1.大功率器件重要散熱通道，關(guān)鍵環(huán)節(jié)國產(chǎn)化率待提升

熱是影響大功率半導(dǎo)體器件可靠性的關(guān)鍵因素，根據(jù)化合積電，電子元器件 55%故障率來自熱失效，電子元器件溫度每升高 2 度，可靠性下降 10%。電子元 器件器件熱管理包括封裝和系統(tǒng)性能兩個部分。從封裝角度出發(fā)，器件散熱主要 依靠熱傳導(dǎo)方式，熱量沿著芯片-鍵合層-基板-散熱器傳導(dǎo)，最后通過對流耗散到 空氣中。封裝基板作為大功率半導(dǎo)體器件重要的散熱通道，其選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計對 性能至關(guān)重要。

常用的基板材料主要有塑料基板、金屬基板、陶瓷基板和復(fù)合基板四大類。目前，陶瓷由于具有良好的力學(xué)性能和熱學(xué)性能而最受矚目。陶瓷基板由陶瓷基 片和布線金屬層兩部分組成，金屬布線是通過在陶瓷基片上濺射、蒸發(fā)沉積或印 刷各種金屬材料來制備薄膜和厚膜電路。在陶瓷基板的制作工藝中，粉體、基片 和金屬化是影響基板熱導(dǎo)率、機械強度等關(guān)鍵性能的核心工序。

1.1.氮化鋁基片技術(shù)壁壘高，“卡脖子”環(huán)節(jié)國產(chǎn)化突破

氮化鋁為大功率半導(dǎo)體優(yōu)選基板材料。氧化鈹（BeO）、氧化鋁（Al2O3）、 氮化鋁（AlN）和氮化硅（Si3N4）4 種材料是已經(jīng)投入生產(chǎn)應(yīng)用的主要陶瓷基板 材料，其中氧化鋁技術(shù)成熟度最高、綜合性能好、性價比高，是功率器件最為常用 的陶瓷基板，市占率達 80%以上。氮化鋁陶瓷比氧化鋁陶瓷具有更高的熱導(dǎo)率， 在大功率電力電子等需要高熱傳導(dǎo)的器件中逐漸替代氧化鋁陶瓷，應(yīng)用前景廣闊。氮化鋁基片制備技術(shù)壁壘高，粉體配方和基片燒結(jié)是核心。氮化鋁陶瓷片的 制備主要步驟包括粉體制備、粉體成型、陶瓷基片燒結(jié)。

目前工業(yè)化制備工藝存 在兩個痛點：1）粉體制備：高純度的氮化鋁粉體，能夠提高基片的導(dǎo)熱能力。目前制備氮 化鋁粉體的方法有碳熱還原法、直接氮化法、自蔓延高溫合成法、化學(xué)氣相沉積 法、等離子體法等，熱碳還原法和直接氮化法是目前工業(yè)化生產(chǎn)的主流工藝，具 有技術(shù)成熟、設(shè)備要求簡單、得到的產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點。

2）燒結(jié)工藝：引入燒結(jié)助劑是目前氮化鋁陶瓷燒結(jié)普遍采用的一種方法，一 方面是形成低溫共熔相，實現(xiàn)液相燒結(jié)，促進坯體致密化；另一方面是去除氮化鋁中的氧雜質(zhì)，完善晶格，提高熱導(dǎo)率。據(jù)潮州三環(huán)試驗數(shù)據(jù)，隨著燒結(jié)助劑含量 增加，基板成瓷密度隨之上升，而導(dǎo)熱率在燒結(jié)助劑添加量為 1.5%時達到最高；隨著燒結(jié)溫度的升高，氮化鋁成瓷密度、晶粒尺寸及導(dǎo)熱率呈不斷上升的趨勢， 在 1800℃時密度趨于穩(wěn)定，而基板的抗折強度則是先上升，在 1750℃時達到最 大值后開始下降。選擇合適、合量的燒結(jié)助劑能夠降低氮化鋁基片達到最高熱導(dǎo) 率所需的溫度，在保證基板熱導(dǎo)率達到最高理論值的同時降低生產(chǎn)成本。

