半导体器件芯片生产线项目可研.docx

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半导体器件芯片生产线项目可研

半导体器件芯片生产线项目

可行性研究报告

二零二零年八月

第一章总论

1.1项目名称

半导体器件芯片生产线项目

1.2项目承办单位

本项目承办单位为**

1.3报告编制依据

1、国家发改委颁布的《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）；

2、国家关于投资项目可行性研究报告编制的有关规定；

3、《中国制造2025》；

4、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》；

5、《国家集成电路产业发展推进纲要》；

6、《产业结构调整和指导目录》（2019年本）；

7、项目建设单位提供的有关本项目的各种技术资料及基础材料；

8、项目踏勘收集的其他资料。

1.4项目拟建地点

本项目建设地址位于**。

1.5建设内容与建设规模

本项目拟征地200亩（约合133333m2），进行半导体器件芯片生产线项目建设，具体建设内容及规模如下：

1、新建生产厂房6栋，建筑面积120000m2，新建原料及成品库2栋，建筑面积20000m2；

2、新建产品研发大楼1栋，建筑面积30000m2；

3、配套建设宿办楼、员工食堂及各类辅助用房8000m2；

4、修建道路46533m2，绿化14000m2。

项目建成后，将形成8英寸的新型功率半导体器件芯片生产线1条，可年产8英寸IGBT芯片、低压MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）共计20万片，年产IGBT模块200万只。

1.6项目建设期限

建设期限初步安排为3年，即2020年1月--2022年12月。

1.7投资估算与资金筹措

本项目总投资估算为160000万元，其中建设投资156957万元，铺底流动资金3043万元。

项目总投资160000万元，所需资金由建设单位多渠道融资解决。

1.8社会效益情况

芯片又被称为电子产品的“粮食”，一般占产品成本的二成左右，在竞争激烈的电子产业链里面，没有核心技术的企业，很容易被“卡脖子”，本项目将着重进行新型功率半导体器件芯片技术的研发及推广，促使我国企业尽快掌握芯片制造核心技术，不再受制于人。

本项目建设期，施工人员将优先从周边村庄选择，并优先选择有劳动能力和就业需求的贫困户参与建设，项目建成后，可直接提供就业岗位100人，考虑项目所需人员对技术要求较高，项目单位将优先考虑本地有意向的高素质人才，并对其提供专业的技术指导，促进本地就业。

因此，本项目建设能够有效解决应届大学生、社会闲散人员、贫困户实现就业和再就业。

1.9研究结论

经综合研究论证，本项目建设符合中国半导体产业发展政策的要求、符合高技术产业发展要求，是国家大力支持发展的项目，项目建设依据充分，建设地址和建设条件较好，产品生产技术先进、工艺成熟，建设方案合理，项目具有良好的经济效益和广泛的社会效益，因此，本项目建设是必要的，也是可行的。

建议项目建设单位抓紧办理各项前期工作报批手续，抓住有利时机，尽早开工建设；建议对我国同类产品市场作更加深入的调研工作，可有效地降低项目风险和指导下一步的工作。

同时，做好产品的生产技术、生产管理和销售管理，做好人才培养和产品质量管理工作；建议政府有关部门给予相应的支持，使本项目能够早日投入运营以取得预期的社会效益和经济效益。

第二章项目建设背景及必要性

2.1项目建设背景

2.1.1项目的提出

半导体是一类材料的总称，集成电路是用半导体材料制成的电路的大型集合，芯片是由不同种类型的集成电路或者单一类型集成电路形成的产品。

芯片是未来制造业转型升级的核心，因此国产芯片处于国家战略地位。

然而现实的情况是，我国需要的芯片严重依赖进口。

据海关总署2016年全年数据现实，我国集成电路进口金额为2270.26亿美元，同期原油进口金额仅1164.69亿美元，集成电路进口金额已是原油进口额的近两倍。

因此，芯片国产化趋势是大势所趋，有助于改变当前中国制造业在全球的利润分配中的不利位置。

为应对全球新一轮科技革命和产业变革所需，进一步提升制造业全球竞争力，我国《中国制造2025》提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，通过“三步走”实现制造强国的战略目标：

第一步，到2025年迈入制造强国行列；第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；第三步，到新中国成立一百年时，综合实力进入世界制造强国前列。

围绕实现制造强国的战略目标，《中国制造2025》明确了9项战略任务和重点，提出了8个方面的战略支撑和保障。

其中重点发展领域的新一代信息技术产业中，集成电路及专用装备着力提升集成电路设计水平，不断丰富知识产权（IP）核和设计工具，突破关系国家信息与网络安全及电子整机产业发展的核心通用芯片，提升国产芯片的应用适配能力。

