碳化硅项目可行性研究报告-第三代半导体，物理性能优势明显
碳化硅被誉为第三代半导体，具有耐高温、耐高压、体积小、拥有更高热导率的性能优势。第一代半导体材料以硅和锗为元素半导体为代表，具有低压、低频、低功率的光电性能，可以用来生产传统的CPU、GPU、MCU等等，90%以上的半导体产品都是用硅基材料制作的；第二代半导体材料一般是磷化铟、砷化镓，砷化镓材料的电子迁移率约是硅的6倍，具有直接带隙，因此更具有高频、高速的光电性能，主要用来生产射频器件、光模块、LED、激光器、探测器、传感器等微电子和光电子器件，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。
1、碳化硅产业链包括上游衬底和外延、中游器件、下游应用
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。从工艺流程上看，碳化硅一般是先被制作成晶锭，然后经过切片、打磨、抛光得到碳化硅衬底；衬底上生长单晶外延材料。外延片经过光刻、刻蚀、离子注入、沉积等步骤制造成碳化硅功率器件和碳化硅射频器件。将晶圆切割成die，经过封装得到器件，器件组合在一起放入特殊外壳中组装成模组。
碳化硅产业链附加值向上游集中，衬底和外延的成本占比最高。根据CASA整理的数据，产业链中，碳化硅衬底和外延的成本分别占整个器件成本的47%和23%，为产业链中价值量最大的两个环节，相比硅基器件、价值量显著倒挂。
碳化硅从生产到应用的全流程历时较长。以碳化硅功率器件为例，从单晶生长到形成衬底需要耗时1个月，从外延生长到晶圆前后段加工完成需要耗时6-12个月，从器件制造再到上车验证更是需要1-2年时间，对于碳化硅功率器件IDM厂商而言，从工业设计、应用等环节转化为收入增长的周期非常漫长，汽车行业一般需要4-5年之久。
2、2023年国内碳化硅产业回顾：繁荣与挑战并存
2023年，国内碳化硅产业经历了快速发展的一年。
从需求情况来看，汽车与光伏应用增长，市场供不应求。从2021年-2022年起，碳化硅器件便进入供应短缺状态，至今依然没有得到完全缓解。其中，汽车对碳化硅器件应用量的提升，成为拉动行业增长的主要因素。根据EV芯闻，截至2023年上半年，全球已有40款碳化硅车型进入量产交付，上半年全球碳化硅车型销量超过120万辆。从Yole Intelligence发布的2023年版《功率碳化硅报告》来看，碳化硅行业近年实现了创纪录的增长，预计到2028年，全球功率碳化硅器件市场将增长至近90亿美元。其中，新能源汽车可以称得上当前碳化硅的杀手级应用。碳化硅未来在电车上的市场需求进行了展望。碳化硅器在光伏市场应用值得关注，随着碳化硅在光伏领域应用逐渐成熟，碳化硅器件可有效提高光伏发电转换效率，光伏逆变器的转换效率可从硅基的96%提升至SiCMOSFET的99%以上，能量损耗降低50%，设备循环寿命提升50倍。这使得光伏逆变器拥有更大替换碳化硅的动力。伴随渗透率的进一步提升，未来的碳化硅有望逐渐替代硅基IGBT在光伏逆变器上的应用。
从供给情况来看，大厂纷纷扩产，国内差距正在缩短。随着需求的增长，碳化硅大厂纷纷加速产业布局，三菱、博世、意法半导体、安森美等国际巨头纷纷扩产。国内企业也在积极研发和探索碳化硅器件的产业化，已经形成相对完整的碳化硅产业链，部分产业节点有所突破。碳化硅衬底方面，天岳先进在半绝缘碳化硅衬底的市场占有率连续多年保持全球前三；天科合达在国内率先成功研制6英寸碳化硅衬底，并已实现规模化生产和器件销售。碳化硅外延片方面，厦门瀚天天成与东莞天域可生产6英寸碳化硅外延片。碳化硅器件方面，泰科天润、瀚薪、扬杰科技、中电55所、中电13所、科能芯、中车时代电气等形成一定实力，正在缩短与国外差距。值得一提的是，三安光电和天岳先进、天科合达等获得海外芯片巨头的认可，签下碳化硅衬底长期供货协议；意法半导体还与三安合资建设碳化硅器件工厂，并由三安配套供应碳化硅衬底。行业产能快速扩张，2024年以来国内碳化硅衬底产能逐步落地，多家厂商的扩产项目都在2023年实现量产或是在产能爬坡过程中。