高端氮化鋁基片“卡脖子”環(huán)節(jié)國產(chǎn)化突破。根據(jù) QY Research，2021 年全 球氮化鋁（AlN）陶瓷基板市場銷售額達到了 0.7 億美元，預(yù)計 2028 年將達到 1.3 億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為 10.0%（2022-2028）。國內(nèi)氮化鋁陶瓷技術(shù) 水平及產(chǎn)業(yè)化程度落后于國外，高端氮化鋁陶瓷基片主要依賴進口。一方面原料 高性能氮化鋁粉體高度依賴進口，批次穩(wěn)定性、成本制約國內(nèi)高端氮化鋁陶瓷基片制造的發(fā)展；另一方面高端氮化鋁陶瓷基片核心制造技術(shù)被國外技術(shù)封鎖和壟 斷，國外知名企業(yè)視其為市場主要競爭力。國瓷材料依托多年技術(shù)積累，通過自 主研發(fā)攻克了高端氧化鋁粉體-基片、氮化鋁粉體-基片的核心技術(shù)并實現(xiàn)量產(chǎn)，氮 化硅粉體和基片已實現(xiàn)中試量產(chǎn)，有力推動陶瓷基板產(chǎn)業(yè)鏈卡脖子環(huán)節(jié)國產(chǎn)替代， 現(xiàn)已成為國內(nèi)陶瓷基板企業(yè)的重要供應(yīng)商。

1.2.DPC金屬化設(shè)備昂貴，電鍍牌照推高進入壁壘

陶瓷基板在燒結(jié)成型之后，需對其表面實施金屬化，然后通過影像轉(zhuǎn)移的方 法完成表面圖形的制作，以實現(xiàn)陶瓷基板的電氣連接性能。常見表面金屬化工藝 包括高溫/低溫共燒陶瓷技術(shù)（HTCC/LTCC）、薄膜技術(shù)（TFC）、直接鍵合銅技 術(shù)（DBC）、直接電鍍銅技術(shù)（DPC）、活性金屬焊接技術(shù)（AMB）等。

濺射和電鍍?yōu)?DPC 工藝核心。據(jù)《電子封裝陶瓷基板》程浩等，DPC 陶瓷 基板制備前端采用了半導(dǎo)體微加工技術(shù)(濺射鍍膜、光刻、顯影等)，后端則采用了 印刷線路板(PCB)制備技術(shù)(圖形電鍍、填孔、表面研磨、刻蝕、表面處理等)，其 中濺射種子層決定了金屬線路層與陶瓷基板的結(jié)合強度，電鍍填孔工藝則決定了 沉積效率及表面鍍層平整度。工藝特點包括：1）采用半導(dǎo)體微加工技術(shù)，陶瓷基 板上金屬線路更加精細 (線寬/線距可低至 30~50，與線路層厚度相關(guān))，因 此 DPC 基板非常適合對準精度要求較高的微電子器件封裝；2）采用激光打孔與 電鍍填孔技術(shù)，實現(xiàn)了陶瓷基板上/下表面垂直互聯(lián)，可實現(xiàn)電子器件三維封裝與 集成，降低器件體積；

3）采用電鍍生長控制線路層厚度 (一般為 10 ~ 100)， 并通過研磨降低線路層表面粗糙度，滿足高溫、大電流器件封裝需求；4）低溫制 備工藝 (300°C 以下) 避免了高溫對基片材料和金屬線路層的不利影響，同時也 降低了生產(chǎn)成本。

前期設(shè)備投資額較高。DPC 金屬化設(shè)備投資額大，前端真空磁控濺射鍍膜機、 后端電鍍及蝕刻設(shè)備投資高昂且工藝復(fù)雜。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，中國真空鍍膜機 供給不足，大多產(chǎn)品依賴進口，整體真空鍍膜機行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有待調(diào)整。