掌握高密度封装及三维（3D）微组装技术，提升封装产业和测试的自主发展能力。

形成关键制造装备供货能力。

项目所在的园区按照“科技领先、产业集聚”的发展思路和“一区多园”的建设模式，以经营园区发展为重点，强基础、促产业、重招商，为实现园区发展新突破，促进园区进一步发展，并为国家现代制造业发展贡献力量，园区管委会领导经过多方考察及综合论证，提出新型半导体器件芯片生产线项目建设。

项目建设不仅可以加快芯片国产化步伐，还能顺应《中国制造2025》，为国家制造业建设添砖加瓦。

2.1.2政策背景

半导体集成电路行业作为整个电子信息技术行业的基础，一直受到国家及地方层面相关政策的支持和鼓励。

《国家集成电路产业发展推进纲要》提出，到2020年，集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小，全行业销售收入年均增速超过20%，企业可持续发展能力大幅增强。

移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平，产业生态体系初步形成。

到2030年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批企业进入国际第一梯队，实现跨越发展。

《纲要》提出，加速发展集成电路制造业。

抓住技术变革的有利时机，突破投融资瓶颈，持续推动先进生产线建设。

加快45/40nm芯片产能扩充，加紧32/28nm芯片生产线建设，迅速形成规模生产能力。

加快立体工艺开发，推动22/20nm、16/14nm芯片生产线建设。

大力发展模拟及数模混合电路、微机电系统（MEMS）、高压电路、射频电路等特色专用工艺生产线。

增强芯片制造综合能力，以工艺能力提升带动设计水平提升，以生产线建设带动关键装备和材料配套发展。

《产业结构调整指导目录》（2019年本）中指出二十八、信息产业鼓励发展集成电路设计，线宽0.8微米以下集成电路制造，及球栅阵列封装（BGA）、插针网格阵列封装（PGA）、芯片规模封装（CSP）、多芯片封装（MCM）、栅格阵列封装（LGA）、系统级封装（SIP）、倒装封装（FC）、晶圆级封装（WLP）、传感器封装（MEMS）等先进封装与测试，鼓励发展半导体、光电子器件、新型电子元器件（片式元器件、电力电子器件、光电子器件、敏感元器件及传感器、新型机电元件、高频微波印制电路板、高速通信电路板、柔性电路板、高性能覆铜板等）等电子产品用材料。

本项目主要包括第六代IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、低压MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等产品的生产，项目符合国家政策要求。

2.2项目建设的必要性

2.2.1是实现国产芯片产业化的需要

全球芯片市场上巨头更多。

全球半导体市场规模达到了4385亿美元，前十大半导体厂商占据了整个市场58.5%的份额，这些厂商分别是三星、英特尔、SK海力士、Micron、博通、高通、德州仪器、Toshiba、英伟达和恩智浦，并没有出现中国厂商的身影。

国内最大的半导体企业华为旗下海思半导体的2017年销售额约为61.6亿美元，而十大巨头中三星电子的销售额为656亿美元，最末的恩智浦半导体的销售额为92亿美元。

中国半导体行业存在无芯之痛。

以国内第二大通信技术服务企业中兴通讯为例，其去年向供应商采购金额超过百亿元。

中兴通讯2017年财报显示，中兴向最大供应商的采购金额为31.69亿元，占本集团年度采购总额5.46%，向前五名最大供应商合计的采购金额为106.12元，占本集团年度采购总额的18.28%。

芯片贸易已经成为中国进出口贸易逆差的最大“黑洞”。

对中国厂商而言，目前最重要的是先完成产业链的布局。

因此，本项目的建设十分必要，项目将以产品研发为重点，以高端芯片技术攻关目的，努力提高芯片的自主创新水平，并实现研发产品的产业化生产，破解我国的无芯之痛。

2.2.2是支持国家集成电路产业发展的需要

半导体集成电路产业是巨大的产业集群，需要多方面的支撑，包括材料、设计、制造。

目前，我国的半导体产业基础还比较薄弱，促进半导体产业的发展还需要从促进半导体支撑产业的发展、完善配套市场入手。

“十三五”期间我国半导体支撑产业有了很大发展，但就现状而言，仍然远不能满足国内半导体产业的需求。

从总体来看，我国半导体支撑产业自给程度不足30%，而根据国家《中国制造2025》规划，2025年集成电路产业的自给程度要达到70%。

项目通过8英寸0.13微米新型功率半导体器件芯片的设计及产业化生产，有效支持国家集成电路产业冲破在基础元件制造的瓶颈，为国家集成电路产业在材料、设备、仪器产业方面打下基础。

