氧化鋁（Al?O?）作為無(wú)機(jī)材料領(lǐng)域的“萬(wàn)金油”，憑借優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)惰性和機(jī)械性能，正從傳統(tǒng)陶瓷、耐火材料領(lǐng)域向半導(dǎo)體、新能源等高精尖領(lǐng)域延伸。隨著國(guó)家對(duì)關(guān)鍵材料自主可控的重視，國(guó)內(nèi)企業(yè)在高端氧化鋁領(lǐng)域加速布局，實(shí)現(xiàn)從“量”到“質(zhì)”的跨越。本文將聚焦四類(lèi)高端氧化鋁產(chǎn)品——low-α射線球形氧化鋁、多面體類(lèi)球單晶氧化鋁、5N高純氧化鋁、氧化鋁連續(xù)纖維，解析其技術(shù)價(jià)值及國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)。

一、low-α射線球形氧化鋁

在導(dǎo)熱領(lǐng)域，球形氧化鋁作為填充材料承擔(dān)著提升導(dǎo)熱性、降低熱膨脹系數(shù)的關(guān)鍵作用，但普通氧化鋁常含天然放射性元素鈾（U）、釷（Th），若將其應(yīng)用于HBM用環(huán)氧塑封料等對(duì)軟錯(cuò)誤的敏感性高的半導(dǎo)體封裝材料中，其衰變釋放的α射線（帶正電的氦核）可能電路中的存儲(chǔ)單元（如SRAM、DRAM等）產(chǎn)生瞬時(shí)的電壓變化，從而引發(fā)軟錯(cuò)誤（即不損壞電路本身，而損壞所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或所涉電路的狀態(tài)），導(dǎo)致芯片可靠性下降。

Low-α射線球形氧化鋁則是對(duì)球形氧化鋁的Low-α射線進(jìn)行了有效控制，將放射性元素鈾（U）和釷（Th）的含量降至ppb（十億分之一）級(jí)別，且兼顧了形貌控制等其他多項(xiàng)指標(biāo)，適用于高集成化集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的樹(shù)脂密封材料中作為關(guān)鍵填充材料，能夠減少信號(hào)串?dāng)_、提高信號(hào)完整性、保障芯片的高性能運(yùn)行。不過(guò)，該產(chǎn)品的生產(chǎn)除了需要使用鈾/釷含量盡可能低的原料外，一般還需要通過(guò)特殊手段除去氧化鋁中的鈾/釷雜質(zhì)，如技術(shù)壁壘較高，目前能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)較少且主要集中在國(guó)外，如日本雅都瑪、Denka公司等。而國(guó)內(nèi)方面，聯(lián)瑞新材、天馬新材等目前已取得如下進(jìn)展：

聯(lián)瑞新材：作為全球領(lǐng)先的粉體材料制造和應(yīng)用服務(wù)供應(yīng)商，可量產(chǎn)配套供應(yīng)HBM所用的多種規(guī)格低CUT點(diǎn)Low-α放射球硅和球鋁，放射性元素鈾（U）和釷（Th）含量均低于5ppb級(jí)別，最低可低于1ppb級(jí)別，同時(shí)具有高密度，表面光滑等優(yōu)良性能，目前已成功配套5G通訊、汽車(chē)?yán)走_(dá)等領(lǐng)域的高頻電路基板，滿足高介電、低損耗需求，市場(chǎng)潛力顯著。

天馬新材：專(zhuān)注于高端特種氧化鋁粉體業(yè)務(wù)，公司自主研發(fā)的low-α射線球形氧化鋁粉體已于2024年取得階段性成果，處于實(shí)驗(yàn)中試向產(chǎn)業(yè)化過(guò)渡階段。據(jù)悉，該產(chǎn)品檢測(cè)放射性元素鈾（U）和釷（Th）的含量均低于5ppb級(jí)別，并經(jīng)過(guò)進(jìn)一步對(duì)粒度級(jí)配和晶體形貌進(jìn)行調(diào)整。

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二、多面體類(lèi)球單晶氧化鋁

傳統(tǒng)球形氧化鋁雖具有良好的填充性能，能提升聚合物的導(dǎo)熱性，但圓滑表面導(dǎo)致顆粒間接觸面積有限，熱阻較高。而近期開(kāi)發(fā)的多面體單晶氧化鋁也擁有近似球形的結(jié)構(gòu)，能在一定程度上維持較好的填充性，但與球形氧化鋁不同的是，其具有如下技術(shù)突破點(diǎn)：

1、單晶結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)：內(nèi)部原子排列高度有序，幾乎無(wú)晶界、缺陷存在，聲子散射減少，平均自由程更高，熱導(dǎo)率更高；

2、棱角接觸拓寬導(dǎo)熱路徑：其表面是由14個(gè)晶面構(gòu)成，形成類(lèi)似“削切球體”的多面體結(jié)構(gòu)，除了能在一定程度上維持較好的填充性和流動(dòng)性，還能夠通過(guò)“面接觸”，而非球形顆粒“點(diǎn)點(diǎn)接觸”的方式構(gòu)建導(dǎo)熱通路，顯著擴(kuò)大了顆粒間的傳熱面積。