電鍍牌照推高進入壁壘。電鍍工序高能耗高廢水，法律、行政進入壁壘不斷 加強。發(fā)改委 2021 年 7 月印發(fā)的《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》強化重點行業(yè) 清潔生產(chǎn)，推動石化、電鍍、化工等行業(yè)制定清潔生產(chǎn)改造計劃；2021 年 11 月， 工信部發(fā)布《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》強化重點行業(yè)清潔生產(chǎn)改造工程；地 方省市對電鍍行業(yè)環(huán)保要求進一步提高，例如進行落后產(chǎn)能的專項整治、倡導(dǎo)污 染防治、電鍍污水資源化處理、設(shè)立電鍍企業(yè)入園標(biāo)準以及相關(guān)舉報獎懲制度等。2022 年 10 月，國瓷材料公告收購中國大陸 DPC 陶瓷基板頭部企業(yè)賽創(chuàng)電 氣 100%股權(quán)，由先進陶瓷粉體和基片環(huán)節(jié)進入先進陶瓷基板解決方案的產(chǎn)業(yè)鏈 環(huán)節(jié)，完善陶瓷粉體-陶瓷基片-陶瓷基板產(chǎn)業(yè)鏈垂直一體化布局，業(yè)務(wù)范圍和下游 應(yīng)用領(lǐng)域得到長期和幾何級數(shù)律的進一步拓展，盈利能力、抗風(fēng)險能力也將進一 步加強。

2.下游需求多點開花，DPC基板高速發(fā)展

DPC 陶瓷基板隨下游推廣及國產(chǎn)替代進入快速發(fā)展新階段。DPC 陶瓷基板 主要應(yīng)用于大功率照明（HPLED）、激光（LD）、光通信（ VCSEL）、熱電制 冷（TEC）等領(lǐng)域。根據(jù) HNY Research 發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021 年 DPC 陶瓷基板的 市場規(guī)模約為 21 億美元，預(yù)計 2027 年將達到 28.2 億美元，2021-2027 年復(fù) 合增長率為 5.07%。全球高端 DPC 陶瓷基板主要廠商包括日本京瓷、日本丸和、 中國臺灣同欣等，CR5 達到 70%，目前 DPC 金屬化技術(shù)已被國內(nèi)包括賽創(chuàng)電氣 （銅陵）、江蘇富樂華、博敏電子在內(nèi)的廠商掌握，進口替代空間廣闊。

2.1.HPLED：工商業(yè)照明滲透率提升，景觀與汽車照明需求保持增長

氮化鋁 DPC 陶瓷基板已成為大功率 LED 的必需品。HPLED（大功率發(fā)光二 極管）作為第四代電光源，相較白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源，具備體積小、效率 高、壽命長、電光轉(zhuǎn)換效率高、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，在戶外和工業(yè)照明市場獲得廣泛 應(yīng)用，并逐步向汽車前燈、手機閃光燈、紫外 LED 燈等新興領(lǐng)域滲透。由于陶瓷 基板具有高絕緣、高導(dǎo)熱和耐熱、低膨脹等特性，特別是采用垂直通孔技術(shù)的 DPC 陶瓷基板，可有效滿足倒裝共晶、COB(板上芯片封裝)、CSP(芯片尺寸封裝)等技 術(shù)白光 LED 封裝需求。

白熾燈替換需求背景之下，我國 LED 照明產(chǎn)品滲透率不斷提升。據(jù)國家半導(dǎo) 體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟產(chǎn)業(yè)研究院（CSA）數(shù)據(jù)顯示，2021 年我國 LED 照 明行業(yè)市場規(guī)模達 9428 億元，同比增長 9.3%，預(yù)計 2022 年我國 LED 照明行業(yè) 市場規(guī)模有望達到 10085 億元。技術(shù)發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化進程的推進，推動 LED 在民用、商用、工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，市場邊界不斷拓展延伸。2021 年 LED 下游通用照明 47%、顯示屏 15%、景觀照明 11%、背光應(yīng)用 7%、汽車照明 2%、 信號及指示 1%、其他 17%。隨著 LED 不斷替代白熾燈，我國 LED 照明產(chǎn)品滲 透率不斷提升，從 2017 年 65%提升至 2021 年 80%。

1）景觀照明：道路照明替代需求龐大，文旅景觀照明仍保持增長。隨著城鎮(zhèn) 化帶動城鎮(zhèn)建設(shè)升級、新技術(shù)帶動智能化浪潮、夜間經(jīng)濟和文旅經(jīng)濟帶動 光環(huán)境的營造，景觀照明持續(xù)為大功率 LED 產(chǎn)業(yè)提供成長動能。我國城 市道路長度 2021 年接近 50 萬公里，道路照明用燈超 3000 萬盞，而據(jù) 中國照明電器協(xié)會統(tǒng)計，目前道路照明以高壓鈉燈為主（48.3%），其次 LED（29.6%），LED 替代需求龐大。此外，根據(jù) CSA 市場調(diào)研及中國 照明電器行業(yè)協(xié)會等相關(guān)行業(yè)組織統(tǒng)計，LED 占景觀照明光源 80%以上。預(yù)計 2025 年景觀照明市場規(guī)模將達到 1468.66 億元。

