電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道,在芯片封裝技術向HBM4/5世代升級的浪潮中,一種名為Low-α球鋁(低α射線球形氧化鋁)的關鍵材料正從幕后走向臺前。這種材料因其極低的鈾、釷等放射性元素含量(通??刂圃?0 ppb以下),能夠有效抑制α粒子引發(fā)的單粒子翻轉(zhuǎn)問題,從而保障7nm及以下先進制程芯片的長期運行可靠性。
同時,其高球形度、優(yōu)異導熱性與電絕緣性,使其成為HBM、2.5D/3D封裝、系統(tǒng)級封裝(SiP)等先進封裝技術中環(huán)氧塑封料(EMC/GMC)的核心組分。然而,長期以來,Low-α球鋁的制備技術被日本企業(yè)牢牢壟斷,尤其是日本雅都瑪(Admatechs)等公司幾乎主導全球90%以上的高端市場,中國在該領域長期處于卡脖子狀態(tài)。
近年來,隨著人工智能、高性能計算和國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,國內(nèi)對Low-α球鋁的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。在此背景下,加快Low-α球鋁的國產(chǎn)化進程,已成為保障我國半導體產(chǎn)業(yè)鏈安全的戰(zhàn)略任務。值得欣慰的是,經(jīng)過數(shù)年技術攻關,國內(nèi)部分企業(yè)已在該領域取得實質(zhì)性突破。
在技術上,國內(nèi)企業(yè)通過自主研發(fā),已在Low-α球鋁的核心技術指標上實現(xiàn)突破,關鍵參數(shù)達到或優(yōu)于國際主流水平。例如成功將鈾(U)、釷(Th)含量降至5ppb以下,部分企業(yè)甚至實現(xiàn)1ppb級控制。
這一指標已持平日本雅都瑪?shù)?.001C/cm2 hr標準,可有效避免α射線導致的芯片軟錯誤,滿足HBM4等高端封裝對零干擾的需求。
例如聯(lián)瑞新材在技術與商業(yè)化進度領先,已量產(chǎn)多種規(guī)格Low-α球鋁,放射性含量低于5ppb,產(chǎn)品覆蓋0.1-10μm規(guī)格,且通過三星SDI、住友電工等一級供應商間接供貨SK海力士、英偉達等國際客戶,2024年Low-α球鋁出貨量同比增長超300%,2025年獲得境外客戶批量訂單,成為國內(nèi)少數(shù)實現(xiàn)Low-α球鋁出口的企業(yè)。
天馬新材依托二十余年氧化鋁研發(fā)經(jīng)驗,自主開發(fā)的Low-α球鋁已完成中試,鈾/釷含量<5ppb,球形度96%,目前該公司正在重點攻克16層HBM封裝所需的高導熱Low-α球鋁技術,預計2026年啟動量產(chǎn)驗證。
壹石通也在規(guī)劃年產(chǎn)200噸Low-α球鋁項目,不過目前仍處于產(chǎn)線調(diào)試與客戶送樣驗證階段,尚未實現(xiàn)批量生產(chǎn),其產(chǎn)品通過日韓客戶(如三星SDI、住友電工)的多批次驗證,但反饋顯示下游大批量使用節(jié)奏較慢,主要因產(chǎn)業(yè)鏈驗證周期長,達6-12個月,最長可能達到2年。
不過目前國內(nèi)Low-α球鋁行業(yè)也存在一些瓶頸,例如上游原材料需要使用到5N鋁錠(99.999%以上),而國產(chǎn)5N鋁錠的U/Th通常在5-20ppb,需要再經(jīng)區(qū)域熔煉+偏析或三層液二次電解才能降到1ppb以下;目前只有新疆眾和、包頭鋁業(yè)、上海交大—交大材料院等具備1ppb級小批量試產(chǎn)能力,合格收得率<30 %,成本是常規(guī)5N的2-3倍。
而國際高純鋁巨頭如挪威海德魯(Hydro)可將金屬鋁中U/Th穩(wěn)定控制在0.3-0.5 ppb,而日本Denka則在高純氧化鋁端具備同等控制能力。相比之下,國產(chǎn)1ppb級鋁原料仍處于小批量試產(chǎn)階段,成本高、收率低,因此高端Low-α球鋁企業(yè)普遍采取進口高純鋁/氧化鋁+國內(nèi)球化復配的雙軌策略。
