陶瓷基板产业投资机会分析

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一、陶瓷基板导热率亟需提升，氮化铝是确定性方向

随着激光、LED、IGBT、SiC等芯片功率的不断增加，散热问题已经变得不容忽视。陶瓷基板因其出色的导热性、绝缘性以及低热膨胀系数而广泛用于封装这些高功率芯片。根据MaxmizeMarketResearch的报告，到了2021年，全球陶瓷基板市场规模已达到65.9亿美元，并预计到2029年，市场规模将达到109.6亿美元，年均增长率约为6.57%。

目前，陶瓷基板的主要材料主要包括氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）和氮化硅（Si3N4）这三类。

氧化铝陶瓷基板具有价格低廉（约为氮化铝的1/10）、成熟的生产工艺以及目前最大的产量和最广泛的应用领域。然而，氧化铝陶瓷基板的导热性能已经无法满足高功率芯片的散热需求

与此不同，氮化铝具有远高于氧化铝的热导率，达到其5倍，并且具备与硅材料相匹配的热膨胀系数。因此，在高功率电力电子以及其他需要高热传导性能的器件中，氮化铝逐渐取代了氧化铝陶瓷，成为目前陶瓷基板领域发展最迅猛的材料。

另一方面，氮化硅被认为是综合性能最优秀的陶瓷基板材料。虽然其热导率不及氮化铝，但其抗弯强度和断裂韧性均可达到氮化铝的2倍以上。同时，氮化硅陶瓷基板的热膨胀系数与第三代半导体碳化硅相近，因此被视为碳化硅导热基板材料的首选。然而，目前尚未大规模产业化氮化硅陶瓷基板。

二、陶瓷基板导热率亟需提升，氮化铝是确定性方向

陶瓷基板的制造过程可分为三个主要阶段：粉体制备、基板成型与烧结，以及基板金属化。在这些阶段中，粉体制备技术被认为是最具技术难度的一环，因为优质的粉体是制造高性能陶瓷基板的关键。

以氮化铝粉体制备为例（氮化硅粉体类似，但目前国内企业尚未在高质量氮化硅粉体工艺方面取得突破），主要工业制备方法包括直接氮化法和碳热还原法。这些方法技术相对成熟，设备需求较为简单，产出品的纯度也较高。然而，这些工艺涉及的配方和步骤较为复杂，生产能耗较高，同时存在一定的安全风险，这些因素都制约了氮化铝在大规模商业化应用方面的发展。

国内氮化铝粉体制备技术在高品质方面与国外相比存在差距，无论是品质还是稳定性。目前市场上的氮化铝粉体主要由日本德山（占全球高纯氮化铝粉体市场份额的75%）、东洋铝业、德国Starck以及美国DOW化学等供应，这些产品的纯度可达99.9%。而国内厂商生产的氮化铝粉体纯度仅为99.5%。尽管有许多国内企业声称实现了粉体与基板的一体化生产，但实际上，这些粉体更多是用作原材料粉末，并不能直接用于制造氮化铝基板。在能够量产高质量配方粉体的企业数量上，国内现有很少（目前已有两家企业进入了配方粉体导入阶段）。

根据中国粉体网的统计，2016-2020年，全国氮化铝粉体需求量从800吨增至2900吨，预计2025年将达到5600吨，市场规模约10-15亿元。2020-2025年，国内供给端产量预计从1000吨提升至2500吨，国内的氮化铝粉体供需缺口将进一步提升。预计未来一段时间内，我国高性能氮化铝粉体仍将以进口为主。

三、氮化铝基板工艺难度大，国产厂商已进入产能释放期

综合考虑成本和效率，目前氮化铝陶瓷基板的制作工艺一般选用流延成型。而引入烧结助剂是氮化铝陶瓷烧结普遍采用的一种方法，一方面是形成低温共熔相，实现液相烧结，促进坯体致密化；另一方面是去除氮化铝中的氧杂质，完善晶格，提高热导率。

