化合物半导体项目可行性研究报告-"十四五"需求旺盛国产替代加速进行
化合物半导体需求旺盛 国产替代加速进行
1、受移动通信、新能源汽车电子和光电应用带动，化合物半导体需求持续提升
化合物半导体是由两种或多种元素化合而成、并具有半导体性质的材料，主要包括第二代半导体材料 GaAs 以及第三代半导体材料 SiC、GaN 等。
化合物半导体的分类
总体而言，化合物半导体相比单元素半导体具有禁带宽度大、电子迁移率高、具有直接跃迁型能带结构等特性，其中，禁带宽度大使得化合物半导体适用于制作大功率、耐高温半导体器件，电子迁移率高适用于制作高频、高速半导体器件，而具有直接跃迁型能带结构适用于制作光电器件，上述特性和优势使得化合物半导体在移动通信、汽车电子和光电领域拥有广泛的应用前景。
化合物半导体的特性
在射频应用市场，功率放大器（PA）是将调制振荡电路产生的射频信号功率放大以馈送到天线上发射出去的核心元件，与传统硅基 RF CMOS 工艺相比，基于 GaAs工艺的 PA 的高频损耗低、噪声小并且功率密度高，在 5G 智能终端市场的竞争力显著，而在 5G 基站中，与传统的 Si 基 LDMOS 工艺相比，基于 GaN 工艺的 PA 拥有更高的功率密度、工作频率、工作温度以及更低的发射功耗、能够更好地满足大规模MIMO 基站的应用需求。随着 5G 建设的推进和 5G 终端设备的普及，射频应用市场对 GaAs、GaN 等化合物半导体的应用需求有望逐步提升。
2019-2023年中国智能手机 GaAs PA 市场规模变化
2019-2023年中国 5G 基站 GaN PA 市场规模变化
在功率半导体应用市场，相对于传统的 Si 材料，SiC 是制作更高功率、高效率、高压、高频、高温以及小型化和轻量化功率半导体器件的理想材料之一，这使得 SiC功率半导体成为新能源汽车电子市场的理想选择，在逆变器和车载充电器等场景加速普及。
SiC 在新能源汽车电子市场的应用
SiC 的应用特性
在逆变器场景中，相比 Si 基逆变器（Si IGBT 和 Si FRD），SiC（SiC MOSFET）可将逆变器效率提升 3%-5%，开关损耗降低 75％，根据 Rohm 的数据，基于 SiCMOSFET 和 SiC SBD 构成的逆变器相比传统逆变器体积降低了 43%，功率也有明显提升。
在车载充电器场景中，与 Si 基功率半导体相比，SiC 功率半导体能够减少充电过程的能量损失，缩短充电时间。具体而言，与 Si 基 AC-DC 转换器（Si IGBT 或 SiMOSFET）相比，SiC AC-DC 转换器（SiC MOSFET）能在保持芯片小尺寸的同时，实现高电压、高效率和高开关频率。与 Si 基 DC-DC 转换器（Si MOSFET）相比，SiC DC-DC 转换器（SiC MOSFET）的体积变小，损耗下降，同时也减少了配套电容和电感的数量。
随着新能源汽车市场的快速发展，功率半导体市场有望量价齐升，从而带动化合物半导体市场的快速发展。新能源汽车市场规模持续增长，根据 Evtank 的数据，2020年，全球新能源汽车销量将达 285 万辆，同比增长 29%，其中，中国新能源汽车销量有望达 145 万辆，同比增长 33%，增速高于全球水平，并且未来新能源汽车的市场规模有望继续扩张。
2019 年传统汽车半导体用量占比
2019 年电动汽车半导体用量占比
并且，随着汽车电气化趋势的深入和智能驾驶技术的应用，新能源汽车中功率半导体器件产品的单车用量有望进一步提升。根据中商产业研究院的数据，2019 年，传统汽车中功率半导体在汽车半导体中的用量占比约为 21%，低于 IC 产品的用量（23%），但在纯电动新能源汽车中，功率半导体的用量显著增加，在汽车半导体中的用量占比约达 56%。
同时，新能源汽车中的功率半导体价值量提升十分显著。根据英飞凌的数据，新能源中汽车功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的 5 倍以上。因此，未来新能源汽车市场的快速增长，有望带动功率半导体器件迎来量价齐升，从而有力推动以SiC 为代表的化合物半导体市场的增长。
新能源汽车、燃油车中功率半导体价值量对比
此外，在光电应用市场，化合物半导体主要应用于太阳能电池、半导体照明、激光器和探测器等产品，基于 GaAs 的太阳能电池有着比 Si 基太阳能电池更高的效率和更好的耐温性；在光伏逆变器领域，SiC 光伏逆变器效率可以达到 99%，能量转换损耗可以降低 50%以上，可极大降低逆变器的成本和体积；普通非增益 GaN 紫外探测器在导弹预警、卫星秘密通信、环境监测、化学生物探测等领域应用潜力较大。
2、化合物半导体市场持续增长，相关产业链环节投资机遇凸显
受到移动通信、新能源汽车以及光电应用需求提升的带动，以 GaAs、GaN、SiC等为代表的化合物半导体市场有望保持持续增长。根据中国产业信息网的数据，2020年，全球 GaAs 元件市场规模约 107.3 亿美元，同比增长约 9.94%，中国 GaAs 元件市场规模约 315.2 亿元，同比增长 14.99%。
