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1、泓域咨询/萍乡碳化硅衬底项目投资计划书萍乡碳化硅衬底项目投资计划书xx(集团)有限公司目录第一章 项目建设单位说明9一、 公司基本信息9二、 公司简介9三、 公司竞争优势10四、 公司主要财务数据12公司合并资产负债表主要数据12公司合并利润表主要数据12五、 核心人员介绍13六、 经营宗旨14七、 公司发展规划15第二章 项目基本情况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21五、 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
2、议27第三章 行业发展分析28一、 半导体材料行业概述28二、 碳化硅材料产业链28三、 宽禁带半导体材料简介34第四章 建设方案与产品规划37一、 建设规模及主要建设内容37二、 产品规划方案及生产纲领37产品规划方案一览表37第五章 选址方案分析39一、 项目选址原则39二、 建设区基本情况39三、 畅通经济循环。提高供给质量41四、 加快转型升级,在构建现代产业体系上开新篇42五、 项目选址综合评价45第六章 建筑工程可行性分析46一、 项目工程设计总体要求46二、 建设方案46三、 建筑工程建设指标49建筑工程投资一览表50第七章 运营模式分析52一、 公司经营宗旨52二、 公司的目标
3、、主要职责52三、 各部门职责及权限53四、 财务会计制度56第八章 法人治理结构62一、 股东权利及义务62二、 董事66三、 高级管理人员72四、 监事74第九章 发展规划76一、 公司发展规划76二、 保障措施82第十章 原辅材料供应84一、 项目建设期原辅材料供应情况84二、 项目运营期原辅材料供应及质量管理84第十一章 项目环保分析85一、 编制依据85二、 环境影响合理性分析85三、 建设期大气环境影响分析85四、 建设期水环境影响分析88五、 建设期固体废弃物环境影响分析88六、 建设期声环境影响分析88七、 建设期生态环境影响分析90八、 清洁生产91九、 环境管理分析92十、
4、 环境影响结论94十一、 环境影响建议94第十二章 进度计划方案96一、 项目进度安排96项目实施进度计划一览表96二、 项目实施保障措施97第十三章 投资方案分析98一、 投资估算的依据和说明98二、 建设投资估算99建设投资估算表101三、 建设期利息101建设期利息估算表101四、 流动资金103流动资金估算表103五、 总投资104总投资及构成一览表104六、 资金筹措与投资计划105项目投资计划与资金筹措一览表106第十四章 经济效益及财务分析107一、 基本假设及基础参数选取107二、 经济评价财务测算107营业收入、税金及附加和增值税估算表107综合总成本费用估算表109利润及利
5、润分配表111三、 项目盈利能力分析111项目投资现金流量表113四、 财务生存能力分析114五、 偿债能力分析115借款还本付息计划表116六、 经济评价结论116第十五章 项目风险分析118一、 项目风险分析118二、 项目风险对策120第十六章 招标方案122一、 项目招标依据122二、 项目招标范围122三、 招标要求122四、 招标组织方式124五、 招标信息发布125第十七章 总结评价说明126第十八章 附表128营业收入、税金及附加和增值税估算表128综合总成本费用估算表128固定资产折旧费估算表129无形资产和其他资产摊销估算表130利润及利润分配表131项目投资现金流量表13
6、2借款还本付息计划表133建设投资估算表134建设投资估算表134建设期利息估算表135固定资产投资估算表136流动资金估算表137总投资及构成一览表138项目投资计划与资金筹措一览表139报告说明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。根据谨慎财务估算,项目总投资38836.74万元,其中:建设投资29629.49万元,占项目总投资的76.29%;建设期利息652.51万元,占项目总投资的1.68%;流动资金8554.74万元,占项目总投资的22.03%。项目正常运营每年
