中國粉體網(wǎng)訊 隨著以SiC為襯底的第3代半導(dǎo)體芯片在新能源汽車、5G、新能源領(lǐng)域的快速推廣，氮化硅（Si3N4）陶瓷基板需求也迎來了快速發(fā)展階段。
氮化硅陶瓷基板材料
氧化鈹（BeO）、氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）和氮化硅（Si3N4）4種材料是已經(jīng)投入生產(chǎn)應(yīng)用的主要陶瓷基板材料。
Si3N4陶瓷是綜合性能最好的陶瓷基板材料，熱導(dǎo)率可達(dá)90～120W/(m·k)，熱膨脹系數(shù)為3.2×10-6/℃，并具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗熱沖擊性。盡管Si3N4陶瓷基板具有略低于AlN的導(dǎo)熱性，但其抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性都可達(dá)到AlN的２倍以上，同時，Si3N4陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)與第3代半導(dǎo)體襯底SiC晶體接近，使其能夠與SiC晶體材料匹配性更穩(wěn)定。
3種陶瓷基板材料性能對比
氮化硅是國內(nèi)外公認(rèn)兼具高導(dǎo)熱、高可靠性等綜合性能的陶瓷基板材料，這使Si3N4陶瓷基板成為半導(dǎo)體功率器件高導(dǎo)熱基板材料的首選。
高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板 圖源：中新高材
氮化硅陶瓷基板市場及發(fā)展
氮化硅陶瓷基板作為高性能電子封裝材料，2025年全球市場規(guī)模預(yù)計突破50億美元，中國成為最大生產(chǎn)和消費國。全球產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)日歐美主導(dǎo)高端技術(shù)、中國加速國產(chǎn)替代的競爭格局，2025年中國本土企業(yè)產(chǎn)能占比預(yù)計達(dá)35%，較2022年提升12個百分點。
制備工藝的創(chuàng)新是行業(yè)核心驅(qū)動力。流延成型與氣壓燒結(jié)技術(shù)的結(jié)合使中國企業(yè)在生產(chǎn)成本上具備競爭力，單片基板價格從2022年的120美元降至2025年的75美元。激光切割技術(shù)的普及將良品率提升至92%，接近國際頭部企業(yè)水平。射頻領(lǐng)域?qū)Τ』澹ê穸龋?.15mm）的需求推動化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）工藝的升級，日本企業(yè)仍保持該領(lǐng)域80%的市場份額。
政策支持力度持續(xù)加大。中國“十四五”新材料規(guī)劃將氮化硅陶瓷列為關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，多個地方政府提供15%-20%的研發(fā)補貼。2024年新發(fā)布的《電子封裝材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》首次明確氮化硅基板的熱循環(huán)測試標(biāo)準(zhǔn)，加速低端產(chǎn)能出清。歐洲和美國則通過碳足跡認(rèn)證限制高能耗生產(chǎn)工藝，倒逼企業(yè)升級減排技術(shù)。
下游應(yīng)用場景呈現(xiàn)分化趨勢。新能源汽車電機(jī)控制器占據(jù)全球需求總量的42%，光伏逆變器占比28%。中國在風(fēng)電領(lǐng)域的新技術(shù)路線——直接液冷模塊采用氮化硅基板替代銅基板，2025年試點項目已覆蓋3個海上風(fēng)場。消費電子領(lǐng)域受限于成本，滲透率不足5%，但AR/VR設(shè)備對微型化基板的需求可能成為新增長點。
中材高新材料股份有限公司（簡稱"“中材高新”）的中材高新氮化物陶瓷有限公司（簡稱“中材高新氮化物公司”）在“十三五”國家重點研發(fā)計劃支持下，系統(tǒng)研究并突破了高導(dǎo)熱Si3N4基板制備的技術(shù)關(guān)鍵和工程化技術(shù)問題，通過Si3N4粉體改性處理、晶格氧含量及晶界相控制、微觀組織定向排布等多種技術(shù)組合，以及突破了材料均化、成型、燒結(jié)、表面處理及覆銅除了等多個制備工藝技術(shù)，研制出及高導(dǎo)熱、高可靠性于一體綜合和性能優(yōu)異的半導(dǎo)體絕緣基板材料，建立起年產(chǎn)10萬片（114mm×114mm）中試生產(chǎn)線。
2025年5月28日，中國粉體網(wǎng)將在江蘇·蘇州舉辦“第二屆高導(dǎo)熱材料與應(yīng)用技術(shù)大會暨導(dǎo)熱填料技術(shù)研討會”。屆時，我們邀請到中材高新材料股份有限公司首席專家張偉儒出席本次大會并作題為《高導(dǎo)熱氮化硅基板產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及進(jìn)展》的報告。本報告將結(jié)合中材高新具體產(chǎn)品，對氮化硅基板的制備技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程進(jìn)行詳細(xì)介紹。
參考來源：
1.中國建材雜志、中材高新，中材高新氮化物公司
2.張偉儒. 第3代半導(dǎo)體碳化硅功率器件用高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板最新進(jìn)展. 新材料產(chǎn)業(yè)
3.IIM信息：氮化硅陶瓷基板行業(yè)技術(shù)發(fā)展與市場前景分析報告（2025年）
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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