据Wolfspeed的研究,采用全SiCMOSFET方案的22kW双向OBC,可较Si方案实现功率器件和栅极驱动数量都减少30%以上,且开关频率提高一倍以上,实现系统轻量化和整体运行效率提升。SiC系统在3kW/L的功率密度下可实现97%的峰值系统效率,而SiOBC仅可在2kW/L的功率密度下实现95%的效率。同时,进一步拆分成本,由于SiC器件的性能可减少DC/DC模块中所需大量的栅极驱动和磁性元件。因此,尽管相比单个Si基二极管和功率
20、晶体管,SiC基功率器件的成本更高,但整体全SiC方案的OBC成本可节约15%左右。第三章 项目总论一、 项目名称及投资人(一)项目名称天津碳化硅器件项目(二)项目投资人xxx有限公司(三)建设地点本期项目选址位于xx(以选址意见书为准)。二、 编制原则为实现产业高质量发展的目标,报告确定按如下原则编制:1、认真贯彻国家和地方产业发展的总体思路:资源综合利用、节约能源、提高社会效益和经济效益。2、严格执行国家、地方及主管部门制定的环保、职业安全卫生、消防和节能设计规定、规范及标准。3、积极采用新工艺、新技术,在保证产品质量的同时,力求节能降耗。4、坚持可持续发展原则。三、 编制依据1、中华人民
21、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;2、中国制造2025;3、建设项目经济评价方法与参数及使用手册(第三版);4、项目公司提供的发展规划、有关资料及相关数据等。四、 编制范围及内容本报告对项目建设的背景及概况、市场需求预测和建设的必要性、建设条件、工程技术方案、项目的组织管理和劳动定员、项目实施计划、环境保护与消防安全、项目招投标方案、投资估算与资金筹措、效益评价等方面进行综合研究和分析,为有关部门对工程项目决策和建设提供可靠和准确的依据。五、 项目建设背景SiC器件价格持续下降,与硅基器件价差已缩小至2-3倍。SiCSBD方面,根据Mouser数据显示,公开报价
22、方面,650V的SiCSBD2020年底与Si器件的价差在3.8倍左右;1200V的SiCSBD的平均价与Si器件的差距在4.5倍左右。根据CASAResearch,实际成交价低于公开报价。2020年,650V的SiCSBD的实际成交价格约0.7元/A;1200V的SiCSBD价格约1.2元/A,较上年下降了20%-30%,实际成交价与Si器件价差已经缩小至2-2.5倍之间。SiCMOSFET实际成交价格方面,根据CASAResearch,650V的SiCMOSFET价格0.9元/A;1200V的SiCMOSFET价格1.4元/A,较2019年下降幅度达30%-40%,与Si器件价差也缩小至2
23、.5-3倍之间,基本达到甜蜜点,将加速SiCMOS器件的市场渗透。综上,目前SiCMOSFET单价约为IGBT单价的3-4倍,目前主逆变器中的IGBT成本约为1500元,若全部替换为SiCMOSFET,考虑到器件节约,成本将增加3000-4000元左右。以当前成本来看,根据宁德时代、松下、LG新能源等的电池成本数据,电动车动力电池度电单价约为750元,到2025年有望降至560元;根据特斯拉、小鹏等在售车型的电池容量,当前电动车平均电池容量约为55kwh,在百公里电耗逐步下降及续航里程不变的情况下,到2025年平均电池容量有望降至43kwh,则2022/2025E电池包的价格为41250/24
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