來(lái)源：圖片來(lái)源DIC株式會(huì)社

目前，國(guó)際上多面體類(lèi)球氧化鋁的生產(chǎn)有DIC株式會(huì)社等，國(guó)內(nèi)方面，近期萬(wàn)里行拜訪企業(yè)樂(lè)遠(yuǎn)化學(xué)也具備了量產(chǎn)能力，且性能已可性能對(duì)標(biāo)日本同類(lèi)產(chǎn)品，α相高達(dá)99%，同時(shí)具有Low-α射線、粒度集中等優(yōu)點(diǎn)，可用于AI芯片封裝等發(fā)熱量大的應(yīng)用場(chǎng)景。

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三、氧化鋁連續(xù)纖維

氧化鋁連續(xù)纖維是一種主要成分為氧化鋁的多晶無(wú)機(jī)連續(xù)纖維，具有卓越的熔點(diǎn)（＞2000℃）、低熱導(dǎo)率（1.5-2.0W/m·K）、高拉伸強(qiáng)度及耐化學(xué)腐蝕等特性，可滿足1200℃-1300℃左右高溫環(huán)境中長(zhǎng)期服役的要求，通常作為復(fù)合材料增強(qiáng)體或隔熱材料在航空航天、半導(dǎo)體裝備、高溫爐襯等尖端領(lǐng)域具有很強(qiáng)的不可替代性，是一種高附加值的戰(zhàn)略性材料。不過(guò)過(guò)去，氧化鋁連續(xù)纖維的商業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)一直掌控在美國(guó)3M公司等外國(guó)企業(yè)，而我國(guó)在該領(lǐng)域長(zhǎng)期遭受“卡脖子”困境，導(dǎo)致我國(guó)在高端材料應(yīng)用上受制于人。

近期，國(guó)裝新材料通過(guò)分子陶瓷法突破了元素固溶與晶界偏聚、晶粒吞并與溶解析出等關(guān)鍵問(wèn)題，成功實(shí)現(xiàn)了自主制備莫綸996、莫綸857等氧化鋁連續(xù)纖維產(chǎn)品，性能對(duì)標(biāo)美國(guó)3M Nextel 610、3M Nextel 610等，其中莫綸857在Air/1200℃保溫10小時(shí)，強(qiáng)度保留率仍可達(dá)93.7%。值得一提的是，國(guó)裝新材的這項(xiàng)氧化鋁連續(xù)纖維生產(chǎn)技術(shù)不僅規(guī)避了現(xiàn)行有機(jī)型陶瓷前驅(qū)體技術(shù)路線繁雜、陶瓷收率低、生產(chǎn)過(guò)程需用有機(jī)溶劑等局限，而且整個(gè)過(guò)程原料易得、環(huán)保便捷、易于普及、成本可控，在規(guī)模化制備上具有很大的應(yīng)用前景。

國(guó)裝新材生產(chǎn)的氧化鋁連續(xù)纖維

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四、5N高純氧化鋁

5N級(jí)別高純氧化鋁的純度達(dá)到99.999%（5N）以上，具有良好的燒結(jié)性能以及普通氧化鋁粉體無(wú)法比擬的光、電、磁、熱和機(jī)械性能，是半導(dǎo)體晶圓加工、藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)、高端透明陶瓷等領(lǐng)域的“材料門(mén)檻”。其核心價(jià)值在于“極致的雜質(zhì)控制”——鈉（Na）、鉀（K）、鐵（Fe）等金屬雜質(zhì)需降至ppm（百萬(wàn)分之一）甚至ppb（十億分之一）級(jí)。

由于常規(guī)采用的改良拜耳法需要采用氫氧化鈉進(jìn)行堿溶操作去除雜質(zhì)，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鈉雜質(zhì)殘留，因此一般難以生產(chǎn)5N級(jí)以上的高純氧化鋁，而以日本住友化學(xué)以及德國(guó)Sasol為代表的國(guó)外企業(yè)主要醇鋁水解（醇鋁法）的技術(shù)路線，多受高純鋁錠等原料桎梏，存在一定的生產(chǎn)壁壘。目前，從行業(yè)發(fā)展來(lái)看，國(guó)內(nèi)高純氧化鋁市場(chǎng)存在中高端進(jìn)口壟斷、低端飽和的現(xiàn)象，導(dǎo)致5N級(jí)高純氧化鋁的供給小于需求，因此高純氧化鋁替代進(jìn)口，滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求將是發(fā)展趨勢(shì)。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)可生產(chǎn)5N級(jí)以上氧化鋁的企業(yè)包括天馬新材、晶瑞新材、上交賽孚爾、等

晶瑞新材：采用新型醇鋁法同樣以金屬鋁為原料，另經(jīng)過(guò)獨(dú)有的均質(zhì)和分離等工藝改良，純度可達(dá)5N，甚至6N，除此之外在分散性、晶型控制等方面也達(dá)到新高度，可用于激光晶體、PTFE添加劑、藍(lán)寶石晶體、鋰電池隔膜涂層等領(lǐng)域。

上交賽孚爾：該企業(yè)運(yùn)用定向凝固法生產(chǎn)的6N超高純鋁錠作為為原材料，并對(duì)其進(jìn)行活化，進(jìn)而與去離子水發(fā)生水解反應(yīng)，自主研發(fā)了性能可對(duì)標(biāo)日本住友化學(xué)的4N5、5N5的高純氧化鋁，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)自主替代。此外，上交賽孚爾還對(duì)工序進(jìn)行了優(yōu)化，使得脫水廢液回用率達(dá)到了100%，從鋁到氧化鋁的一次轉(zhuǎn)化率也由此提升了20%，焙燒時(shí)的耗電量比過(guò)去也減少了7.7%，用水量減少了15%，做到了節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，原料利用率也大幅提高。

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