2026.10.09 | AC | Materials | Aluminum Nitride Substrates: HBM4E & Enterprise SSD

摘要

• HBM4/HBM4E 中氮化铝基板的应用场景、量产节奏及基板规格与价值量展望；
• 企业级 SSD 热数据交互盘中的氮化铝基板结构、需求规模、渗透节奏；
• UFS 4.0、PCIe/NVMe BGA SSD、车载存储等高速存储产品中的氮化铝应用机会与散热方案；
• 氮化铝基板的产业链分工、国内外供应商格局、板厂加工模式、客户验证与国产导入进展。

以下是专家观点：

在三星、海力士等主流存储厂商的产品中，哪些具体产品已经开始应用氮化铝基板？其具体应用形式是怎样的？

目前，氮化铝基板主要应用于高发热量的产品中，具体包括HBM的底座以及企业级SSD。在企业级SSD领域，尤其是在最高速的PCIe 5.0产品中，例如用于热数据交换的TLC盘内已开始使用。包括SOLIDIGM在内的海外厂商，其企业级产品也已开始采用这类高散热系数的基板。其应用形式并非纯粹的氮化铝板，而是一种复合结构。以一个八层板为例，其最核心的中间层（壳）采用氮化铝材料，起到整个板材的支撑和为高发热量产品散热的双重作用。而板材的上下外层，即包含铜走线等线路的PP走线层，则仍然使用普通的FR4板材。

氮化铝基板在HBM产品中的具体应用情况如何，尤其是在HBM4和HBM4E中的渗透率和应用进展是怎样的？

氮化铝基板的应用主要从HBM4E开始增多，HBM4中仅有少量应用。具体来看，HBM4E及之后的产品，为了采用混合键合（Hybrid Bonding）技术，其整体发热量和速度将远高于HBM4。HBM4E取消了Bumping结构，晶圆直接压合，导致速度和热量大幅增加。为解决下一代产品的散热问题，计划将底层的硅延展片更换为氮化铝延展片。在HBM4中，氮化铝基板的应用比例大约仅为10%，主要目的在于小批量导入和预研，对比其与硅基方案在量产产品上的表现，同时考虑到其成本高于硅片。目前HBM4的发热量，硅基方案已能完全应对。对于HBM4E，预计在8层以下堆叠的产品中，两种方案可能并存；但在12层及以上的高堆叠产品中，将基本上全部采用氮化铝延展片。

HBM4E的市场需求主要来自哪些厂商？除了12层堆叠外，是否存在8层堆叠的方案？

HBM的整体市场需求并非仅来自单一厂商。除了英伟达的需求外，AMD及其他GPU厂商也存在应用需求。因此，HBM4E的方案不仅限于12层或更高层数的堆叠，市场上同样会有8层堆叠产品的需求，以满足不同应用场景。

HBM4和HBM4E的量产出货时间节点分别是怎样的？为何两者之间存在较长的时间间隔？

HBM4目前已基本实现正常出货。HBM4E预计将在2028年第三或第四季度在市场上出现，但大规模批量推广预计要到2029年上半年。两者之间存在较长时间间隔的主要原因是工艺上的巨大差异。HBM4的组装工艺与HBM3、HBM3E基本相似，仍采用TSV加热压键合（Thermo-Compression Bonding）技术，属于在现有技术上的升级。而HBM4E则计划转向混合键合（Hybrid Bonding）工艺。传统工艺是将切割后的小芯片通过凸点逐颗堆叠，中间填充底部填充胶。混合键合则是将整张12英寸晶圆在未切割的状态下直接进行压合。这种从“单颗堆叠”到“晶圆对晶圆”的转变，旨在解决产品厚度和散热问题，但技术难度实现了跨越式的提升，因此研发和验证周期更长。目前在全球范围内，长江存储在混合键合工艺上的应用较为领先。

HBM4能否通过增加堆叠层数（例如至12层或16层）进行升级，以应对HBM4E在2028年下半年或2029年才能量产的时间差，以及这种升级是否会应用到氮化铝材料？

从现有的热压合工艺来看，将带有Bumping凸点的Die直接压合的技术难度决定了12层基本是物理极限。继续增加层数面临两个无法突破的障碍：第一是厚度，每增加一层Die都会增加整体厚度，若增加到16层，将超出NVIDIA、AMD等GPU厂商的核心模组设计规范，需要对整体结构进行重新设计。第二是热传导问题，在热压合工艺中，热量由下向上传导，传导至第12层时热损失已非常显著，再往上增加层数，上层Die的压合良率会大幅下降，出现虚焊或接触不良等问题。在12层时，良率已难以满足量产出货的要求。因此，无论是HBM4还是之前的HBM3E，其堆叠极限普遍认为是12层。目前行业内没有将HBM4堆叠至16层的计划。