整體來看,Low-α球鋁仍屬高門檻、小市場、快增長賽道,國內(nèi)已完成從0到1的實驗室/中試突破,正邁向1到10的規(guī)?;c客戶端全面驗證階段。
同時,其高球形度、優(yōu)異導熱性與電絕緣性,使其成為HBM、2.5D/3D封裝、系統(tǒng)級封裝(SiP)等先進封裝技術中環(huán)氧塑封料(EMC/GMC)的核心組分。然而,長期以來,Low-α球鋁的制備技術被日本企業(yè)牢牢壟斷,尤其是日本雅都瑪(Admatechs)等公司幾乎主導全球90%以上的高端市場,中國在該領域長期處于卡脖子狀態(tài)。
近年來,隨著人工智能、高性能計算和國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,國內(nèi)對Low-α球鋁的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。在此背景下,加快Low-α球鋁的國產(chǎn)化進程,已成為保障我國半導體產(chǎn)業(yè)鏈安全的戰(zhàn)略任務。值得欣慰的是,經(jīng)過數(shù)年技術攻關,國內(nèi)部分企業(yè)已在該領域取得實質(zhì)性突破。
在技術上,國內(nèi)企業(yè)通過自主研發(fā),已在Low-α球鋁的核心技術指標上實現(xiàn)突破,關鍵參數(shù)達到或優(yōu)于國際主流水平。例如成功將鈾(U)、釷(Th)含量降至5ppb以下,部分企業(yè)甚至實現(xiàn)1ppb級控制。
這一指標已持平日本雅都瑪?shù)?.001C/cm2 hr標準,可有效避免α射線導致的芯片軟錯誤,滿足HBM4等高端封裝對零干擾的需求。
例如聯(lián)瑞新材在技術與商業(yè)化進度領先,已量產(chǎn)多種規(guī)格Low-α球鋁,放射性含量低于5ppb,產(chǎn)品覆蓋0.1-10μm規(guī)格,且通過三星SDI、住友電工等一級供應商間接供貨SK海力士、英偉達等國際客戶,2024年Low-α球鋁出貨量同比增長超300%,2025年獲得境外客戶批量訂單,成為國內(nèi)少數(shù)實現(xiàn)Low-α球鋁出口的企業(yè)。
天馬新材依托二十余年氧化鋁研發(fā)經(jīng)驗,自主開發(fā)的Low-α球鋁已完成中試,鈾/釷含量<5ppb,球形度96%,目前該公司正在重點攻克16層HBM封裝所需的高導熱Low-α球鋁技術,預計2026年啟動量產(chǎn)驗證。
壹石通也在規(guī)劃年產(chǎn)200噸Low-α球鋁項目,不過目前仍處于產(chǎn)線調(diào)試與客戶送樣驗證階段,尚未實現(xiàn)批量生產(chǎn),其產(chǎn)品通過日韓客戶(如三星SDI、住友電工)的多批次驗證,但反饋顯示下游大批量使用節(jié)奏較慢,主要因產(chǎn)業(yè)鏈驗證周期長,達6-12個月,最長可能達到2年。
不過目前國內(nèi)Low-α球鋁行業(yè)也存在一些瓶頸,例如上游原材料需要使用到5N鋁錠(99.999%以上),而國產(chǎn)5N鋁錠的U/Th通常在5-20ppb,需要再經(jīng)區(qū)域熔煉+偏析或三層液二次電解才能降到1ppb以下;目前只有新疆眾和、包頭鋁業(yè)、上海交大—交大材料院等具備1ppb級小批量試產(chǎn)能力,合格收得率<30 %,成本是常規(guī)5N的2-3倍。
而國際高純鋁巨頭如挪威海德魯(Hydro)可將金屬鋁中U/Th穩(wěn)定控制在0.3-0.5 ppb,而日本Denka則在高純氧化鋁端具備同等控制能力。相比之下,國產(chǎn)1ppb級鋁原料仍處于小批量試產(chǎn)階段,成本高、收率低,因此高端Low-α球鋁企業(yè)普遍采取進口高純鋁/氧化鋁+國內(nèi)球化復配的雙軌策略。
整體來看,Low-α球鋁仍屬高門檻、小市場、快增長賽道,國內(nèi)已完成從0到1的實驗室/中試突破,正邁向1到10的規(guī)?;c客戶端全面驗證階段。
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