來到了AI時代，大模型處理數據的吞吐量呈指數級增長，面對復雜訓練模型動輒千億、萬億的參數，存儲器需要更高的帶寬和更低的延遲來支持大規模的神經網絡訓練和推理。被認為是“最適用于AI訓練、推理的存儲芯片”——HBM（High Bandwidth Memory，高帶寬存儲器）通過使用先進封裝方法垂直堆疊多個DRAM，與GPU通過中介層互聯封裝在一起，可以在較小的物理空間里實現存儲器高容量、高寬帶、低延時與低功耗。不過在另一方面，這也意味著在封裝過程中需要使用散熱性更高的 GMC（顆粒狀環氧塑封料） 產品，目前Low-α球射線氧化鋁被視為HBM封裝材料中必不可少的關鍵填料。

為什么說Low-α球射線氧化鋁是HBM封裝的最佳拍檔？

1、低放射性降低產品軟錯誤率

半導體器件的各種制造和封裝材料中存的鈾 (U)、釷 (Th) 等雜質具有天然放射性， 其釋放的 α粒子具有較強的電離能力，當α離子在穿過微電子器件時，在器件內部敏感區將會電離產生大量的電子-空穴對，并在電路相應節點處產生電荷積累，當該節點處的電荷積累到一定程度或者說高于臨界電荷時，就會引起該存儲節點處信號暫時的翻轉，即發生軟錯誤。尤其是HBM這種高集成度芯片中的元件往往非常小，存儲的電荷也相對較少，這使得HBM存儲芯片更容易受到α粒子的干擾，對軟錯誤的敏感性更高。因此，為了保證HBM可靠性，提升產品的核心競爭力，往往要求HBM封裝填料的α粒子含量遠低于其他器件。

軟錯誤可能導致的問題

2、高熱導率、高球化度提升產品散熱性

目前，基于HBM封裝填料的低放射性要求，通常采用low-α放射球硅和Low-α放射球鋁作為HBM的封裝填料。其中二氧化硅具有較低的熱膨脹系數，可以較好地匹配環氧模塑料（EMC），但由于其導熱系數較低，僅為1.4- 1.5?W/(m?K)，難以適配集成度越來越高的應用場景，而導熱系數為30?W/(m?K)左右的氧化鋁則可以為HDM存儲芯片提供更好的散熱性能。據壹石通，Low-α球硅往往會與Low-α球鋁復配混用，但在散熱要求越高的場景，Low-α球鋁的占比會越高，甚至全部使用。

集成度越來越高的HBM產品（來源：臺積電）

Low-α射線球形氧化鋁的市場布局

如今隨著HBM成為了時下存儲中最為火熱的一個領域，Low-α射線球形氧化鋁憑借高熱導率、低放射性，其市場需求也正在快速增長，根據astute analytica的預測，2021~2027年HBM總市場規模的年復合增長率為31.3%，測算出Low-α球硅到2025年在GMC領域的市場空間將分別達到87.31億元，為2023年的2.28倍。不過，由于對球形氧化鋁的Low-α射線的控制，需要將放射性元素鈾（U）和釷（Th）的含量降至ppb（十億分之一）級別，技術壁壘高、工藝難度大，相關生產設備也需要自研，工藝管控涉及到生產前中后端的全流程，且需兼顧其他多項指標。目前在全球范圍內，僅日本雅都瑪以及聯瑞新材、壹石通等國內企業有所布局。以下是

1、日本雅都瑪

日本雅都瑪是Low-α射線球形氧化鋁的主要供應商，其采取VMC（爆燃法）法的工藝路線首次實現了Low-α射線球形氧化鋁（ADMAFINE系列）的產業化，并取得了相關專利。該工藝的關鍵材料是高純金屬、高純石墨坩堝、高純霧化氣體，以及無污染氧化氣體，將高純金屬鋁粉粉末噴灑在氧氣中并使之發生爆燃，由于產生了大量的反應熱，生成的氧化鋁轉化為蒸汽或液體。冷卻后，即可得到平均粒徑為0.2μm～10μm、α射線劑量可低至0.001C/cm2?hr的氧化鋁粉，即“ADMAFINE球形氧化鋁”。由于鋁粉爆燃產生的氧化熱可用于汽化后續金屬，具有節能、不產生有害副產物的優勢。不過由于日本雅都瑪目前并無明確的擴產計劃，并不能滿足我國國內的市場增量需求。

ADMAFINE球形氧化鋁及其工藝路線

2、聯瑞新材

聯瑞新材是全球領先的粉體材料制造和應用服務供應商，其持續聚焦高端芯片（AI、5G、HPC等）封裝、異構集成先進封裝（Chiplet、HBM等）、新一代高頻高速覆銅板（M7、M8等）等下游應用領域的先進技術，目前公司成功打破了日本等發達國家的技術封鎖和市場壟斷，已經量產配套供應HBM所用的多種規格低CUT點Low-α放射球硅和球鋁， 不僅實現了進口替代，而且產品返銷日韓等國家的全球知名企業。

3、壹石通

作為特殊功能性新材料解決方案提供商，壹石通表示：公司生產的Low-α射線球形氧化鋁能夠滿足下游客戶對Low-α射線控制、納米級形貌、磁性異物控制的更高要求，填補國內空白、打破國外壟斷，推動國內高端芯片封裝材料的產業升級。目前，公司定增項目年產200噸高端芯片封裝用Low-α射線球形氧化鋁項目的產線調試已進入收尾階段，日韓客戶驗證工作近期仍在持續推動，主要是針對客戶的差異化、定制化需求進行逐步完善，有望在今年釋放產能，并陸續獲得相應訂單。

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