2016-2023年全球 GaAs 元件市场规模变化
2016-2023年中国 GaAs 元件市场规模变化
GaAs 产业链主要包括上游原材料、中游器件/模块和下游应用等环节。目前，Freiberg、AXTI、住友电工、住友化学等海外厂商在衬底领域市场地位领先，合计全球市占率达 90%左右；在外延片领域，IQE、台湾全新、住友化学、英特磊科等厂商分别占据了 54%、25%、13%、6%的全球市场份额；在制造领域，稳懋的全球市场份额达 71%，龙头地位显著；在 GaAs 器件领域，设计/制造/封测一体化的 IDM 厂商 Skyworks、Qorvo、Broadcom分别占据了30.67%、27.97%、7.39%的全球市场份额，而我国砷化镓产业主要集中在衬底、设计、制造等环节，目前在 LED 领域的垂直整合方面具备一定优势。
GaAs 产业链
根据 Yole 的数据，2018 年全球 GaN 射频器件的市场规模为 6.45 亿美元，2024年有望增长至 20.01 亿美元，2018-2024 年的 CAGR 达 21%。2018 年全球 GaN 功率半导体的市场规模约 873.05 万美元，2024 年有望增长至 3.5 亿美元，2018-2024 年的CAGR 达 85%。
GaN 产业链由上游原材料、中游器件/模块和下游应用等环节构成，其中，三菱化学、住友电气在衬底领域具备较突出的市场优势地位；IQE、Allos、英诺赛科在外延领域市场地位领先；在制造领域，台湾稳懋、台积电和三安光电均积极布局 GaN工艺制程和产能；在设计/制造/封测一体化的 IDM 领域，英飞凌、恩智浦、住友电气以及士兰微在产品和产能方面具备领先优势，市场地位突出。
GaN 产业链
2020 年，全球 SiC 功率半导体的市场规模约 7.16 亿美元，同比增长约 27.63%。
全球 SiC 功率半导体市场规模变化
SiC 产业链同样由上游原材料、中游器件/模块和下游应用等环节构成。在原材料领域，Cree、II-VI 和 SiC-crystal 在分别占据了 62%、16%、12%的全球市场份额，市场优势地位显著；在 SiC 器件领域，IDM 厂商 Cree、Rohm、英飞凌和意法半导体的市场地位领先，市场份额分别为 27%、22%、16%。
SiC 产业链
随着以 GaAs、GaN、SiC 为代表的化合物半导体市场需求的不断提升和市场规模的持续增长。
化合物半导体项目可行性研究报告编制大纲
第一章总论
1.1化合物半导体项目背景
1.2可行性研究结论
1.3主要技术经济指标表
第二章项目背景与投资的必要性
2.1化合物半导体项目提出的背景
2.2投资的必要性
第三章市场分析
3.1项目产品所属行业分析
3.2产品的竞争力分析
3.3营销策略
3.4市场分析结论
第四章建设条件与厂址选择
4.1建设场址地理位置
4.2场址建设条件
4.3主要原辅材料供应
第五章工程技术方案
5.1项目组成
5.2生产技术方案
5.3设备方案
5.4工程方案
第六章总图运输与公用辅助工程
6.1总图运输
6.2场内外运输
6.3公用辅助工程
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
7.4节水措施
7.5节约土地
第八章环境保护
8.1环境保护执行标准
8.2环境和生态现状
8.3主要污染源及污染物
8.4环境保护措施
8.5环境监测与环保机构
8.6公众参与
8.7环境影响评价
第九章劳动安全卫生及消防
9.1劳动安全卫生
9.2消防安全
第十章组织机构与人力资源配置
10.1组织机构
10.2人力资源配置
10.3项目管理
第十一章项目管理及实施进度
11.1项目建设管理
11.2项目监理
11.3项目建设工期及进度安排
第十二章投资估算与资金筹措
12.1投资估算
12.2资金筹措
12.3投资使用计划
12.4投资估算表
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招标基本情况表
关联报告：
化合物半导体项目申请报告
化合物半导体项目建议书
化合物半导体项目商业计划书
化合物半导体项目资金申请报告
化合物半导体项目节能评估报告
化合物半导体行业市场研究报告
化合物半导体项目PPP可行性研究报告
化合物半导体项目PPP物有所值评价报告
化合物半导体项目PPP财政承受能力论证报告
化合物半导体项目资金筹措和融资平衡方案
第十四章财务评价
14.1财务评价依据及范围
14.2基础数据及参数选取
14.3财务效益与费用估算
14.4财务分析
14.5不确定性分析
14.6财务评价结论
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
第十六章结论与建议
16.1结论
16.2建议
附表：