第三章市场分析

3.1行业分析

3.1.1发展现状

集成电路（integratedcircuit）是一种微型电子器件或部件，它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。

由于几乎所有的电子设备中都需要使用集成电路，因此集成电路已经广泛应用到计算机、家用电器、数码电子、自动化、电气、通信、交通、医疗、航空航天等诸多国家重要领域。

作为信息技术产业的核心，集成电路已逐渐成为衡量一个国家或地区综合竞争力的重要标志和地区经济的晴雨表，成为支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。

近年来，在国家政策扶持以及市场应用带动下，我国集成电路产业保持快速增长，持续保持了增速全球领先的势头。

根据中国半导体行业协会数据显示，2010年我国集成电路产业销售规模仅为1424亿元，2017年上升至5411.3亿元，较2010年增长了2.8倍，2010-2017年复合增长率达21.0%。

从产量来看，与行业销售规模变化一致，行业产量也保持了持续稳定的增长。

根据国家统计局数据显示，2017年全国生产集成电路1564.6亿块，较2010年652.5亿块增长140%，年复合增长率达13.3%。

2018年以来，全国集成电路产量仍然保持了持续稳定的增长，前11月产量达1577.0亿块，超2017年全年，同比增长11.3%。

3.1.2发展趋势

1、我国集成电路整体产业呈稳健增长的趋势

据中国半导体行业协会预测，中国集成电路行业销售额在未来三年中年复合成长率约为20.20%，到2020年中国集成电路产业销售额将达到9,300.00亿元。

2、进口集成电路替代空间较大

我国作为庞大的电子、通信、汽车、工业自动化等终端消费市场，对集成电路的需求量非常大，而本土集成电路产业规模依然较小，供求缺口较大，产业的进口额远高于出口额。

3、市场需求旺盛

虽然，我国已连续多年成为全球最大的集成电路市场，但产业自给率相对较低，在多个环节中，本土企业在全球市场的市占率甚至接近空白。

集成电路已连续五年成为我国最大的单一进口商品，国产替代迫在眉睫。

因此，2020年随着G、人工智能、云计算、物联网等战略新兴产业的发展，我国集成电路行业的市场需求将持续旺盛。

3.2产品市场分析

3.2.1IGBT市场分析

IGBT是功率半导体器件第三次技术革命的代表性产品，具有高频率、高电压、大电流，易于开关等优良性能，被业界誉为功率变流装置的“CPU”，广泛应用于轨道交通、航空航天、船舶驱动、智能电网、新能源、交流变频、风力发电、电机传动、汽车等强电控制等产业领域。

随着以轨道交通为代表的新兴市场兴起，中国已经成为全球IGBT最大需求市场。

从市场竞争格局来看，美国功率器件处于世界领先地位，拥有一批具有全球影响力的厂商，例如TI、Fairchild、NS、Linear、IR、Maxim、ADI、ONSemiconductor、AOS和Vishay等厂商。

欧洲拥有Infineon、ST和NXP三家全球半导体大厂，产品线齐全，无论是功率IC还是功率分离器件都具有领先实力。

日本功率器件厂商主要有Toshiba、Renesas、NEC、Ricoh、Sanke、Seiko、Sanyo、Sharp、Fujitsu、Toshiba、Rohm、Matsushita、FujiElectric等等。

日本厂商在分立功率器件方面做的较好，但在功率芯片方面，虽然厂商数量众多，但很多厂商的核心业务并非功率芯片，从整体市场份额来看，日本厂商落后于美国厂商。

但是全球有近70%的IGBT模块市场被三菱、东芝及富士等日系企业控制。

德系的英飞凌也是全球IGBT龙头企业之一，其独立式IGBT功率晶体以24.7%的市场占有率位居第一，IGBT模块则以20.5%的市场占有率位居第二。

近年来，中国台湾的功率芯片市场发展较快，拥有立锜、富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。

台湾厂商主要偏重于DC/DC领域，主要产品包括线性稳压器、PWMIC（PulseWidthModulationIC，脉宽调制集成电路）和功率MOSFET，从事前两种IC产品开发的公司居多。