全球氮化铝基板的生产主要由少数厂家垄断，其中日本是最大的出口国，主要核心厂商包括丸和和京瓷等。制造氮化铝基板需要高温烧结炉，早期这些设备必须从日本进口，每台价格高达600万，直到2015年，国内才攻克了这一技术难题。如今，国内涌现出一批具备大规模氮化铝基板生产能力的企业，其中龙头企业的产能已经超过50万片/月，逐步接近日本丸和的水平。随着高品质氮化铝基板生产能力的不断提高，有望改变长期依赖进口高性能陶瓷基板的局面。

氮化铝陶瓷基板市场目前的规模约为10亿元，自2019年至2022年，国内氮化铝陶瓷基板市场的复合增长率超过20%。随着下游领域，如大规模集成电路、IGBT、微波通讯、汽车电子和影像传感等产业的迅猛发展，以及电子器件功率不断提高，氮化铝的应用范围将进一步扩大。根据行业专家的预测，未来几年，氮化铝陶瓷基板市场空间的增长速度将保持在20%以上，按此增长速率计算，到2026年，氮化铝陶瓷基板市场规模有望达到20亿元。

四、氮化铝基板工艺难度大，国产厂商已进入产能释放期

无论哪种材料的陶瓷基板，在烧结成型之后，需对其表面实施金属化，然后通过影像转移的方法完成表面图形的制作，以实现陶瓷基板的电气连接性能。根据封装工艺的不同，陶瓷基板可分为平面陶瓷基板与多层陶瓷基板两大类。用于半导体封装散热的多为平面陶瓷基板，制备工艺分为 DPC（直接电镀铜陶瓷板）、DBC（直接键合铜陶瓷板）和 AMB（活性金属焊接陶瓷板）等。目前氧化铝陶瓷基板主要采用DBC、DPC工艺，氮化铝陶瓷基板主要采用DBC和AMB工艺，氮化硅陶瓷基板主要采用AMB工艺（金属化价格为白板基板价格*3倍以上）。

DPC目前应用最为广泛，工艺方式类似PCB，包含图形电镀、填孔、刻蚀等，优势在于线路精度高（30-50um），并且可垂直互联（含金属孔），劣势是电镀的排污许可获取困难，并且电镀的铜层较薄，无法承载大电流。因此，DPC主要用于大功率LED封装。DBC是将铜箔在高温下直接敷接到陶瓷基板表面，金属线路厚度可达100-600um，可用于IGBT封装、激光芯片封装等。但是DBC制备过程温度高（大于1700度），金属与陶瓷界面应力大，导致可靠性较低。AMB是基于DBC工艺的技术升级，采用活性焊料，降低金属铜箔与陶瓷基板之间的键合温度（低于800度），从而降低内部应力，使得结合强度高，可靠性好。AMB主要应用于大功率IGBT模块封装、SiC功率模块封装。目前国内尚无可大规模量产AMB基板的企业。

据GII数据显示，2020年全球陶瓷基板（金属化后）总市场空间为66亿美元，约合人民币442.2亿元，2026年全球市场空间预计达到130.7亿美元，约合人民币875.7亿元，GAGR为12.06%。其中AMB 陶瓷基板增长最为迅速，总市场规模由2020年的28.14亿元增加至2026年的109.88亿元，GAGR达到 25.5%。

随着半导体和新能源行业的发展，产业界对大功率电力电子芯片、光芯片等封装散热提出更高要求，陶瓷基板正处在从氧化铝向氮化铝、氮化硅等方向的技术演进。虽然目前国内企业产值占比仍较低，但预示着未来国产替代空间大。目前无论在粉体制备、基板烧结、还是金属化，均涌现出一批优秀企业，且已逐步获得头部客户认可，正处于产品加速导入期，存在一级市场投资机会。

陶瓷基板产业链投资图谱

第四届陶瓷基板及产业链应用发展论坛将围绕高导热陶瓷基板粉体、流延成型工艺与设备进展、氮化铝与氮化硅基板烧结技术与新型烧结装备、陶瓷基板的金属化工艺、高导热陶瓷覆铜板与IGBT封装、陶瓷基板与大功率半导体器件、半导体封装陶瓷基板及性能评价、陶瓷基板市场状况与未来发展趋势等热点话题发表主旨演讲报告并进行现场互动交流。

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