在HBM4E正式应用前，氮化铝材料是否会在HBM4产品中进行小规模的验证性使用？

是的，氮化铝材料会在一部分HBM4产品上进行技术验证。这属于两种技术的迭代升级过程，目的是为HBM4E及后续产品的应用提前进行技术摸底和数据积累。由于氮化铝在HBM4上并非必需选项，其使用量将仅限于满足验证目的。一旦各家厂商获取了所需的设计与性能数据，以确保未来在HBM4E上应用时不会出现问题，就不会再扩大在HBM4产品上的使用规模。

HBM4E预计何时能够量产？届时氮化铝基板的渗透率将达到多少？

根据目前获得的信息，HBM4E的技术难度非常高，预计将在2028年提供样品，但提前大规模量产的可能性不大，在2029年实现批量供应的可能性相对较高。关于氮化铝基板的渗透率，将取决于两个层面：首先是NVIDIA等厂商对12层以上HBM4E产品的需求量占比；其次是AMD、高通、特斯拉等其他计划采用HBM的厂商，他们对单颗HBM容量的需求，这将共同决定未来产品采用8层、12层还是16层堆叠的比例。

采用氮化铝散热方案的具体堆叠层数标准是什么？混合键合技术对堆叠厚度有何影响？

根据目前的技术方案，12层及以上的HBM堆叠就需要采用氮化铝来解决散热问题。转向混合键合（Hybrid Bonding）技术后，原先12层产品的厚度现在可以容纳16层堆叠，这意味着从厚度角度看，实现16层堆叠已不成问题。后续技术攻关的重点在于解决因层数增加和速度提升而带来的散热挑战。

在AI服务器的企业级硬盘中，其PCB板的核心材料与HBM基板有何不同？

这两者应用的场景和规格不同。在用于处理高交互热数据的AI服务器企业级硬盘中，其PCB板层数可达8层、10层或12层，其核心基材会采用高导热性材料。而用于HBM下方的基板，其板层数大约在6层即可满足需求。

BlackweIl Ultra平台是否会同时支持HBM4和HBM4E？

BlackweIl Ultra平台可以同时支持HBM4和HBM4E。在HBM4E发布初期，如果其产能无法满足全部需求，或者某些应用场景下12层堆叠的HBM4已经足够，那么平台就可以选用HBM4。对于那些必须使用16层堆叠的高端应用，则会选用HBM4E。这种灵活配置可以更好地平衡性能、成本与供应。

在 HBM4 向 HBM4E 过渡阶段，作为验证性应用的氮化铝基板，其用量、规格和价值量如何？

在HBM4向HBM4E过渡的验证阶段，氮化铝基板的应用主要集中在约20%的HBM4产品中。这些产品作为试验和验证平台，其目的是为HBM4E的量产做准备。因此，可以大致估算这部分氮化铝基板的用量相当于HBM4总量的20%。

在HBM堆叠中，氮化铝基板的具体用量、物理尺寸（面积与厚度）以及其价值量分别是多少？

在HBM应用中，氮化铝基板主要用在整个堆叠结构的最底层，仅使用一块。其面积尺寸大约为10mm x 10mm（即1cm x 1cm）。这块基板属于超薄型，厚度约为0.05mm。作为对比，用于服务器基板的氮化铝则相对较厚，厚度可达到0.2mm。就价值量而言，这块用于HBM的超薄氮化铝基板单价大约在30至50元人民币之间。

用于HBM的10mm × 10mm氮化铝基板单价约为30-50元人民币，而光模块中尺寸小得多的1mm × 2mm氮化铝基板价格却接近1美元，请问造成这种价格差异的原因是什么？

氮化铝基板的成本并非仅由面积或体积决定，而是受多个维度因素影响。首先，最常见的计价维度是基于体积，即在特定厚度和面积下的材料用量。其次，工艺难度是另一个关键因素，尤其是在达到物理极限时。例如，0.05 mm厚度的基板虽然材料用量可能少于0.1 mm厚度的产品，但由于其制造工艺难度极大，良率较低，其单价反而可能更高。然而，当厚度大幅增加，例如达到2.0 mm时，材料用量成为主导成本的因素，其总成本又会显著高于0.05 mm的产品。因此，成本评估需综合考量材料用量和工艺难度两个维度，在大多数情况下，成本与体积正相关，但在超薄等极限工艺条件下，工艺难度会成为主要的定价因素。

