氧化铝（Al₂O₃）作为无机材料领域的“万金油”，凭借优异的热稳定性、化学惰性和机械性能，正从传统陶瓷、耐火材料领域向半导体、新能源等高精尖领域延伸。随着国家对关键材料自主可控的重视，国内企业在高端氧化铝领域加速布局，实现从“量”到“质”的跨越。本文将聚焦四类高端氧化铝产品——low-α射线球形氧化铝、多面体类球单晶氧化铝、5N高纯氧化铝、氧化铝连续纤维，解析其技术价值及国内主要生产企业。
一、low-α射线球形氧化铝
在导热领域，球形氧化铝作为填充材料承担着提升导热性、降低热膨胀系数的关键作用，但普通氧化铝常含天然放射性元素铀（U）、钍（Th），若将其应用于HBM用环氧塑封料等对软错误的敏感性高的半导体封装材料中，其衰变释放的α射线（带正电的氦核）可能电路中的存储单元（如SRAM、DRAM等）产生瞬时的电压变化，从而引发软错误（即不损坏电路本身，而损坏所存储的数据或所涉电路的状态），导致芯片可靠性下降。
Low-α射线球形氧化铝则是对球形氧化铝的Low-α射线进行了有效控制，将放射性元素铀（U）和钍（Th）的含量降至ppb（十亿分之一）级别，且兼顾了形貌控制等其他多项指标，适用于高集成化集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的树脂密封材料中作为关键填充材料，能够减少信号串扰、提高信号完整性、保障芯片的高性能运行。不过，该产品的生产除了需要使用铀/钍含量尽可能低的原料外，一般还需要通过特殊手段除去氧化铝中的铀/钍杂质，如技术壁垒较高，目前能实现产业化的企业较少且主要集中在国外，如日本雅都玛、Denka公司等。而国内方面，联瑞新材、天马新材等目前已取得如下进展：
联瑞新材：作为全球领先的粉体材料制造和应用服务供应商，可量产配套供应HBM所用的多种规格低CUT点Low-α放射球硅和球铝，放射性元素铀（U）和钍（Th）含量均低于5ppb级别，最低可低于1ppb级别，同时具有高密度，表面光滑等优良性能，目前已成功配套5G通讯、汽车雷达等领域的高频电路基板，满足高介电、低损耗需求，市场潜力显著。
天马新材：专注于高端特种氧化铝粉体业务，公司自主研发的low-α射线球形氧化铝粉体已于2024年取得阶段性成果，处于实验中试向产业化过渡阶段。据悉，该产品检测放射性元素铀（U）和钍（Th）的含量均低于5ppb级别，并经过进一步对粒度级配和晶体形貌进行调整。
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二、多面体类球单晶氧化铝
传统球形氧化铝虽具有良好的填充性能，能提升聚合物的导热性，但圆滑表面导致颗粒间接触面积有限，热阻较高。而近期开发的多面体单晶氧化铝也拥有近似球形的结构，能在一定程度上维持较好的填充性，但与球形氧化铝不同的是，其具有如下技术突破点：
1、单晶结构优势：内部原子排列高度有序，几乎无晶界、缺陷存在，声子散射减少，平均自由程更高，热导率更高；
2、棱角接触拓宽导热路径：其表面是由14个晶面构成，形成类似“削切球体”的多面体结构，除了能在一定程度上维持较好的填充性和流动性，还能够通过“面接触”，而非球形颗粒“点点接触”的方式构建导热通路，显著扩大了颗粒间的传热面积。
来源：图片来源DIC株式会社
目前，国际上多面体类球氧化铝的生产有DIC株式会社等，国内方面，近期万里行拜访企业乐远化学也具备了量产能力，且性能已可性能对标日本同类产品，α相高达99%，同时具有Low-α射线、粒度集中等优点，可用于AI芯片封装等发热量大的应用场景。
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三、氧化铝连续纤维
氧化铝连续纤维是一种主要成分为氧化铝的多晶无机连续纤维，具有卓越的熔点（＞2000℃）、低热导率（1.5-2.0W/m·K）、高拉伸强度及耐化学腐蚀等特性，可满足1200℃-1300℃左右高温环境中长期服役的要求，通常作为复合材料增强体或隔热材料在航空航天、半导体装备、高温炉衬等尖端领域具有很强的不可替代性，是一种高附加值的战略性材料。不过过去，氧化铝连续纤维的商业化生产技术一直掌控在美国3M公司等外国企业，而我国在该领域长期遭受“卡脖子”困境，导致我国在高端材料应用上受制于人。
近期，国装新材料通过分子陶瓷法突破了元素固溶与晶界偏聚、晶粒吞并与溶解析出等关键问题，成功实现了自主制备莫纶996、莫纶857等氧化铝连续纤维产品，性能对标美国3M Nextel 610、3M Nextel 610等，其中莫纶857在Air/1200℃保温10小时，强度保留率仍可达93.7%。值得一提的是，国装新材的这项氧化铝连续纤维生产技术不仅规避了现行有机型陶瓷前驱体技术路线繁杂、陶瓷收率低、生产过程需用有机溶剂等局限，而且整个过程原料易得、环保便捷、易于普及、成本可控，在规模化制备上具有很大的应用前景。
国装新材生产的氧化铝连续纤维
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四、5N高纯氧化铝
5N级别高纯氧化铝的纯度达到99.999%（5N）以上，具有良好的烧结性能以及普通氧化铝粉体无法比拟的光、电、磁、热和机械性能，是半导体晶圆加工、蓝宝石晶体生长、高端透明陶瓷等领域的“材料门槛”。其核心价值在于“极致的杂质控制”——钠（Na）、钾（K）、铁（Fe）等金属杂质需降至ppm（百万分之一）甚至ppb（十亿分之一）级。
由于常规采用的改良拜耳法需要采用氢氧化钠进行碱溶操作去除杂质，但同时也会导致钠杂质残留，因此一般难以生产5N级以上的高纯氧化铝，而以日本住友化学以及德国Sasol为代表的国外企业主要醇铝水解（醇铝法）的技术路线，多受高纯铝锭等原料桎梏，存在一定的生产壁垒。目前，从行业发展来看，国内高纯氧化铝市场存在中高端进口垄断、低端饱和的现象，导致5N级高纯氧化铝的供给小于需求，因此高纯氧化铝替代进口，满足国内市场需求将是发展趋势。
当前，国内可生产5N级以上氧化铝的企业包括天马新材、晶瑞新材、上交赛孚尔、等
晶瑞新材：采用新型醇铝法同样以金属铝为原料，另经过独有的均质和分离等工艺改良，纯度可达5N，甚至6N，除此之外在分散性、晶型控制等方面也达到新高度，可用于激光晶体、PTFE添加剂、蓝宝石晶体、锂电池隔膜涂层等领域。
上交赛孚尔：该企业运用定向凝固法生产的6N超高纯铝锭作为为原材料，并对其进行活化，进而与去离子水发生水解反应，自主研发了性能可对标日本住友化学的4N5、5N5的高纯氧化铝，实现了国产自主替代。此外，上交赛孚尔还对工序进行了优化，使得脱水废液回用率达到了100%，从铝到氧化铝的一次转化率也由此提升了20%，焙烧时的耗电量比过去也减少了7.7%，用水量减少了15%，做到了节能环保的同时，原料利用率也大幅提高。
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