建材-化工行业陶瓷基板专题研究：AI算力高功耗驱动需求上行，稀土供给约束打开替代空间

1中 泰 证 券 研 究 所 专 业 ｜ 领 先 ｜ 深 度 ｜ 诚 信陶瓷基板专题研究：AI 算力高功耗驱动需求上行，稀土供给约束打开替代空间|证券研究报告|2 0 2 6 . 1 0 . 2 7分析师：孙颖博士 中泰研究所副所长/建材&化工行业首席执业证书编号：S0740519070002分析师：曹惠执业证书编号：S0740525030003研究助理：郝文阳2核心要点◼ 在AI算力功耗呈指数级跃升的背景下，陶瓷基板正从传统封装材料升级为算力硬件的核心刚需，其中氮化铝（AIN）基板凭借优异热导率、合适热膨胀系数、低介电损耗、良好机械性能等综合优势，成为功率半导体器件散热与电路承载的关键衬底材料。有别于友商侧重于宏观需求或少数场景的简要分析，本篇报告对氮化铝基板在AI领域的核心应用场景进行了全面拆解，并重点针对光模块领域的市场空间进行了详实测算，同时按照“粉体-基板-金属化”的产业链脉络对核心标的进行系统梳理，以期为投资者提供更具颗粒度与前瞻性的产业研究。◼ 需求端：AI产业链四大场景共振，拉动AlN基板量价齐升。①高速光模块：800G开始导入AlN材料，1.6T中成为必选，典型产品有陶瓷基板及TEC冷却片等。据测算，2026、2027年AIN基板（包含TEC冷却片用陶瓷基板）总需求量分别为5.94、8.96亿片，2027年同比增长50.84%；对应市场规模分别为7.50、13.18亿美元，2027年同比增长75.73%。后续随3.2T及更高速率光模块逐步规模化落地，算力场景下芯片散热需求进一步提升， AIN基板市场空间有望继续上行。 ②CPO共封装光学/NPO近封装光学：光引擎与交换/计算芯片高密度集成带来严重热串扰，TEC制冷片是激光器精准温控的核心方案，AlN基板作为TEC三明治结构不可或缺的核心基材，新场景下需求有望提升。 ③GPU-HBM热管理：HBM堆叠层数增加导致热点集中且散热路径受限，TEC主动制冷成为破解堆叠热点的关键方案，AlN基板作为TEC核心结构材料，有望在这一趋势中充分受益。 ④PCB/陶瓷HDI混压：算力芯片功耗持续突破传统材料性能边界，行业当前采用用HDI PCB+局部嵌入陶瓷基板混压方案。当前 AI服务器板卡中，陶瓷基板对传统PCB的替代比例已接近30%，主要局部应用于GPU底部、正交背板等高发热区域，伴随芯片功耗上行，替代空间将持续扩容。3核心要点◼ 供给端：稀土管制加速本土一体化布局，高端市场海外壁垒松动，国内企业迎来切入良机。➢ 全球AIN基板呈现日本主导、中国追赶的竞争格局。日本企业凭借粉体、烧结、金属化等各环节优势主导高端市场，京瓷、丸和、日本精密陶瓷三家垄断80%以上高端DPC基板；国内厂商在中低端基板领域已实现规模化供货，目前正加速向高端市场突围。➢ 稀土管制下，AIN粉体成为卡脖子环节。上游粉体为决定基板性能的核心，氧含量、杂质、粒度直接影响成品热导率。高端AlN粉体长期被日美企业垄断，日本德山占据全球70%以上高端粉体份额，海外合计占据90%高端粉体市场。氧化钇是AlN烧结必需稀土助剂，受国内中重稀土出口管制影响，海外厂商面临原料断供与交期拉长，产能释放受限。国内企业迎历史性替代机遇，正加速构建“粉体-基板-金属化”纵向一体化布局。◼ 重点个股➢ 氮化铝产业链涵盖上游高纯粉体、中游电子陶瓷制品（含裸板及金属化），目前少数头部企业已打通全链条，实现垂直一体化布局。围绕上述产业链环节及技术演进趋势，建议重点关注：1）粉体-金属化-基板一体化标的：国瓷材料、旭光电子；2）氮化铝粉体新兴玩家：金博股份；3）DPC载板、光通信基板及管壳领先厂商：富乐德、中瓷电子；4）陶瓷混压PCB主要厂商：科翔股份。