总体来看，台湾功率厂商的发展较快，技术方面和国际领先厂商的差距进一步缩小，产品主要应用于计算机主板、显卡、数码产品和LCD等设备。

我国还没有一个厂家能够实现6500VIGBT芯片本土产业化，为此，国内企业每年需花费数亿元从国外采购IGBT产品。

由于国外采购周期长达数月甚至一年以上，严重制约了我国轨道交通装备的自主创新和民族品牌创立，大大降低了国内动车、机车装备在国际市场的竞争力。

因此发展国内的IGBT产业迫在眉睫。

伴随着2014、2015年《国家集成电路产业发展推进纲要》和《中国制造2025》的发布，国家半导体产业进入了快速发展阶段。

一方面原因是国家集成电路大基金以及其他资本的注入使国内半导体集成电路产业投资规模及数量增势明显；另一方面，中国制造2025迫使高压变频、交流传动机车/动车组、城市轨道交通、国家电网、新能源汽车等国民经济支柱性行业纷纷提出关键功率器件国产化的需求，除去自行建厂研发之外，这些领域的应用将为国内功率半导体器件的发展带来新机遇。

从技术发展趋势上来看，尽管与国际领先水平尚有差距，但发展势头强劲。

高端超结MOS、TrenchIGBT、SGTMOS产品产业化依然是未来2年功率半导体器件企业发展必争之地，此外，第三代SiC、GaN器件将是未来功率器件发展趋势，国内众多企业开始进入研究阶段。

IGBT广泛应用于轨道交通、航空航天、船舶驱动、智能电网、电力电子、新能源汽车等领域，未来的应用前景广阔。

预计2023年行业整体市场规模将达到超过330亿元。

因此，该产品市场前景广阔，国产化率迫在眉睫。

3.2.2MOSFET市场分析

1、发展现状

MOSFET全称Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，中文名为金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管或MOS管，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。

MOSFET是功率器件中最重要的产品之一，2017年全球MOSFET市场规模占功率器件市场的35.4%。

MOSFET的优点在于稳定性好，适用于AC/DC开关电源、DC/DC转换器，因此MOSFET通常用于计算机、消费电子、汽车和工业等领域。

2018年全球MOSFET市场规模为59.61亿美元，同比增长2.7%。

中国是全球最大的功率器件消费国，功率器件细分的主要几大产品在中国的市场份额均处于第一位。

其中MOSFET中国市场规模占比全球为44.3%，中国MOSFET市场规模约26.4亿美元。

目前国内最大的MOSFET厂商是英飞凌，2017年在中国市场占比为26.90%，前5大厂商市场占比为64%，MOSFET市场集中度较高。

国内厂商士兰微市场占比为2.5%，排名第十。

建广资本收购恩智浦的标准业务部门后成立了Nexperia，公司承接了恩智浦的MOSFET业务，2017年Nexperia在国内市场占比为3.2%，排名第八，在全球市场排名第十。

2、发展趋势

（1）中低压市场国外大厂退出，国内厂商有望承接市场份额

瑞萨电子是全球最大的中低压MOSFET厂商，公司在该领域市场占比为40%，2013年瑞萨率先退出中低压MOSFET领域，其他厂商也纷纷开始向毛利率较高的高压MOSFET领域转型。

中国是全球最大的消费电子生产国，对中低压MOSFET需求巨大，目前士兰微的产品已经覆盖了白色家电领域，国内厂商有望承接中低压MOSFET领域的市场份额，实现国产替代。

（2）需求占比调整

随着汽车电子化以及工业系统智能化程度的不断加深，预计到2022年MOSFET下游应用中，汽车占比为22%，计算机及存储占比为19%，工业占比为14%。

第四章建设条件

4.1建设地址

本项目建设地点位于**。

4.2建设条件

4.2.1地理位置

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4.2.2自然资源

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4.2.3气象条件

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4.2.4社会经济状况

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4.2.5基础设施条件

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4.3建设条件分析结论

本项目建设具有良好的自然条件，供水、供电、交通等外部协作条件能够满足项目建设的需要。

因此，本项目具备了良好的建设条件。

第五章建设方案

5.1设计依据

1、《民用建筑设计通则》（GB50352-2019）；

2、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ26-2018）；

3、《办公建筑设计规范》（JGJ67-2019）；

4、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；

5、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-2014）；

6、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）；

7、《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）；

8、《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）；

9、《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）；

10、《公共建筑节能设计标准》（GB5189－2015）；

11、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；

12、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；

13、《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2019）；

14、《民用建筑电气设计规范》（JGJ/16-2016）；

15、《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）

16、《室外给水设计规范》（GB50013-2018）；

17、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；

5.2项目技术方案

5.2.1生产规模

项目建成后，将形成8英寸的新型功率半导体器件芯片生产线1条，可年产8英寸IGBT芯片、低压MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）共计20万片，年产IGBT模块200万只。