2）汽車照明：汽車產(chǎn)銷復(fù)蘇拉動照明需求，LED 汽車頭燈滲透率持續(xù)提升。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會預(yù)測，2022 年汽車總銷量達 2686.4 萬量，同比增長 2.1%，其中新能源汽車超 680 萬輛，同比增長 90.3%。LED 近年在新能 源 汽 車 高 速 發(fā)展 以 及汽 車 新 四 化 趨勢 下 滲透 率 不 斷 攀 升。根 據(jù) TrendForce 集邦咨詢分析，2021 年 LED 頭燈滲透率于全球乘用車達到 60%，其中電動車的 LED 頭燈滲透率更高達 90%，預(yù)計 2022 年將分別 提升至 72%與 92%。智能頭燈中自適應(yīng)性遠光燈(ADB Headlights) 現(xiàn)階 段以矩陣式(Matrix LED) 技術(shù)的出現(xiàn)將帶來更多 LED 需求，其主流設(shè)計 搭配 12-100 顆 LED，根據(jù) TrendForce，自適應(yīng)性頭燈(ADB Headlight) 市場滲透率于 2022 年僅為 3.2%，預(yù)期于 2026 年將有機會達到 13.2%。

2.2.激光熱沉：光纖激光國產(chǎn)化率提升，降本訴求促國產(chǎn)激光熱沉產(chǎn)業(yè)化

氮化鋁陶瓷基板為目前主流激光熱沉基板。高功率半導(dǎo)體激光器具有光電效 率高、易調(diào)制、體積小、重量輕等優(yōu)點，在工業(yè)制造、材料加工、科學(xué)研究和醫(yī)療 衛(wèi)生領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。激光器為激光設(shè)備核心部件，由泵浦源、增益介質(zhì)、諧振 腔組成，泵浦源由一個或多個大功率激光二極管（LD）陣列構(gòu)成。隨著高功率半 導(dǎo)體激光器的發(fā)展，大功率 LD 的出光功率從 20W/bar 已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的 200W/bar 及以上。LD 電光效率典型值約為 50%，其出光功率越高，轉(zhuǎn)化的廢熱 就越多。通常 LD 的尺寸很小，工作時熱流密度極高，若不能及時散熱，則可能 會降低激光器的輸出功率、電光轉(zhuǎn)換效率，甚至減少激光器使用壽命或者導(dǎo)致激 光器失效。高功率半導(dǎo)體激光器主要通過熱沉散熱，由于過渡熱沉與芯片緊密貼 裝，需具有高導(dǎo)熱系數(shù)及匹配的熱膨脹系數(shù)，目前氮化鋁熱沉為主流散熱材料。

激光設(shè)備、激光器國產(chǎn)化率提升帶動市場規(guī)模高速增長。據(jù)《中國激光產(chǎn)業(yè) 發(fā)展報告》，中國激光技術(shù)迎來迅猛發(fā)展階段并逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化布局，一方面，國 產(chǎn)激光器無論從質(zhì)量、技術(shù)或服務(wù)均在競爭中逐步顯現(xiàn)優(yōu)勢，有望實現(xiàn)進口替代；另一方面，相較于傳統(tǒng)制造技術(shù)，激光技術(shù)的應(yīng)用成本效益顯著，也因此激光應(yīng) 用得以快速普及。2021 年中國激光設(shè)備市場銷售收入 821 億元，較上年增長 18.64%。我國激光器國產(chǎn)化率不斷提高，逐步實現(xiàn)由依賴進口向自主研發(fā)，進口 替代到出口的躍進。國內(nèi)光纖激光器 2021 年市場規(guī)模達到 124.8 億元，同比增長 32.5%。目前 3kW 至 6kW 產(chǎn)品段國內(nèi)市場的競爭激烈，而在 10kW 以上超高功 率或如光伏、新能源等高端細分應(yīng)用市場仍有較大替代空間。