7、营业收入73600.00万元,综合总成本费用58901.92万元,净利润10747.02万元,财务内部收益率19.89%,财务净现值10128.86万元,全部投资回收期6.14年。本期项目具有较强的财务盈利能力,其财务净现值良好,投资回收期合理。本项目生产所需的原辅材料来源广泛,产品市场需求旺盛,潜力巨大;本项目产品生产技术先进,产品质量、成本具有较强的竞争力,三废排放少,能够达到国家排放标准;本项目场地及周边环境经考察适合本项目建设;项目产品畅销,经济效益好,抗风险能力强,社会效益显著,符合国家的产业政策。本期项目是基于公开的产业信息、市场分析、技术方案等信息,并依托行业分析模型而进行的模板
8、化设计,其数据参数符合行业基本情况。本报告仅作为投资参考或作为学习参考模板用途。第一章 项目建设单位说明一、 公司基本信息1、公司名称:xx(集团)有限公司2、法定代表人:杜xx3、注册资本:1340万元4、统一社会信用代码:xxxxxxxxxxxxx5、登记机关:xxx市场监督管理局6、成立日期:2013-5-27、营业期限:2013-5-2至无固定期限8、注册地址:xx市xx区xx9、经营范围:从事碳化硅衬底相关业务(企业依法自主选择经营项目,开展经营活动;依法须经批准的项目,经相关部门批准后依批准的内容开展经营活动;不得从事本市产业政策禁止和限制类项目的经营活动。)二、 公司简介公司秉承
9、“诚实、信用、谨慎、有效”的信托理念,将“诚信为本、合规经营”作为企业的核心理念,不断提升公司资产管理能力和风险控制能力。公司全面推行“政府、市场、投资、消费、经营、企业”六位一体合作共赢的市场战略,以高度的社会责任积极响应政府城市发展号召,融入各级城市的建设与发展,在商业模式思路上领先业界,对服务区域经济与社会发展做出了突出贡献。 三、 公司竞争优势(一)自主研发优势公司在各个细分领域深入研究的同时,通过整合各平台优势,构建全产品系列,并不断进行产品结构升级,顺应行业一体化、集成创新的发展趋势。通过多年积累,公司产品性能处于国内领先水平。公司多年来坚持技术创新,不断改进和优化产品性能,实现产
10、品结构升级。公司结合国内市场客户的个性化需求,不断升级技术,充分体现了公司的持续创新能力。在不断开发新产品的过程中,公司已有多项产品均为国内领先水平。在注重新产品、新技术研发的同时,公司还十分重视自主知识产权的保护。(二)工艺和质量控制优势公司进口大量设备和检测设备,有效提高了精度、生产效率,为产品研发与确保产品质量奠定了坚实的基础。此外,公司是行业内较早通过ISO9001质量体系认证的企业之一,公司产品根据市场及客户需要通过了产品认证,表明公司产品不仅满足国内高端客户的要求,而且部分产品能够与国际标准接轨,能够跻身于国际市场竞争中。在日常生产中,公司严格按照质量体系管理要求,不断完善产品的研
11、发、生产、检验、客户服务等流程,保证公司产品质量的稳定性。(三)产品种类齐全优势公司不仅能满足客户对标准化产品的需求,而且能根据客户的个性化要求,定制生产规格、型号不同的产品。公司齐全的产品系列,完备的产品结构,能够为客户提供一站式服务。对公司来说,实现了对具有多种产品需求客户的资源共享,拓展了销售渠道,增加了客户粘性。公司产品价格与国外同类产品相比有较强性价比优势,在国内市场起到了逐步替代进口产品的作用。(四)营销网络及服务优势根据公司产品服务的特点、客户分布的地域特点,公司营销覆盖了华南、华东、华北及东北等下游客户较为集中的区域,并在欧美、日本、东南亚等国家和地区初步建立经销商网络,及时了
12、解客户需求,为客户提供贴身服务,达到快速响应的效果。公司拥有一支行业经验丰富的销售团队,在各区域配备销售人员,建立从市场调研、产品推广、客户管理、销售管理到客户服务的多维度销售网络体系。公司的服务覆盖产品服务整个生命周期,公司多名销售人员具有研发背景,可引导客户的技术需求并为其提供解决方案,为客户提供及时、深入的专业技术服务与支持。公司与经销商互利共赢,结成了长期战略合作伙伴关系,公司经销网络较为稳定,有利于深耕行业和区域市场,带动经销商共同成长。四、 公司主要财务数据公司合并资产负债表主要数据项目2020年12月2019年12月2018年12月资产总额11466.099172.878599.
