一、什么是陶瓷基板?
陶瓷基板是一类以高纯度无机非金属材料(如氧化物、氮化物)为基体,具备优异电绝缘性、热导率、机械强度和化学稳定性的电子封装载体,广泛应用于功率器件、射频模块、光通信及高端芯片封装中。其核心功能在于提供电气互连支撑、高效散热通道与环境防护。
主要类型与性能对比:
其中,Si₃N₄ AMB(活性金属钎焊)基板因兼具高强度、高导热与CTE匹配性,成为当前先进封装领域最具战略价值的陶瓷材料。
二、陶瓷基板如何改变先进封装工艺?预计何时商业化应用?
陶瓷基板正从传统工业/军工场景向高性能计算(HPC)、人工智能(AI)和智能驾驶芯片等前沿领域渗透,推动封装技术向“高密度、高可靠、高集成”演进。
工艺变革方向:
替代有机基板瓶颈:ABF/BT载板热导率低(<1 W/mK)、CTE失配严重,在700W+ AI芯片封装中已逼近极限;陶瓷基板提供更高热稳定性与结构刚性。
支持Chiplet异构集成:
- 在混合中介层(Hybrid Interposer)架构中,中心区域采用硅中介层实现微细布线,外围使用LTCC或AMB陶瓷扩展电源/信号平面;
- Si₃N₄ AMB可作为独立封装平台,承载多个Chiplet并通过RDL+倒装连接,降低整体翘曲与热应力。
赋能新型冷却方案:
- 陶瓷基板可内嵌微流道(尤其HTCC/LTCC),支持两相冷板直接集成;
- 结合AMB双面金属化,构建“芯片—基板—冷板”一体化散热路径,满足液冷数据中心需求。
提升系统级可靠性:
- CTE与硅高度匹配(ΔCTE < 0.5 ppm/K),显著缓解热循环下的焊点疲劳;
商业化时间表预测:
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| 2024–2025 | | |
| 2026–2027 | | HPC次旗舰型号采用“Hybrid Interposer”,Si₃N₄ AMB用于功率区 |
| 2028年起 | | 若薄膜工艺突破,发展出微细化陶瓷中介层,挑战玻璃基板地位 |
关键商业化条件:
- 完成AEC-Q100 Grade 1与ISO 26262 ASIL-B认证;
三、市场规模及增长空间
全球市场概况:
2023年全球陶瓷基板市场规模约28亿美元,受益于新能源车、5G通信与AI算力爆发,预计2027年将达45亿美元,CAGR约为12.5%。
按材料增速排序:Si₃N₄ > AlN > LTCC > Al₂O₃
国内市场需求驱动因素:
新能源汽车带动SiC模块放量:每辆电动车需约3–5片AMB-Si₃N₄基板,单车价值量超$200;
国产GPU/AI芯片崛起:寒武纪、壁仞、黑芝麻等企业推进Chiplet设计,催生高端封装材料自主可控诉求;
政策扶持“卡脖子”环节:AMB陶瓷基板被列入《重点新材料首批次应用示范指导目录》,享受首台套补贴。
增长弹性测算(基于电动车渗透率):
未来五年,中国有望成长为全球最大陶瓷基板消费国,占全球份额超35%。
四、国内外主要参与上市公司(A股 & 港股)
国内重点企业清单:
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| 江丰电子 | | | ✅ 已量产Si₃N₄ AMB,完成AEC-Q100预测试,绑定国产AI芯片客户 |
| 中瓷电子 | | | ✅ 产品用于光通信、车载雷达,参与国家新能源重点项目,推进ISO 26262认证 |
| 国瓷材料 | | | ✅ 开发高纯β-Si₃N₄粉体(纯度>99.9%),支持AMB国产化,送样验证中 |
| 科翔股份 | | | |
| 昀冢科技 | | | |
| 三环集团 | | | 量产氧化铝、LTCC基板,用于PKG、传感器等成熟领域 |
| 凯盛科技 | | | 研发LTCC-Si₃N₄低温共烧技术,探索轻量化车载方案 |
| 博敏电子 | | | |
港股相关标的:
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| | 封装设备供应商,提供AMB贴合、焊接解决方案,间接受益于陶瓷推广 |
| | 涉足功率模块封装,可能采用国产AMB方案,潜在终端客户 |
国际竞争对手:
日本:京瓷(KYOCERA)、NTK(NGK Spark Plug)、丸和(Maruwa)——技术领先,垄断高端市场;
美国:CoorsTek、罗杰斯(Rogers Corp.)——专注AlN/Si₃N₄ AMB,服务军工与数据中心;
欧洲:DIEHL、Thales——主打高可靠性航空电子封装。
竞争格局判断:国际厂商仍主导高端市场,但国产企业在成本控制、本地服务与供应链安全方面优势明显,预计2026年后在非极致性能场景实现大规模替代。
五、综合结论与展望
1. 技术定位总结
陶瓷基板并非全场景替代硅或玻璃基板,而是在特定高性能、高可靠性赛道中扮演不可替代角色:
短期:作为ABF/DBC的升级替代品,应用于功率模块、车载MCU;
中期:以“混合中介层”形式融入Chiplet生态,承担电源/热管理核心功能;
长期:若实现薄膜化与微细化突破,有望发展为新一代全功能陶瓷中介层。
2. 国产替代路径清晰
材料端:国瓷材料突破粉体制备,保障源头安全;
工艺端:江丰电子掌握AMB核心技术,实现“粉—板—封”整合;
系统端:中瓷电子推动标准认证与功能安全体系建设。