2016至2021年大 功率光纖激光器國產(chǎn)化率由 6.56%提升至 76.19%。隨著國內(nèi)光纖激光器企業(yè)綜 合實力的不斷崛起，國內(nèi)市占率逐步向銳科激光、創(chuàng)鑫激光、杰普特等一批優(yōu)秀 國內(nèi)企業(yè)轉(zhuǎn)移，國外廠商，如IPG 光子、恩耐、杰普特在國內(nèi)的市場份額由 2020 年的 43.1%縮減至2021年的36.3%。在高功率激光器市場上，國外廠商的市場 表現(xiàn)仍然更為強勁。

激光器廠商降本訴求有望加速激光熱沉國產(chǎn)化率提升。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院， 連續(xù)光纖激光器總的成本結(jié)構(gòu)中，泵浦源、有源光纖、無源光纖器件是最主要的 成本來源，占比分別為 25.5%、19.6%和12.6%。其中泵浦源中激光熱沉因來源 進口，采購成本占比相對較高。目前國內(nèi)激光熱沉基板90%以上的采購量來自日 本和美國，尤其是日本京瓷和丸和兩家企業(yè)。

2.3.車載激光雷達：車載激光雷達量產(chǎn)上車，VCSEL替代EEL大勢所趨

車載激光光源 VCSEL 替代 EEL 大勢所趨，DPC 在高功率 VCSEL 元件封裝 中占據(jù)重要地位。激光光源是車載激光雷達核心器件之一，需要綜合考慮應(yīng)用環(huán) 境、技術(shù)方案、性能需求及成本需求，目前常用光源包括邊發(fā)射激光器(EEL)、垂 直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)、光纖激光器等。VCSEL 光源相較目前主流 EEL 光 源具有低制造成本、高可靠性、小發(fā)散角、易于二維集成的優(yōu)勢，隨著多層結(jié)技術(shù) 發(fā)展帶動功率密度提高，VCSEL 替代 EEL 趨勢日益顯著。VCSEL 光電轉(zhuǎn)換效 率僅為 30-60%，導(dǎo)致其存在熱負荷過高問題。由于 DPC 陶瓷基板具備高導(dǎo)熱、 高絕緣、高線路精準度、高表面平整度、高可靠垂直互聯(lián)及熱膨脹系數(shù)與芯片匹 配等諸多特性，更適用于其垂直共晶焊接，在高功率 VCSEL 元件封裝中占據(jù)重要 地位。

全球激光雷達高速發(fā)展，中國供應(yīng)商加速崛起。隨著汽車智能化變革的推進 及高級別自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，根據(jù) Yole 預(yù)測，全球用于 ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）領(lǐng)域的激光雷達出貨量將由 2021 年 6.8 萬臺迅速增長至 2027 年的 445.4 萬臺；對應(yīng)市場規(guī)模由 2021 年 0.38 億美元增至 2027 年的 20 億美元，成為激光 雷達行業(yè)最大的應(yīng)用領(lǐng)域。到 2027 年，私家車激光雷達滲透率將由 2022 年 0.18% 提升至 3%。從 ADAS 前裝量產(chǎn)定點數(shù)量來看，自 2018 年以來，在全球范圍內(nèi)官 宣的 ADAS 前裝定點數(shù)量大約有 55 個，其中中國激光雷達供應(yīng)商占其中的 50%。禾賽科技以 27%的前裝定點數(shù)量排名全球第一，速騰聚創(chuàng)以 16%的數(shù)量排名中國 第二、全球第三。

車載激光雷達隨國內(nèi)自動駕駛蓬勃發(fā)展實現(xiàn)量產(chǎn)上車。根據(jù)高工智能汽車研 究院，2022 年中國市場（不含進出口）乘用車前裝標(biāo)配激光雷達交付 12.99 萬顆， 配套新車 11.18 萬輛，同比分別增長 1544.3%和 2626.82%，預(yù)計 2023 年標(biāo)配交 付沖刺 40-50 萬顆規(guī)模。根據(jù)禾賽科技，大多數(shù) 905nm 激光雷達廠家的新產(chǎn)品都 會采用 VCSEL 作為光源。2022 年 9 月 29 日，禾賽科技 AT128 搭載首款量產(chǎn)車 型理想 L9 實現(xiàn)單月交付量突破 10000 臺，后續(xù)隨著理想多款車型上市交付，單 一客戶規(guī)模化交付確定性明確。