13、57负债总额3501.402801.122626.05股东权益合计7964.696371.755973.52公司合并利润表主要数据项目2020年度2019年度2018年度营业收入39121.4531297.1629341.09营业利润7608.486086.785706.36利润总额6881.915505.535161.43净利润5161.434025.923716.23归属于母公司所有者的净利润5161.434025.923716.23五、 核心人员介绍1、杜xx,1974年出生,研究生学历。2002年6月至2006年8月就职于xxx有限责任公司;2006年8月至2011年3月,任xxx有限
14、责任公司销售部副经理。2011年3月至今历任公司监事、销售部副部长、部长;2019年8月至今任公司监事会主席。2、秦xx,中国国籍,无永久境外居留权,1959年出生,大专学历,高级工程师职称。2003年2月至2004年7月在xxx股份有限公司兼任技术顾问;2004年8月至2011年3月任xxx有限责任公司总工程师。2018年3月至今任公司董事、副总经理、总工程师。3、程xx,中国国籍,1976年出生,本科学历。2003年5月至2011年9月任xxx有限责任公司执行董事、总经理;2003年11月至2011年3月任xxx有限责任公司执行董事、总经理;2004年4月至2011年9月任xxx有限责任公
15、司执行董事、总经理。2018年3月起至今任公司董事长、总经理。4、梁xx,中国国籍,1978年出生,本科学历,中国注册会计师。2015年9月至今任xxx有限公司董事、2015年9月至今任xxx有限公司董事。2019年1月至今任公司独立董事。5、万xx,中国国籍,无永久境外居留权,1961年出生,本科学历,高级工程师。2002年11月至今任xxx总经理。2017年8月至今任公司独立董事。6、覃xx,中国国籍,无永久境外居留权,1970年出生,硕士研究生学历。2012年4月至今任xxx有限公司监事。2018年8月至今任公司独立董事。7、李xx,中国国籍,无永久境外居留权,1971年出生,本科学历,
16、中级会计师职称。2002年6月至2011年4月任xxx有限责任公司董事。2003年11月至2011年3月任xxx有限责任公司财务经理。2017年3月至今任公司董事、副总经理、财务总监。8、武xx,中国国籍,1977年出生,本科学历。2018年9月至今历任公司办公室主任,2017年8月至今任公司监事。六、 经营宗旨根据国家法律、行政法规的规定,依照诚实信用、勤勉尽责的原则,以专业经营的方式管理和经营公司资产,为全体股东创造满意的投资回报。七、 公司发展规划(一)发展计划1、发展战略作为高附加值产业的重要技术支撑,正在转变发展思路,由“高速增长阶段”向“高质量发展”迈进。公司顺应产业的发展趋势,以
17、“科技、创新”为经营理念,以技术创新、智能制造、产品升级和节能环保为重点,致力于构造技术密集、资源节约、环境友好、品质优良、持续发展的新型企业,推进公司高质量可持续发展。2、经营目标目前,行业正在从粗放式扩张阶段转向高质量发展阶段,公司将进一步扩大高端产品的生产能力,抓住市场机遇,提高市场占有率;进一步加大研发投入,注重技术创新,提升公司科技研发能力;进一步加强环境保护工作,积极开发应用节能减排染整技术,保持清洁生产和节能减排的竞争优势;进一步完善公司内部治理机制,按照公司治理准则的要求规范公司运行,提升运营质量和效益,努力把公司打造成为行业的标杆企业。(二)具体发展计划1、市场开拓计划公司将
18、在巩固现有市场基础上,根据下游行业个性化、多元化的消费特点,以新技术新产品为支撑,加快市场开拓步伐。主要计划如下:(1)密切跟踪市场消费需求的变化,建立市场、技术、生产多部门联动机制,提高公司对市场变化的反应能力; (2)进一步完善市场营销网络,加强销售队伍建设,优化以营销人员为中心的销售责任制,激发营销人员的工作积极性; (3)加强品牌建设,以优质的产品和服务赢得客户,充分利用互联网宣传途径,扩大公司知名度,增加客户及市场对迎丰品牌的认同感; (4)在巩固现有市场的基础上,积极开拓新市场,推进省内外市场的均衡协调发展,进一步提升公司市场占有率。2、技术开发计划公司的技术开发工作将重点围绕提升
19、产品品质、节能环保、知识产权保护等方面展开。公司将在现有专利、商标等相关知识产权的基础上,进一步加强知识产权的保护工作,将技术研发成果整理并进行相应的专利申请,通过对公司无形资产的保护,切实做好知识产权的维护。为保证上述技术开发计划的顺利实施,公司将加大科研投入,强化研发队伍素质,创新管理机制和服务机制,积极参加行业标准的制定,不断提高企业的整体技术开发能力。3、人力资源发展计划培育、拥有一支有事业心、有创造力的人才队伍,是企业核心竞争力和可持续发展的原动力。随着经营规模的不断扩大,公司对人才的需求将更为迫切,人才对公司发展的支撑作用将进一步显现。为此,公司将重点做好以下工作:(1)加强人才的