HBM4E采用氮化铝基板作为散热方案的确定性有多高？这是否是唯一的解决方案，还是存在其他并行的技术路线？

目前来看，在HBM4E的高速运行场景下，氮化铝是当前工艺和制程下最优的散热解决方案。不过，这并非绝对唯一的路径，其应用前景与其他技术演进和具体应用需求相关。一方面，如果未来HBM技术迭代，例如采用3D堆叠结构的DRAM，可能在同样容量下（如96GB）所需的堆叠层数会从8层减少到4层。这种结构性改变会降低对散热的需求，届时有可能重新采用硅质延展片方案。另一方面，对于非顶级性能需求的应用场景，例如部分国产GPU（如昆仑芯或华为的产品），如果通过降低运行速度来控制发热量，也可能选择成本更低的传统硅质延展片，而不采用氮化铝方案。

目前是哪些厂商在推动10mm x 10mm x 0.05 mm规格的氮化铝基板方案，其方案的确定性如何？

当前主要由海力士和三星这两家公司在积极推动和验证该氮化铝基板方案，两家的方案基本趋同。此外，海力士旗下的Solidigm公司，在服务器应用市场占有较大份额，其企业级SSD产品中，针对高频、高发热量的应用场景，也已经开始采用氮化铝工艺。

除了在HBM底部用作基板，氮化铝材料在HBM内部，例如在各堆叠层之间作为中介层，是否存在应用潜力？未来在其他高速存储产品中是否有新的应用机会？

目前来看，在HBM的每一层之间使用氮化铝作为中介层的可能性不大。主要原因是氮化铝做到0.05 mm的厚度已接近其物理极限，在更薄的层间应用难度极大。然而，随着存储接口速度的不断提升，氮化铝在其他高发热量产品中的应用前景广阔。例如，UFS 4.0、PCIe 5.0 BGA SSD等产品，特别是为减少体积、面积和重量而设计成单芯片形态的车载SSD，其散热已接近传统方式的天花板。未来，随着氮化铝量产后成本的下降，其在车载电子以及UFS等高速BGA类存储产品基板中的应用比例将会越来越高。

用于HBM的氮化铝基板是否已经完成了金属化处理？其线路层是如何实现的？

目前用于HBM的氮化铝基板本身并未直接进行高密度的金属化线路制作。氮化铝在此类应用中主要扮演核心的支撑与散热角色，其线路层仍然通过传统方式实现。具体而言，在HBM4E中，线路层仍在传统的硅基板上制作；而在UFS 4.0或NVMe BGA SSD等产品中，线路层则是在外部的BT材料（类FR-4）介质层上完成。这是因为直接在氮化铝上制作高密度线路存在工艺挑战，目前的工艺无法达到硅中介层或BT板材那样的精细线宽。虽然在引脚间距较宽、布线要求不高的应用（如光模块、LED灯珠）中，可以在氮化铝上直接覆铜并蚀刻线路，但对于HBM这类微机电产品，其高密度的线路需求使得氮化铝目前仅作为无源的散热基板。不过，如果未来技术取得突破，解决了在氮化铝上直接生成高密度线路的工艺难题，那么直接在氮化铝基板上集成线路层也是有可能的。

氮化铝基板在存储领域的供应链模式是怎样的，供应商是直接出货给三星、海力士这类存储原厂，还是出货给BT基板的供应商？

氮化铝基板供应商是将其产品供应给三星等存储原厂指定的载板制造商（板厂）。随后，这些载板制造商负责在线路制作、与BT材料压合等后续工序，最终制成成品，再供应给三星、海力士等客户。值得注意的是，整个产品的认证流程由存储原厂主导，而将氮化铝板材与BT板材进行线路加工并最终压合的制造环节，则由原厂指定的载板制造商完成。

考虑到存储应用中单价三四十元的氮化铝基板预计在2028至2029年才能放量，其市场价值似乎有限。预计氮化铝在哪些应用领域的市场空间更大、发展进程更快？

目前在存储产品中，氮化铝基板主要应用于以下几个领域以解决散热问题：首先是企业级SSD中用于热数据交互的存储盘。随着散热需求提升，这类产品正从风冷向液冷或水冷方案演进，甚至将整个产品置于液氮环境中。在这些企业级SSD中，其核心基板会采用氮化铝材料。 其次是大容量的UFS 4.0产品，特别是采用TLC颗粒的型号。这类产品主要用于旗舰智能手机，当存储容量达到1TB或2TB时，需要在11.5mm × 13mm或10mm x 10mm的有限面积内堆叠8层甚至16层die。为了控制厚度，die需要被磨得非常薄，同时又要满足高速读写要求，多层堆叠导致发热量巨大。目前，这类产品的热量主要通过在芯片表面贴附导热硅胶，再传导至手机后盖进行散发，这也是导致旗舰机在高负载运行时机身发烫的主要原因。最后是PCIe BGA形态的SSD。这类产品将大尺寸SSD缩小至约20mm × 20mm的BGA封装内，苹果手机即采用此类存储解决方案。目前最新技术已发展至NVMe 5.0。其应用场景包括飞机客舱娱乐系统的显示屏存储，以及未来在无人驾驶和自动驾驶领域的应用。

