AlN：人工智能时代的热管理基础

氮化铝（AlN）是一种共价键合化合物，自然界中极其稀少，需要工业合成。其理论导热系数高达 320 W/(m·K)，是氧化铝的五到十倍。此外，它的体积电阻率超过 10¹⁴ Ω·cm，热膨胀系数 (4.5×10⁻⁶/°C) 与硅、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等半导体材料非常接近。这些优异的性能使其在电力电子、人工智能光模块和半导体设备中几乎无可替代。

实际上，氧杂质和晶界相等缺陷限制了氮化铝陶瓷的实际导热系数，使其仅为 170–230 W/(m·K)。商用基板按导热系数分为 AlN-170 至 AlN-230 等不同等级。AlN-170 约占出货量的 89%，而 AlN-230 则是目前大批量生产 (HVM) 的标杆材料。

氮化铝价值链的每个环节都存在重大的技术障碍。 氮化铝陶瓷基板 是核心产品。据QYResearch的数据显示，2024年全球氮化铝衬底市场规模约为1.38亿至1.7亿美元，预计到2031年将达到2.13亿至2.77亿美元。亚太地区占全球消费量的83.6%，其中功率模块是增长最快的细分市场，约占需求的32%。

高纯度氮化铝粉末 作为供应链的起点。据国内证券公司估计，到2025年，中国氮化铝粉末需求量将达到约5600吨，而国内供应量仅约2500吨，缺口超过50%。其中用于高端基板和ESC的High Purity AlN Powder for ESC（用于ESC的高纯AlN粉） 国产化率仍处于个位数水平。不过，2026年以来，国内头部企业加速扩产，AlN粉体产能陆续释放，供给能力正在快速提升。

氮化铝陶瓷加热器 是半导体制造设备中的关键组件，高纯度氮化铝粉末约占其材料成本的40%。在氮化铝静电吸盘材料及半导体级氮化铝吸盘方面，12英寸高端静电吸盘的量产几乎全部依赖进口，国产替代空间巨大。

氮化铝陶瓷的烧结需要添加氧化钇（Y₂O₃）作为烧结助剂，通常添加量约为3%（重量比）。中国约占全球稀土分离产能的70%，并在高纯度氧化钇精炼领域占据主导地位。自2025年4月中重稀土出口许可证管制实施以来，海外氧化钇价格从约7.9美元/公斤飙升至高达372.5美元/公斤（部分贸易商报价更高），导致海外氮化铝的交货周期从1-2个月延长至6-7个月。

与此同时，预计2027年人工智能光模块的量产将推动高端氮化铝粉末的需求量超过2000吨。材料认证窗口期与下游需求激增的时间点趋于一致：国内氮化铝粉末认证周期大幅缩短，2026年下半年至2027年恰逢1.6T光模块量产爬坡期。这种趋同凸显了国内氮化铝替代的战略必要性。

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