20、培养与引进工作,培育优秀技术人才、管理人才;(2)加强与高校间的校企人才合作,充分利用高校的人才优势和教育资源优势,开展技术合作和人才培养,全面提升技术人员的整体素质;(3)加强对基层员工的技能培训和岗位培训,提高劳动熟练程度和自动化设备的操作能力,有效提高劳动效率和产品质量。(4)积极探索员工激励机制,进一步完善以绩效为导向的人力资源管理体系,充分调动员工的积极性。4、企业并购计划公司将抓住行业整合机会,根据自身发展战略,充分利用现有的综合竞争优势,整合有价值的市场资源,推进收购、兼并、控股或参股同行业具有一定互补优势的公司,实现产品经营和资本经营、产业资本与金融资本的有机结合,进一步增强公
21、司的经营规模和市场竞争能力。5、筹融资计划目前公司正处于快速发展期,新生产线建设、技术改造、科技开发、人才引进、市场拓展等方面均需较大的资金投入。公司将根据经营发展计划和需要,综合考虑融资成本、资产结构、资金使用时间等多种因素,采取多元化的筹资方式,满足不同时期的资金需求,推动公司持续、快速、健康发展。积极利用资本市场的直接融资功能,为公司的长远发展筹措资金。(三)面临困难公司资产规模将进一步增长,业务将不断发展和扩大,但在战略规划、营销策略、组织设计、资源配置,特别是资金管理和内部控制等方面面临新的挑战。同时,公司今后发展中,需要大量的管理、营销、技术等方面的人才,也使公司面临较大的人才培养
22、、引进和合理使用的压力。公司必须尽快提高各方面的应对能力,才能保持持续发展,实现各项业务发展目标。1、资金不足发展计划的实施需要足够的资金支持。目前公司融资手段较为单一,所需资金主要通过银行贷款解决,融资成本较高,还本付息压力较大,难以满足公司快速发展的要求。因此,能否借助资本市场,将成为公司发展计划能否成功实施的关键。如果不能顺利募集到足够的资金,公司的发展计划将难以如期实现。2、人才紧缺随着经营规模的不断扩大,公司在新产品新技术开发、生产经营管理方面,高级科研人才和管理人才相对缺乏,将影响公司进一步提高研发能力和管理水平。因此,能否尽快引进、培养这方面人才将对募投项目的顺利实施和公司未来发
23、展产生较大的影响。(四)采用的方式、方法或途径建立多渠道融资体系,实现公司经营发展目标公司拟建立资本市场直接融资渠道,改变融资渠道单一依赖银行贷款的现状,为公司未来重大投资项目的顺利实施筹集所需资金,确保公司经营发展目标的实现。同时,加强与商业银行的联系,构建良好的银企合作关系,及时获得商业银行的贷款支持,缓解公司发展过程中的资金压力。1、内部培养和外部引进高层次人才,应对经营规模快速提升面临的挑战公司现有人员在数量、知识结构和专业技能等方面将不能完全满足公司快速发展的需求,公司需加快内部培养和外部引进高层次人才的力度,确保高素质技术人才、经营管理人才以及营销人才满足公司发展需要。为此,公司拟
24、采取下列措施:1、加强人力资源战略规划,通过建立有市场竞争力的薪酬体系和公平有序的职业晋升机制,吸引优秀的技术、营销、管理人才加入公司,提升公司综合竞争力;2、进一步完善以绩效为导向的员工激励与约束机制,努力营造团结和谐的企业文化,强化员工对企业的归属感和责任感,保持公司人才队伍的稳定性和积极性;3、加强年轻人才的培养,建立人才储备机制,增强公司人才队伍的深度和厚度,形成完整有序的人才梯队,实现公司可持续发展。2、以市场需求为驱动,提高公司竞争能力公司将以市场为导向,认真研究市场需求,密切跟踪印染行业政策及最新发展动向,推动科技创新和加大研发投入,优化产品结构,开拓高端市场,不断提升管理水平和
25、服务质量,丰富服务内容,完善和延伸产业链,提升公司的核心竞争力和市场地位,最终实现公司的战略发展目标。第二章 项目基本情况一、 项目名称及项目单位项目名称:萍乡碳化硅衬底项目项目单位:xx(集团)有限公司二、 项目建设地点本期项目选址位于xx(以选址意见书为准),占地面积约93.00亩。项目拟定建设区域地理位置优越,交通便利,规划电力、给排水、通讯等公用设施条件完备,非常适宜本期项目建设。三、 可行性研究范围按照项目建设公司的发展规划,依据有关规定,就本项目提出的背景及建设的必要性、建设条件、市场供需状况与销售方案、建设方案、环境影响、项目组织与管理、投资估算与资金筹措、财务分析、社会效益等内
26、容进行分析研究,并提出研究结论。四、 编制依据和技术原则(一)编制依据1、中华人民共和国国民经济和社会发展“十三五”规划纲要;2、建设项目经济评价方法与参数及使用手册(第三版);3、工业可行性研究编制手册;4、现代财务会计;5、工业投资项目评价与决策;6、国家及地方有关政策、法规、规划;7、项目建设地总体规划及控制性详规;8、项目建设单位提供的有关材料及相关数据;9、国家公布的相关设备及施工标准。(二)技术原则坚持以经济效益为中心,社会效益和不境效益为重点指导思想,以技术先进、经济可行为原则,立足本地、面向全国、着眼未来,实现企业高质量、可持续发展。1、优化规划方案,尽可能减少工程项目的投资额
