新基建重点项目功率半导体材料项目可行性研究报告.docx

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新基建重点项目功率半导体材料项目可行性研究报告

2020年新基建重点项目-功率半导体材料项目可行性研究报告

编制单位：

北京智博睿投资咨询有限公司

功率半导体下游细分领域带动需求爆发式增长，将带动第三代半导体材料应用。

功率半导体在电子行业中应用广泛，且技术相对成熟，目前是以硅片为衬底，带隙宽度较小，市场普遍认为，增长弹性不大，整体规模保持稳定。

与之有差异的是，我们认为，未来功率半导体将呈现高性能，高增长，高集中度的发展趋势，从而带动第三代半导体材料应用需求，主要原因有以下几点：

1）下游新兴行业增量显著；2）自给率仍然偏低，替代空间巨大；3）未来集中产品碎片化将有所改善，高端产品如IGBT、MOSFET产品性能和技术壁垒同步提升，下游对高端产品的依赖度会随之增加。

功率半导体市场规模较大，高性能驱使下，新型半导体衬底材料渗透率有望进一步提升。

贸易摩擦加剧与摩尔定律见顶双重背景下，底层材料提供了弯道超车的可能性。

美方对华为制裁规模未有缩小趋势，同时加剧了多方面的技术围剿，底层材料的重要性不容忽视。

美方将计划限制华为使用美国技术和软件在海外设计和制造半导体的能力来保护国家安全，华为及其被列入实体清单的分支机构生产的以下产品将受出口管理条例（EAR）的约束，具体而言包括以下两个方面：

1）华为及相关公司利用美国管制清单（CCL）上的软件和技术直接生产的产品；2）根据华为的设计规范，在美国海外的地方利用CCL清单上的半导体制造设备生产的芯片等产品，此类产品在向华为及其分支机构出货时需要申请许可证。

摩尔定律在硅时代已接近效能极限，台积电已开始2nm探索性研发，单一增加制程精度的方式不可持续。

“摩尔定律”在过去的几十年中是集成电路性能增长的黄金定律。

其核心内容：

价格维持不变时，集成电路上可容纳的元件数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

根据ITRS的观点，传统的硅晶体管微缩至6纳米已达极限。

以硅材料为根基的摩尔定律即将失效。

若半导体仍以摩尔定律趋势发展，则需要在底层材料中形成突破。

美国、欧盟、日韩等国家和地区组织已经通过制定研发项目的方式来引导产业发展。

目前主要的突破手段存在于几个方面：

1）底层材料突破，除氮化镓、砷化镓外，以碳基为材料的半导体技术也在持续突破；2）以SIP封装为代表的高密度集成方式，一定程度上满足了性能的发展需求。

新基建与消费电子为国内需求打开空间。

国内基站端建设投资力度扩大，国内需求将大于国外。

预计2020年5G新建基站有望达到80w座以上，其中大部分将以“宏基站为主，小基站为辅”的组网方式。

在射频端高频高速的背景下，第三代半导体材料的渗透率将会大幅提升，2023年GaNRF在基站中的市场规模将达到5.2亿美元，年复合增长率达到22.8%。

未来随着GaN技术进步和规模化发展，GaNPA渗透率有望不断提升，预计到2023年市场渗透率将超过85%。

5G宏基站使用的PA（PowerAmplifier，功率放大器）数量在2019年达到1843.2万个，2020年有望达到7372.8万个，同比增长有望达到4倍。

预计今年，基于GaN工艺的基站PA占比将由去年的50%达到58%。

消费电子市场规模分别受益于快充渗透率与新能源汽车电子化率的提升。

假设智能手机未来三年GaN快充渗透率为1%、3%、5%，可穿戴需求度相对手机端有所降低，三年的渗透率为0.5%、1%、2%；我们预计2020年全球GaN充电器市场规模为24.41亿元，2022年有望达到87.74亿元。

在新能源车型中，目前混动新能源汽车占新能源汽车总量的80%以上，电机与电控是核心元器件。

GaN可用于48VDC/DC以及OBC（OnBoardCharger车载充电机）。

据Yole的预测，2023年该领域的市场规模将达到2500万美元。

新能源汽车无疑是电力电子设备市场的主要驱动力，也是不同技术路线（Si、SiC和GaN）的主要争夺市场。

1、功率半导体是电路控制的核心元器件。

功率IC和功率分立器件占功率半导体的绝大部分。

功率器件是通过控制电子设备中电压、电流、频率以及交流（AC）直流（DC）的转换，从而达到控制元器件的功能。

功率半导体属于半导体的一个细分领域，是通过变换电能的交直流、电压电流频率大小从而实现对电路控制的核心器件，可以分为功率IC和功率分立器件两大类。

功率IC是将控制电路和大功率器件集成在同一块芯片上控制的集成电路，主要的应用产品是电源管理，承担变换、分配、检测电压电流频率的功能，由于在电子设备系统中每个模块所需供电电压和电流各不相同，需要电源管理芯片对不同元器件所需电能情况进行转换和调节。

