中國粉體網訊 隨著以SiC為襯底的第3代半導體芯片在新能源汽車、5G、新能源領域的快速推廣，氮化硅（Si3N4）陶瓷基板需求也迎來了快速發展階段。
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種材料是已經投入生產應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，熱導率可達90～120W/(m·k)，熱膨脹系數為3.2×10-6/℃，并具有優異的機械強度、良好的化學穩定性和抗熱沖擊性。盡管Si3N4陶瓷基板具有略低于AlN的導熱性，但其抗彎強度、斷裂韌性都可達到AlN的２倍以上，同時，Si3N4陶瓷基板的熱膨脹系數與第3代半導體襯底SiC晶體接近，使其能夠與SiC晶體材料匹配性更穩定。
3種陶瓷基板材料性能對比
氮化硅是國內外公認兼具高導熱、高可靠性等綜合性能的陶瓷基板材料，這使Si3N4陶瓷基板成為半導體功率器件高導熱基板材料的首選。
高導熱氮化硅陶瓷基板 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年全球市場規模預計突破50億美元，中國成為最大生產和消費國。全球產業鏈呈現日歐美主導高端技術、中國加速國產替代的競爭格局，2025年中國本土企業產能占比預計達35%，較2022年提升12個百分點。
制備工藝的創新是行業核心驅動力。流延成型與氣壓燒結技術的結合使中國企業在生產成本上具備競爭力，單片基板價格從2022年的120美元降至2025年的75美元。激光切割技術的普及將良品率提升至92%，接近國際頭部企業水平。射頻領域對超薄基板（厚度＜0.15mm）的需求推動化學機械拋光（CMP）工藝的升級，日本企業仍保持該領域80%的市場份額。
政策支持力度持續加大。中國“十四五”新材料規劃將氮化硅陶瓷列為關鍵戰略材料，多個地方政府提供15%-20%的研發補貼。2024年新發布的《電子封裝材料行業標準》首次明確氮化硅基板的熱循環測試標準，加速低端產能出清。歐洲和美國則通過碳足跡認證限制高能耗生產工藝，倒逼企業升級減排技術。
下游應用場景呈現分化趨勢。新能源汽車電機控制器占據全球需求總量的42%，光伏逆變器占比28%。中國在風電領域的新技術路線——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個海上風場。消費電子領域受限于成本，滲透率不足5%，但AR/VR設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”國家重點研發計劃支持下，系統研究并突破了高導熱Si3N4基板制備的技術關鍵和工程化技術問題，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組合，以及突破了材料均化、成型、燒結、表面處理及覆銅除了等多個制備工藝技術，研制出及高導熱、高可靠性于一體綜合和性能優異的半導體絕緣基板材料，建立起年產10萬片（114mm×114mm）中試生產線。
2025年5月28日，中國粉體網將在江蘇·蘇州舉辦“第二屆高導熱材料與應用技術大會暨導熱填料技術研討會”。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《高導熱氮化硅基板產業化關鍵技術及進展》的報告。本報告將結合中材高新具體產品，對氮化硅基板的制備技術以及產業化進程進行詳細介紹。
專家簡介
張偉儒，現任中材高新材料股份有限公司總裁，山東工業陶瓷研究設計院有限公司董事長，同時兼任國家工業陶瓷工程技術中心主任，國家建材工業科教委委員、北京市氮化物陶瓷國際合作基地主任，建材行業高溫陶瓷膜材料重點實驗室學術委員會主任，山東省透波功能陶瓷材料重點實驗室主任，建材行業高溫陶瓷膜材料重點實驗室學術委員會主任等。
張偉儒是我國高性能氮化硅陶瓷材料的學科帶頭人，主持和承擔國家“863”計劃、國家科技攻關和軍品配套等課題23項，榮獲國防科學技術進步獎二等獎1項、其他省部級獎項11項，授權發明專利32項，獲得國家級新產品3項等，榮獲中國建筑材料聯合會評選的“建材行業2021年度十大科技突破領軍人物”。
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代半導體碳化硅功率器件用高導熱氮化硅陶瓷基板最新進展. 新材料產業
3.IIM信息：氮化硅陶瓷基板行業技術發展與市場前景分析報告（2025年）
（中國粉體網編輯整理/輕言）
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