27、,以求得最好的经济效益。2、结合厂址和装置特点,总图布置力求做到布置紧凑,流程顺畅,操作方便,尽量减少用地。3、在工艺路线及公用工程的技术方案选择上,既要考虑先进性,又要确保技术成熟可靠,做到先进、可靠、合理、经济。4、结合当地有利条件,因地制宜,充分利用当地资源。5、根据市场预测和当地情况制定产品方向,做到产品方案合理。6、依据环保法规,做到清洁生产,工程建设实现“三同时”,将环境污染降低到最低程度。7、严格执行国家和地方劳动安全、企业卫生、消防抗震等有关法规、标准和规范。做到清洁生产、安全生产、文明生产。五、 建设背景、规模(一)项目背景半导体材料行业属于典型技术密集型行业,对于技术人员的
28、知识背景、研发能力及操作经验积累均有较高要求,国内在高端技术和人才方面与国外龙头企业尚存在差距。缩小技术差距,需要靠国内企业和研究机构持续投入研发,完成前期技术积累工作。国际巨头科锐公司成立于1987年,于1993年在美国纳斯达克上市,贰陆公司成立于1971年,于1987年在美国纳斯达克上市,相比于国际巨头具有数十年的研发和产业化经验,中国由于研发起步较晚,业内人才和技术水平仍然较为缺乏,在一定程度上制约了行业的快速发展。(二)建设规模及产品方案该项目总占地面积62000.00(折合约93.00亩),预计场区规划总建筑面积94393.21。其中:生产工程62760.31,仓储工程14026.4
29、5,行政办公及生活服务设施12980.44,公共工程4626.01。项目建成后,形成年产xxx吨碳化硅衬底的生产能力。六、 项目建设进度结合该项目建设的实际工作情况,xx(集团)有限公司将项目工程的建设周期确定为24个月,其工作内容包括:项目前期准备、工程勘察与设计、土建工程施工、设备采购、设备安装调试、试车投产等。七、 环境影响本期项目采用国内领先技术,把可能产生污染的各环节控制在生产工艺过程中,使外排的“三废”量达到最低限度,项目投产后不会给当地环境造成新污染。八、 建设投资估算(一)项目总投资构成分析本期项目总投资包括建设投资、建设期利息和流动资金。根据谨慎财务估算,项目总投资38836
30、.74万元,其中:建设投资29629.49万元,占项目总投资的76.29%;建设期利息652.51万元,占项目总投资的1.68%;流动资金8554.74万元,占项目总投资的22.03%。(二)建设投资构成本期项目建设投资29629.49万元,包括工程费用、工程建设其他费用和预备费,其中:工程费用24792.18万元,工程建设其他费用4094.80万元,预备费742.51万元。九、 项目主要技术经济指标(一)财务效益分析根据谨慎财务测算,项目达产后每年营业收入73600.00万元,综合总成本费用58901.92万元,纳税总额7023.76万元,净利润10747.02万元,财务内部收益率19.89
31、%,财务净现值10128.86万元,全部投资回收期6.14年。(二)主要数据及技术指标表主要经济指标一览表序号项目单位指标备注1占地面积62000.00约93.00亩1.1总建筑面积94393.211.2基底面积35340.001.3投资强度万元/亩296.962总投资万元38836.742.1建设投资万元29629.492.1.1工程费用万元24792.182.1.2其他费用万元4094.802.1.3预备费万元742.512.2建设期利息万元652.512.3流动资金万元8554.743资金筹措万元38836.743.1自筹资金万元25520.153.2银行贷款万元13316.594营业收
32、入万元73600.00正常运营年份5总成本费用万元58901.926利润总额万元14329.367净利润万元10747.028所得税万元3582.349增值税万元3072.7010税金及附加万元368.7211纳税总额万元7023.7612工业增加值万元23306.4413盈亏平衡点万元29079.90产值14回收期年6.1415内部收益率19.89%所得税后16财务净现值万元10128.86所得税后十、 主要结论及建议该项目的建设符合国家产业政策;同时项目的技术含量较高,其建设是必要的;该项目市场前景较好;该项目外部配套条件齐备,可以满足生产要求;财务分析表明,该项目具有一定盈利能力。综上,
33、该项目建设条件具备,经济效益较好,其建设是可行的。第三章 行业发展分析一、 半导体材料行业概述半导体是指在常温下导电性能介于绝缘体与导体之间的材料。常见的半导体包括硅、锗等元素半导体及砷化镓、碳化硅、氮化镓等化合物半导体。半导体可以分为四类产品,分别是集成电路、光电子器件、分立器件和传感器。半导体是电子产品的核心,是信息产业的基石,亦被称为现代工业的“粮食”。半导体产品广泛应用于移动通信、计算机、电力电子、医疗电子、工业电子、军工航天等行业。半导体行业是现代经济社会发展的战略性、基础性和先导性产业,具有技术难度高、投资规模大、产业链环节长、产品种类多、更新迭代快、下游应用广泛的特点。半导体制造