功率分立器件主要包括有二极管、晶体管及晶闸管，晶体管占有重要的份额，其中MOSFET（金属氧化物半导体场效晶体管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）产品性能优越，控制能力及范围有出色的表现，近年来市场规模增长较快，结构占比不断提升。

功率半导体主要分类

从细分产品来看，功率半导体因其不同的性能，发挥作用也有所不同。

二极管具有单向导电性能，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。

当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。

因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。

晶闸管。

晶闸管设计用于在高电流和高电压下工作，并且通常用于AC电流到DC电流的整流以及AC电流频率与幅值的调整。

通常将晶闸管可以分为可控硅整流器（通常称为晶闸管）和栅极关断晶闸管（GTO），以上均属于高功率器件。

MOSFET属于晶体管的一种，与标准双极晶体管之间的基本区别在于源极-漏极电流由栅极电压控制，使其工作比需要高基极电流导通的双极晶体管更节能。

此外，它具有快速关闭功能及允许高频率切换，由于工作环境可以承受更高的温度，特别适用于家用电器，汽车和PC电源的电源设计。

IGBT将双极晶体管的某些特性与单个器件中的MOSFET的特性结合在一起。

IGBT与MOSFET有显着差异，制造起来更具挑战性。

IGBT器件可以处理大电流（如双极晶体管）并受电压控制（如MOSFET），使其适用于高能量应用，如变速箱，重型机车，大型船舶螺旋桨等。

各功率半导体的主要特性及应用场景

2、市场规模平稳增长，未来增量空间来自于新兴领域。

全球市场规模平稳增长，国内市场需求有望保持高速增长。

功率半导体作为电子设备中最基础的元器件，应用领域极其广泛。

从市场规模来看，根据IHSMarkit数据，2018年全球功率半导体市场规模约为400亿美元，预计到2021年市场规模将增长至441亿美元，年复合增速为4.1%。

中国是全球最大的功率半导体消费市场，未来有望保持高速发展，根据IHSMarkit数据，2018年国内市场规模达到138亿美元，增速为9.5%，占全球需求比例高达35%，预计未来中国功率半导体将继续保持较高速度增长，2021年市场规模有望达到159亿美元，年复合增速达4.8%。

从增量来源来看，由于下游新能源以及汽车电子化程度的提升，功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至光伏、风电、智能电网、变频家电、新能源汽车等诸多市场，下游新型领域市场的发展情况是功率半导体未来增量的重要保证。

全球功率半导体市场规模及增速

国内半导体市场规模及增速

从应用范围角度看，任何需要电能转换、电能与信号转换地方都需要功率半导体。

从应用功率大小来看，可以划分为四大应用场景：

1）消费类电子产品/白色家电，功率范围10W-100W：

功率半导体是消费电子产品中控制充电机制、功率输出和能效的核心元器件。

在白色家电中，优化的感应技术以及变频需求，也使得功率半导体也是白色家电走向智能化的核心。

2）新能源汽车及数据通信，功率范围100W-10kW：

新能源汽车的电气化占比快速提升，目前新能源汽车相比于燃油车电子零部件价值增加5倍以上，新增的功率半导体器件的性能和功率效率是电动汽车运行的关键，功率元件主要用于逆变器、电源控制系统。

功率半导体保证数据中心不间断供电以及电压稳定方面具有重要作用，主要用于整流，电池充电和DC/AC逆变。

UPS是IDC的必需设备，极大程度增加了服务器系统中功率半导体元件的使用，未来氮化镓的使用和能量比例计算将继续增加数据中心中功率半导体使用的广度。

3）可再生能源及交通运输，功率范围10kW-1000kW:

