國內最大陶瓷基板基地竣工，這個市場有多大？

7月10日，四川富樂華功率半導體陶瓷基板項目在內江經開區竣工投產。這是中國規模最大的半導體陶瓷基板生產基地，總投資20億元。

該項目于2022年3月在內江經開區落地，分期進行建設，其中一期投資10億元、用地120畝，引進國內外先進的燒結爐、氧化爐、貼膜曝光顯影設備、真空釬焊設備等300余臺/套，建成年產1000萬片半導體功率模塊陶瓷基板產線（含覆銅陶瓷功率模塊載板等）。一期達產后預計實現年產值10億元、年納稅1億元人民幣，解決就業約200人。

功率器件里所用的陶瓷基板的技術門檻很高，項目填補了國內高端功率半導體陶瓷基板技術空白，將助力壯大內江電子信息產業集群發展，“我們的產品在汽車、高鐵、新能源產業，也包括光通信、航空航天領域中應用廣泛。有幾個材料（技術）會突破此前被國外限制我們發展的禁區，對中國市場來說實際上是一個零的突破。

隨著電子封裝技術逐漸向著小型化、高密度、多功能和高可靠性方向發展，電子系統的功率密度隨之增加，散熱問題越來越嚴重。對于電子器件而言，通常溫度每升高10°C，器件有效壽命就降低30%~50%。因此，選用合適的封裝材料與工藝、提高器件散熱能力就成為發展電子器件的技術瓶頸。

其中，基板材料的選用是關鍵環節，直接影響到器件成本、性能與可靠性。常用的基板材料主要包括塑料基板、金屬基板、陶瓷基板和復合基板四大類。目前，陶瓷基板雖然不是處于主導地位，但由于其良好的導熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨脹系數和成本的不斷降低，在電子封裝特別是功率電子器件中的應用越來越廣泛。

陶瓷基板按照工藝主要分為DPC、DBC、AMB、LTCC、HTCC等基板。根據GII報告顯示，2020年陶瓷基板全球市場規模約為65億美元，預測在2020年～2027年間將以6%的年復合成長率成長，2027年之前將達到100億美元。


1、陶瓷基板的種類

HTCC基板(高溫共燒陶瓷)

HTCC基板制備過程中先將陶瓷粉(Al2O3或AlN)加入有機黏結劑，混合均勻后成為膏狀陶瓷漿料，接著利用刮刀將陶瓷漿料刮成片狀，再通過干燥工藝使片狀漿料形成生胚;然后根據線路層設計鉆導通孔，采用絲網印刷金屬漿料進行布線和填孔，最后將各生胚層疊加，置于高溫爐(1600℃)中燒結而成。目前已應用于高頻無線通信領域、航空航天、存儲器、驅動器、濾波器、傳感器以及汽車電子等領域。

根據Market Watch的統計數據，2021年全球HTCC陶瓷基板市場規模約為22.12億美元，預計2028年達到38.75億美元，年復合增長率為8.3%左右。HTCC陶瓷基板行業市場集中度比較高，前三大廠商日本京瓷，日本丸和與日本特陶占據80%的全球HTCC陶瓷市場份額，行業內主要競爭者數量少，屬于寡頭競爭。

LTCC基板(低溫共燒陶瓷)

為了降低HTCC制備工藝溫度，同時提高線路層導電性，業界開發了LTCC基板。與HTCC制備工藝類似，只是LTCC制備在陶瓷漿料中加入了一定量玻璃粉來降低燒結溫度，同時使用導電性良好的Cu、Ag和Au等制備金屬漿料。LTCC基板制備溫度低，但生產效率高，可適應高溫、高濕及大電流應用要求，在軍工及航天電子器件中得到廣泛應用。

根據Market Watch發布的報告，2022年LTCC陶瓷基板的市場規模預計可達12.949億美元，預計2028年市場規模將達到18.682億美元，年復合增長率為6.3%。全球LTCC陶瓷基板的主要供應商包括村田制作所，日本京瓷，TDK株式會社等。


DPC基板(直接電鍍陶瓷基板)

其制作首先將陶瓷基片進行前處理清洗，利用真空濺射方式在基片表面沉積Ti/Cu層作為種子層，接著以光刻、顯影、刻蝕工藝完成線路制作，最后再以電鍍/化學鍍方式增加線路厚度，待光刻膠去除后完成基板制作。