34、产业链包含设计、制造和封装测试环节,半导体材料和设备属于芯片制造、封测的支撑性行业。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,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
35、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AnalogDialogue,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4GH
36、z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
37、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。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L
38、DMOS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,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
39、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
40、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找到了利基市场。目前,碳化硅功率器件已被国际知名车企应用在其电动汽车上。电动驱动系统中,主逆变器负责控制电动机,是汽车的关键元器件
41、,特斯拉Model3的主逆变器采用了意法半导体生产的24个碳化硅MOSFET功率模块,是全球第一家将碳化硅MOSFET应用于商用车主逆变器的OEM厂商。2020年12月,丰田汽车推出并公开发售“Mirai”燃料电池电动汽车,是丰田汽车首次开始使用碳化硅功率器件。根据碳化硅器件特点和电动汽车的发展趋势,碳化硅器件是未来电动汽车的必然之选。光伏逆变器曾普遍采用硅器件,经过40多年的发展,转换效率和功率密度等已接近理论极限。碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、降低系统散热要求等优点,将在光伏新能源领域得到广泛应用。例如,在住宅和商业设施光伏系统中的组串逆变器里,碳化硅器件在系统级层面带来成本
42、和效能的好处。阳光电源等光伏逆变器龙头企业已将碳化硅器件应用至其组串式逆变器中。碳化硅功率器件在轨道交通行业得到重要应用。未来轨道交通对电力电子装置,比如牵引变流器、电力电子电压器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高这些装置的功率密度和工作效率,将有助于明显减轻轨道交通的载重系统。目前,受限于碳化硅功率器件的电流容量,碳化硅混合模块将首先开始替代部分硅IGBT模块。未来随着碳化硅器件容量的提升,全碳化硅模块将在轨道交通领域发挥更大的作用。目前碳化硅器件已经在中低压配电网开始了应用。未来更高电压、更大容量、更低损耗的柔性输变电将对万伏级以上的碳化硅功率器件具有重大需求。碳化硅功率
43、器件在智能电网的主要应用包括高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀、灵活交流输电装置、高压直流断路器、电力电子变压器等装置中。根据Yole报告,2019年碳化硅功率器件的市场规模为5.41亿美元,受益于电动汽车/充电桩、光伏新能源等市场需求驱动,预计2025年将增长至25.62亿美元,复合年增长率约30%。碳化硅衬底的需求有望因此获益并取得快速增长。三、 宽禁带半导体材料简介常见的半导体材料包括硅(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
44、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
45、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
46、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。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