来到了AI时代，大模型处理数据的吞吐量呈指数级增长，面对复杂训练模型动辄千亿、万亿的参数，存储器需要更高的带宽和更低的延迟来支持大规模的神经网络训练和推理。被认为是“最适用于AI训练、推理的存储芯片”——HBM（High Bandwidth Memory，高带宽存储器）通过使用先进封装方法垂直堆叠多个DRAM，与GPU通过中介层互联封装在一起，可以在较小的物理空间里实现存储器高容量、高宽带、低延时与低功耗。不过在另一方面，这也意味着在封装过程中需要使用散热性更高的 GMC（颗粒状环氧塑封料） 产品，目前Low-α球射线氧化铝被视为HBM封装材料中必不可少的关键填料。

为什么说Low-α球射线氧化铝是HBM封装的最佳拍档？

1、低放射性降低产品软错误率

半导体器件的各种制造和封装材料中存的铀 (U)、钍 (Th) 等杂质具有天然放射性， 其释放的 α粒子具有较强的电离能力，当α离子在穿过微电子器件时，在器件内部敏感区将会电离产生大量的电子-空穴对，并在电路相应节点处产生电荷积累，当该节点处的电荷积累到一定程度或者说高于临界电荷时，就会引起该存储节点处信号暂时的翻转，即发生软错误。尤其是HBM这种高集成度芯片中的元件往往非常小，存储的电荷也相对较少，这使得HBM存储芯片更容易受到α粒子的干扰，对软错误的敏感性更高。因此，为了保证HBM可靠性，提升产品的核心竞争力，往往要求HBM封装填料的α粒子含量远低于其他器件。

软错误可能导致的问题

2、高热导率、高球化度提升产品散热性

目前，基于HBM封装填料的低放射性要求，通常采用low-α放射球硅和Low-α放射球铝作为HBM的封装填料。其中二氧化硅具有较低的热膨胀系数，可以较好地匹配环氧模塑料（EMC），但由于其导热系数较低，仅为1.4- 1.5 W/(m⋅K)，难以适配集成度越来越高的应用场景，而导热系数为30 W/(m⋅K)左右的氧化铝则可以为HDM存储芯片提供更好的散热性能。据壹石通，Low-α球硅往往会与Low-α球铝复配混用，但在散热要求越高的场景，Low-α球铝的占比会越高，甚至全部使用。

集成度越来越高的HBM产品（来源：台积电）

Low-α射线球形氧化铝的市场布局

如今随着HBM成为了时下存储中最为火热的一个领域，Low-α射线球形氧化铝凭借高热导率、低放射性，其市场需求也正在快速增长，根据astute analytica的预测，2021~2027年HBM总市场规模的年复合增长率为31.3%，测算出Low-α球硅到2025年在GMC领域的市场空间将分别达到87.31亿元，为2023年的2.28倍。不过，由于对球形氧化铝的Low-α射线的控制，需要将放射性元素铀（U）和钍（Th）的含量降至ppb（十亿分之一）级别，技术壁垒高、工艺难度大，相关生产设备也需要自研，工艺管控涉及到生产前中后端的全流程，且需兼顾其他多项指标。目前在全球范围内，仅日本雅都玛以及联瑞新材、壹石通等国内企业有所布局。以下是

1、日本雅都玛

日本雅都玛是Low-α射线球形氧化铝的主要供应商，其采取VMC（爆燃法）法的工艺路线首次实现了Low-α射线球形氧化铝（ADMAFINE系列）的产业化，并取得了相关专利。该工艺的关键材料是高纯金属、高纯石墨坩埚、高纯雾化气体，以及无污染氧化气体，将高纯金属铝粉粉末喷洒在氧气中并使之发生爆燃，由于产生了大量的反应热，生成的氧化铝转化为蒸汽或液体。冷却后，即可得到平均粒径为0.2μm～10μm、α射线剂量可低至0.001C/cm2▪hr的氧化铝粉，即“ADMAFINE球形氧化铝”。由于铝粉爆燃产生的氧化热可用于汽化后续金属，具有节能、不产生有害副产物的优势。不过由于日本雅都玛目前并无明确的扩产计划，并不能满足我国国内的市场增量需求。

ADMAFINE球形氧化铝及其工艺路线

2、联瑞新材

联瑞新材是全球领先的粉体材料制造和应用服务供应商，其持续聚焦高端芯片（AI、5G、HPC等）封装、异构集成先进封装（Chiplet、HBM等）、新一代高频高速覆铜板（M7、M8等）等下游应用领域的先进技术，目前公司成功打破了日本等发达国家的技术封锁和市场垄断，已经量产配套供应HBM所用的多种规格低CUT点Low-α放射球硅和球铝， 不仅实现了进口替代，而且产品返销日韩等国家的全球知名企业。

3、壹石通

作为特殊功能性新材料解决方案提供商，壹石通表示：公司生产的Low-α射线球形氧化铝能够满足下游客户对Low-α射线控制、纳米级形貌、磁性异物控制的更高要求，填补国内空白、打破国外垄断，推动国内高端芯片封装材料的产业升级。目前，公司定增项目年产200吨高端芯片封装用Low-α射线球形氧化铝项目的产线调试已进入收尾阶段，日韩客户验证工作近期仍在持续推动，主要是针对客户的差异化、定制化需求进行逐步完善，有望在今年释放产能，并陆续获得相应订单。

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