从降本进展来看，下游二极管价格下降倒逼衬底降本节奏加快。目前，国产碳化硅二极管已经能够稳定交付，整体产业链也较为完善。根据碳化硅芯观察调研，国内SiCSBD产品2017年的价格在4.1元/A左右，2020年下降到了1.58元/A，2023年上半年国内厂家普遍报价在0.5-0.6元/A。同时二极管的主要市场在光伏、储能、直流充电桩模块、氢燃料电池DC-DC模块和UPS电源等行业，对成本十分敏感，目前，在光伏MPPT电路中，1200VSiC二极管（20A、30A）已经得到了广泛应用，随着组件电流的不断提升，40A、50A等更大电流的SiC二极管需求也会越来越多，对降本的要求会进一步提高。
从产业情况来看，随着碳化硅产业热潮的发展，领域内并购案也在增加。2023年11月，罗姆宣布完成对Solar Frontier原国富工厂的收购；安森美在2021年以4.15亿收购GTAT；SK在2020年以4.5亿美元收购杜邦碳化硅晶圆事业部；ST在2019年以1.375亿美元收购Norstel AB。相较之下，国内的碳化硅产业起步较晚，就并购角度而言，目前国内大规模碳化硅并购案还不多。
3、2024年碳化硅产业化展望：高压快充与降本加速的双重驱动
2024年，我们认为碳化硅产业化进展会随着高压快充趋势及碳化硅产业链降本而加速。结合上文中的分析，高压快充是电车的大势所趋，未来会逐渐下沉到更低区间的价格带，高压快充背景下，电车对碳化硅需求的迫切性预计对应进一步提高。另一方面，随着产能的逐步释放、8英寸量产的不断成熟、碳化硅长晶及加工工艺的不断改进、进而碳化硅行业良率的提升，尤其是在国产厂商纷纷入局后，可能会进一步加速碳化硅的降本。我们认为2024年碳化硅产业化进展会随着高压快充趋势及碳化硅产业链降本而加速，关注碳化硅产业链降本进展、800V新车放量进展、国内上游材料衬底/外延厂商出货情况、国内下游器件/模块厂商上车验证进展。
项目可行性研究报告（2023年5月1日新版）编制大纲
第一章概论
1.1项目概况
1.2项目单位概况
1.3编制依据
1.4主要结论和建议
第二章项目建设背景及必要性
2.1项目建设背景
2.2规划政策符合性
2.3建设必要性
第三章项目需求分析与产出方案
3.1需求分析
3.2建设内容和规模
3.3项目产出方案
第四章项目选址与要素保障
4.1项目选址
4.2项目建设条件
4.3要素保障分析
第五章建设方案
5.1工程方案
5.2建设管理方案
第六章项目运营方案
6.1运营模式选择
6.2运营组织方案
6.3安全保障方案
6.4绩效管理方案
第七章环境保护
7.1执行依据
7.2建设期环境影响分析及环保措施
7.3运营期污染防治及处理措施
7.4水土保持措施
7.5特殊环境影响分析
7.6结论
7.7建议
第八章节能分析
8.1编制依据
8.2节能原则
8.3项目能源消耗的种类
8.4节能措施
第九章项目投资估算与资金筹措
9.1投资估算
9.2资金筹措
第十章项目影响效果分析
10.1社会影响分析
10.2不同利益群体对项目的态度与参与程度
11.3生态环境影响分析
11.4资源和能源利用效果分析
11.5碳达峰碳中和分析
第十一章项目风险管控方案
11.1风险识别与评价
11.2风险程度分析
11.3风险管控方案
第十二章社会稳定性风险分析
12.1风险及其评价
12.2风险的综合评价
12.3社会稳定风险防范措施
12.4维护社会稳定工作方案
12.5结论
第十三章研究结论及建议
13.1主要研究结论
13.2问题与建议