根據HNY research發布數據，2021年全球DPC陶瓷基板市場規模大約為21億美元，預計2027年將達到28.2億美元，2022-2027期間年復合增長率(CAGR)為5.07%。全球主要的DPC陶瓷基板供應商包括日本京瓷、日本丸和、臺灣同欣電子等。


DBC基板(直接鍵合銅陶瓷基板)

該基板由陶瓷基片(Al2O3或AlN)與銅箔在高溫下(1065℃)共晶燒結而成，最后根據布線要求，以刻蝕方式形成線路。DBC具有導熱性好、絕緣性強、可靠性高等優點，已廣泛應用于IGBT、LD和CPV封裝。

QY Research調研顯示，2021年全球DBC陶瓷基板市場規模大約為3億美元，預計2028年將達到5.5億美元，2022-2028期間年復合增長率(CAGR)為9.0%。主要DBC陶瓷基板廠商包括美國Rogers、韓國KCC、日本Ferrotec旗下的江蘇富樂華半導體科技股份有限公司等。


AMB基板(活性金屬焊接陶瓷基板)

AMB陶瓷基板是DBC工藝的進一步發展，該工藝通過含有少量稀土元素的焊料來實現陶瓷基板與銅箔的連接，其鍵合強度高、可靠性好。該工藝相較于DBC工藝鍵合溫度低、易操作。

根據QY Research報告，2021年AMB陶瓷基板市場規模約為0.9億美元，預計2028年增長到3.8億美元，復合增長率高達22.7%。主要供應商包括美國Rogers、德國Heraeus、日本電化株式會社(Denka)、日本同和(DOWA)。


2、材料方面，氮化鋁、氮化硅將會起飛

目前陶瓷基板的主要材料以氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）和氮化硅（Si3N4）三類為主。氧化鋁陶瓷基板價格低廉(約為氮化鋁的1/10)，生產工藝成熟，目前產量最大，應用面最廣。但是，氧化鋁陶瓷基板的導熱性能已無法滿足大功率芯片的散熱要求。

氮化鋁的熱導率是氧化鋁的5倍，并且具備與硅材料相匹配的熱膨脹系數，在大功率電力電子，以及其他需要高熱傳導的器件中，逐漸替代氧化鋁陶瓷，是目前發展最快的陶瓷基板。

氮化硅被認為是綜合性能最好的陶瓷基板材料，雖熱導率不如氮化鋁，但其抗彎強度、斷裂韌性都可達到氮化鋁的2倍以上。同時，氮化硅陶瓷基板的熱膨脹系數與第三代半導體碳化硅相近，使得其成為碳化硅導熱基板材料的首選。

綜合來看，氮化鋁陶瓷基板與氮化硅陶瓷基板最具發展前景。

2021年全球氮化硅陶瓷基板市場規模在4億美元左右，在新能源汽車等終端市場需求推動下，中國已經成為全球重要的氮化硅陶瓷基板消費國，國內產品主要依賴進口，國內市場規模從2017年的0.27億美元增長至2021年的1.20億美元，GAGR為45.2%。隨著IGBT和碳化硅MOS在新能源車領域的滲透率越來越高，市場空間有望進一步提升。

氮化鋁基板的生產能力主要集中于全球少數廠家，其中日本是全球最大的氮化鋁基板出口國，核心廠商為日本丸和、京瓷等。國內已涌現一批具備氮化鋁基板批量生產的企業，龍頭公司的產能已超50萬片/月，逐步接近日本丸和。隨著高質量氮化鋁基板的生產能力不斷提升，未來有望改變高性能陶瓷基板長期依賴進口的局面。

目前氮化鋁陶瓷基板的市場空間約10億元，2019年-2022年，國內氮化鋁陶瓷基板市場空間的復合增長率超20%。隨著下游大規模集成電路、IGBT、微波通訊、汽車電子及影像傳感等產業的迅速發展，以及在電子器件功率提升的大背景下，氮化鋁的應用規模將進一步擴大。根據行業專家預測，未來幾年，氮化鋁陶瓷基板的市場空間增速仍將保持在20%以上，按此增長速率計算，則2026年氮化鋁陶瓷基板的市場空間有望達到20億元。