◼ 风险提示：下游需求不及预期、技术迭代与路线替代风险、行业竞争加剧、稀土出口政策不确定性、第三方数据失真及信息滞后、数据结果测算偏差风险4CONTENTS目录CCONTENTS专 业 ｜ 领 先 ｜ 深 度 ｜ 诚 信中 泰 证 券 研 究 所1陶瓷基板：高端电子器件的核心散热基材51.1陶瓷基板：高标准散热要求下的刚需之选◼ 环氧玻璃布层压板（FR-4）与覆金属基板是电子设备的常用基板，但较低的热导率与较高的热膨胀系数（CTE）限制了其在恶劣工况下的使用。陶瓷基板虽然材料和工艺成本更高，但热导率可达 200 W/m·K、CTE与硅接近且可靠性更优。随着电动汽车、功率半导体、航空航天、卫星通信等产业高速发展，下游电子器件逐步向大电流、高工作温度、高频化迭代，对芯片散热载体提出更严苛的性能要求，陶瓷基板凭借优异的导热性能、微波特性、机械力学性能以及高可靠性，现已成为微电子封装、传感器、无源元件等高端领域的核心封装基材。 ◼ 从材料本质来看，陶瓷是金属与非金属形成的化合物，原子间主要依靠离子键、共价键或两者共同结合。化学键的固有属性，一方面造成陶瓷本身延展性、韧性偏弱；另一方面强化学键、自由电子数量少的特点，又赋予其高熔点、优异绝缘性与良好化学稳定性等核心优势。由陶瓷粉体加工制成的陶瓷基板，继承了耐高温、高绝缘、化学稳定性强的固有属性。同时，陶瓷基板气密性优良，能有效隔绝水汽、氧气、粉尘等外界污染物，为电子元器件和电路营造稳定的运行环境，延长器件使用寿命。此外，部分陶瓷基板还具备耐辐射特性，可适配航空航天、核工业等特殊工况。当前主流的基板陶瓷材料主要包括氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）、氮化硅（Si₃N₄）、碳化硅（SiC）、氧化铍（BeO）等。来源：《陶瓷基板研究现状及新进展》、《电子封装陶瓷基板及其金属化工艺》、中泰证券研究所图表：常用陶瓷基板材料性能对比（纯度均为99%）材料热导率 /(W・m-1・K-1）热膨胀系数 /(10⁻⁶・℃-1）电阻率 /(Ω・m)相对介电常数损耗角正切值击穿电场强度 /(kV・mm-1）抗弯强度 / MPa弹性模量 / GPaAl2O3297.2>10159.711025370AlN1504>10148.951512310BeO3107.5>10146.741012350Si3N41063>10149.4810020320SiC2703>101440500.0725450类型导热系数 / (W/m·K)热膨胀系数 (CTE) / (10⁻⁶ · ℃⁻¹)转变温度 / ℃FR-40.2413-17130-150 (Tg)覆铜板1.2-422-25取决于绝缘材料覆铝板2~617取决于绝缘材料氮化铝 (AlN)10~2602.7~4.62060硅 (Si)6162~41200图表：常用基板性能对比61.1陶瓷基板：高标准散热要求下的刚需之选来源：《陶瓷基板研究现状及新进展》、中泰证券研究所图表：主流陶瓷基板材料优劣势比较结构优势劣势应用场景氧化铍 (BeO)纤锌矿型结构，单胞为立方晶系，具有很强的共价键。•室温下其热导率可达310W/(m·K)，为同等纯度Al₂O₃陶瓷热导率的10倍左右。•同时还具有较低的介电常数、介电损耗以及高的绝缘性能和机械性能。粉末有剧毒，吸入可造成肺功能损伤甚至中毒而危及生命。在航空航天、电力电子、光电技术和核工业等领域应用广泛，尤其在需要高导热的大功率器件及电路应用中，BeO陶瓷是首选材