项目产品将主要应用于新能源发电、储能、超级计算机、云计算网络、伺服器、个人电脑、UPS电源、物联网等领域，能够带动上下游半导体材料、芯片设计、封装与测试、模块制造、模组生产等相关产业形成产业集群。

5.2.2技术方案

1、第六代IGBT（绝缘栅双极型晶体管）

IGBT是一种功率半导体器件。

器件的制作就是在薄薄的一层均匀的半导体硅晶片中按设计方案用特定的工艺手段做成不同功能的若干小区域，而且按要求连接成回路。

各个小的功能区的厚薄、大小、位置、杂质性质、杂质浓度甚至杂质浓度分布如浓度梯度都会给器件性能带来极大的影响。

如何去制作不同结构的小区域，则需用各种半导体制作工艺（如扩散工艺、外延工艺、离子注入工艺、辐照工艺、光刻工艺、沟槽工艺等）及相关的专用设备和工艺条件（如不同级别的原料、辅料及洁净厂房等）。

举例说来，同是功率半导体器件的可控硅和IGBT芯片结构就大不一样。

可控硅电流再大、电压再高，只有一个单独的芯片。

IGBT则是利用MOS集成电路工艺，在一个大硅晶片上制成若干个可分割的芯片，每个芯片中又有不少的同样结构的原胞并联组成，然后在封装时根据需要把芯片组成回路或把芯片并联制成大电流的单管、桥臂等模块。

此例只是两者芯片内结构差异中的一个小例而已，其它差异多得是，不胜枚举。

从上世纪八十年代中到本世纪初这二十年中，IGBT走过了六次大改进的路程，常称六代。

第六代产品是在IGBT经历了上述五次技术改进实践后对各种技术措施的重新组合。

第五代IGBT是第四代产品“透明集电区技术”与“电场中止技术”的组合。

第六代产品是在第五代基础上改进了沟槽栅结构，并以新的面貌出现。

第六代产品的各项指标改进十分明显，尤其是承受工作电压水平从第四代的3300V提高到6500V，这是一个极大的飞跃。

2、低压MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）

由于功率MOSFET应用的巨大市场，引导其在工艺和设计上都取得了长足的发展，不断成熟。

但人们对于器件性能提高和成本降低的需求是永不满足的，促使其市场竞争越来越激烈。

传统的功率MOSFET器件由于受到理论硅极限的限制，长久以来抑制了功率MOSFET器件的发展，而低压超结MOSFET利用电荷平衡原理，使得N型漂移区即使在较高掺杂浓度的情况下也能实现器件较高的击穿电压，从而获得较低的导通电阻，打破了传统功率MOSFET的理论硅极限。

导通电阻降低可以使得一片晶圆上制作更多数量的芯片，从而降低了单颗芯片成本。

然而对于低电压范围超结器件（40V以下），其pitch需要缩小至0.8um或甚至以下，这增加了接触孔与沟槽之间对准的难度，而对偏会导致器件性能一致性较差，特别是阈值电压的波动，严重时导致器件参数异常。

本项目采用低压超结MOSFET自对准工艺方法，克服现有技术中存在的技术问题。

（1）硅衬底表面淀积一层氧化硅，通过光刻工艺在氧化硅上面定义出沟槽区，然后以氧化硅为硬掩模，对硅衬底进行刻蚀，形成沟槽并移除表面氧化硅；

（2）在沟槽内及硅衬底表面生长场氧化硅；

（3）沟槽内填充源极多晶硅并进行回刻；

（4）利用湿法腐蚀对硅衬底表面及沟槽侧壁氧化层进行移除；

（5）利用干法热氧化工艺生长栅氧化硅；

（6）淀积栅极多晶硅并进行回刻；

（7）淀积介质氧化硅并利用CMP工艺移除表面的氧化硅；

（8）利用干法腐蚀进行硅刻蚀；

（9）进行体区、源区注入并退火；

（10）淀积氮化硅，并利用干法腐蚀刻蚀掉表面的氮化硅；

（11）进行硅刻蚀形成接触孔；

（12）进行表面金属工艺。

5.2.3所需工艺

集成电路制造就是在硅片上执行一系列复杂的化学或者物理操作，简单讲，这些操作可以分为四大基本类：

薄膜制作（1ayer）、刻印（pattern）、刻蚀和掺杂。

这些在单个芯片上制作晶体管和加工互连线的技术综合起来就成为半导体制造工艺。

1、光刻工艺

光刻是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。

在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。

被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。

光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，且在晶圆表面的位置要正确，而且与其他部件的关联也正确。

通过光刻过程，最终在晶圆片上保留特征图形的部分。

有时光刻工艺又被称为Photomasking，Masking，Photolithography或