可再生能源发电也需要高功率半导体，因为可再生能源不规则，需要高的发电效率才能实现经济可持续发展。

以每兆瓦时为基础，风电场需要比传统燃煤电站多30倍的功率半导体价值量。

使用IGBT的变速驱动器越来越多地取代工业应用中的传统电机，因为它们可以显着提高能效。

功率半导体对于工厂的进一步自动化也至关重要，“工业4.0”的革命在很大程度上取决于增加的功率和传感器半导体内容，以驱动工厂的机器人技术。

4）智能电网和储能，功率范围1000kW以上：

可再生能源（特别是风能和太阳能）的消纳对于智能电网的稳定性带来了巨大的挑战，电能的难以存储也为储能带来了更大的难度。

有效的能量存储对于向可再生能源对总发电的更高贡献的转变至关重要，并且需要再次有效地转换电能，即功率半导体。

功率半导体按照输出功率分类的应用场景

3、国内是最大的消费市场，自给率不足20%。

功率IC与功率分立器件市场份额占比接近各半，IGBT、MOSFET在分立器件中占比较大。

在全球功率半导体市场，功率IC和功率分立器件几乎平分了整个市场份额。

根据Yole、IHS、Gartner数据汇总分析，2018年，功率IC和功率器件全球市场份额分别为54%和46%。

其中，在功率分立器件市场中，MOSFET和IGBT占比较大，分别为17%和15%，功率二极管/整流桥占比稍低，为12%。

2018年全球IGBT市场格局

2018年全球MOSFET市场格局

在中国功率半导体市场，电源管理IC、MOSFET和IGBT合计占据了95%的市场份额。

其中，电源管理IC市占率高达61%，占比最大，MOSFET和IGBT市场份额分别为20%和14%。

得益于下游消费电子、新能源汽车、通讯行业近几年的快速发展，电源管理IC市场保持稳健增长，截止2018年，中国电源管理IC市场规模已达84.3亿美元。

同时，未来伴随新能源汽车行业的快速发展，MOSFET和IGBT也将迎来广阔的成长空间。

2018年全球功率半导体产品结构

2018年国内功率半导体产品结构

中国为全球最大的消费国和进口国，随下游新兴领域发展加快，国产替代空间明显。

由于功率半导体下游应用广泛，市场普遍认为行业增速弹性不大，整体规模保持稳定。

与之有差异的是，我们认为，未来功率半导体将呈现高性能，高增长，高集中度的发展趋势，主要原因有以下几点：

1）下游新兴行业增量显著：

下游以汽车电子为代表的新兴应用增速进一步加快，除去传统电子控制系统外，电驱、电控、电池三大件对于功率半导体的需求量爆发式增长，假设2025年新能源汽车市场规模达到150亿元，按照汽车电子化率30%测算，仅在新能源汽车中的电子元器件增量为50亿元；2）自给率仍然偏低，替代空间巨大：

国内需求增加的同时，自给率不足20%，从国内外产业链的对比来看，假设自给率达到50%，国内至少仍有50亿美元的市场空间增量；3）未来集中度会进一步提升，产品碎片化将有所改善：

由于产品种类繁多，总体较为碎片化，但部分高端产品如IGBT、MOSFET产品性能和技术壁垒同步提升，下游对高端产品的依赖度会随之增加，细分领域集中度提升是必然趋势。

2018年全球功率半导体市场份额

2018年中国功率半导体市场份额

功率半导体材料项目可行性研究报告

第一章总论

1.1功率半导体材料项目概述

1.2可行性研究结论

1.3主要技术经济指标表

第二章项目建设背景与必要性

2.1项目背景

2.2功率半导体材料项目建设的必要性

第三章功率半导体材料市场分析

3.1中国功率半导体材料行业发展概况

3.2我国功率半导体材料发展前景分析

3.3项目产品市场分析

3.4产品竞争力分析

3.5市场分析结论

第四章建设条件与场址选择

4.1场址选择

4.2建设区概况

4.3经济技术开发区概况

第五章技术、设备和工程方案

第六章总图运输及公用工程

6.1总图布置

6.2公用工程

第七章节能

7.1用能标准和节能规范

7.2能耗状况和能耗指标分析

7.3节能措施分析

7.4节水措施

7.5节约土地

第八章环境保护

8.1厂址环境条件

8.2环境影响分析

8.3环境保护措施方案

8.4环境影响评价

第九章劳动安全卫生与消防

9.1劳动安全卫生

9.2消防

第十章组织机构与人力资源配置

10.1组织机构

10.2生产管理

10.3人力资源配置

第十一章项目建设管理及实施进度

11.1功率半导体材料项目建设管理

11.2功率半导体材料项目监理

11.3功率半导体材料项目建设工期及进度安排

第十二章投资估算与资金来源

12.1投资估算

12.2资金筹措

第十三章工程招标方案

13.1总则

13.2项目采用的招标程序

13.3招标内容

13.4项目招标基本情况表

第十四章经济效益分析

14.1财务评价的依据和原则

14.2财务评价基础数据与参数选取

14.3成本费用、营业收入及税金估算

14.4财务赢利能力分析

14.5盈亏平衡分析

14.6财务效益分析结论

第十五章项目风险分析

15.1风险因素的识别

15.2风险评估

15.3风险对策研究

第十六章研究结论与建议

16.1结论

16.2建议

【主要用途】发改委立项，申请土地，银行贷款，申请国家补助资金等

【关键词】功率半导体材料项目投资，可行性，研究报告

【交付方式】特快专递、E-mail

【交付时间】5-7个工作日

【报告格式】Word格式；PDF格式

【报告价格】此报告为委托项目报告，具体价格根据具体的要求协商，欢迎来电咨询。

【编制单位】北京智博睿投资咨询有限公司

服务流程：

1.客户问询，双方初步沟通了解项目和服务概况；

2.双方协商签订合同协议，约定主要撰写内容、保密注意事项、企业相关材料的提供方法、服务金额等；

3.由项目方支付预付款（50%），本公司成立项目团队正式工作；

4.项目团队交初稿，项目方可提出补充修改意见；

5.项目方付清余款，项目团队向项目方交付报告电子版；

另：

提供甲级、乙级工程资信资质

关联报告：

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