企业级热数据交互存储盘对氮化铝基板的需求规模和单体价值量是怎样的？

在企业级存储盘市场中，用于高速热数据交互的部分约占整体市场份额的30%。这类存储盘的尺寸较大，约为10cm x 15cm，其内部使用的氮化铝核心基板厚度在0.4 mm至0.5 mm之间。由于面积大、厚度高，这种基板的单体价值量显著，大约在1,000元人民币左右。

采用氮化铝基板的热交互存储盘市场又是从何时开始增长的？

氮化铝基板在企业级存储盘中的应用是从2026年开始的。此前，AI训练阶段的数据交互主要在企业内部服务器完成，数据交互量和复杂性相对可控。但进入AI推理和终端应用阶段后，数据交互的规模和时效性要求急剧提升。例如，当亿级用户同时使用类似“豆包”的大模型应用时，其与服务器产生的实时交互数据量远超传统企业内部的数据量级，这对存储系统的散热和响应能力提出了更高要求，从而推动了氮化铝等新材料的应用。

基于每年200万至300万个热交互存储盘的需求以及单价1,000元的价值量，是否可以认为从2026年起，这将催生一个20亿至30亿元的新增市场，并且未来几年会持续增长？

是的，这个市场规模的测算思路是正确的。从2026年开始，这部分需求将逐步释放并持续增加。最初，这300万个热交互存储盘主要依靠传统的液冷或风冷散热。未来，采用氮化铝基板的渗透率会逐步提高。例如，2026年的渗透率可能为20%，到2027年提升至50%，最终这部分存储盘可能将全部采用氮化铝基板。此外，市场增长的另一驱动力在于，氮化铝材料在解决散热问题的同时，也带来了显著的节能效果，降低了用电量，这进一步增强了其应用价值。

采用氮化铝基板技术对机房供电有何影响？该技术在不同地区的渗透速度和替代比例是否存在差异？

采用氮化铝基板技术后，机房的整体用电量预计将下降约30%。这种节电带来的经济效益对于电力扩容相对缓慢的北美和欧洲地区具有显著吸引力，因为节省下来的电力可以用于搭建更多的服务器中心。相比之下，由于中国发电扩张速度较快，该技术对中国服务器厂商的影响相对较小。因此，氮化铝基板在北美和欧洲地区的替代比例和渗透速度预计将远高于中国市场。

针对AI推理应用的需求增长，未来几年的市场规模增速将呈现怎样的趋势？

AI推理的终端应用场景预计从2027年下半年开始将迎来快速发展，类似于移动互联网时代基于安卓系统开发各类APP的阶段。届时，AI眼镜、AI手表、四轴机器狗、双足家用机器人以及无人车和工厂机器人等应用将逐步落地。预计市场增速在2027年下半年将达到约40%，相较于2026年的基数（例如10%）有约30%的增长。到2028年，各类AI应用将大量涌现。预计到2029年，无人驾驶技术将进入一个非常成熟的落地阶段。

随着AI终端应用的普及，服务器中热数据与冷数据的交互比例将如何演变？冷数据的规模是否会同步增长？

随着AI终端应用的普及，海量的数据交互将显著提升企业级存储中热数据的比重。以冷热数据占比为例，2026年热数据交互可能占23%至30%；到2027年，这一比例预计将达到50%；而到后年（2028年），热数据在整个服务器存储中的比重可能高达6 7%至70%。与此同时，冷数据的规模也会增长，但增速不及热数据。例如，无人驾驶车辆在行驶过程中产生的是热数据交换，当车辆第二次行驶相同路线并调取第一次的行驶经验时，存储在服务器上的历史数据就属于冷数据，但在调取应用时会再次变为热数据。因此，随着推理需求的增加，冷数据也会相应增长。

在企业级热交换存储盘领域，氮化铝基板的供应链格局是怎样的？

氮化铝基板的供应链大致如下：上游氮化铝材料/基板供应商（如旭光电子）向 PCB/载板厂供货，板厂完成线路加工、压合等工序后，再供应给 Solidigm 等企业级 SSD厂商。在国内市场，上游材料厂商则向兴森快捷、深南电路、胜宏科技等板厂供货，由板厂进一步配套华为、大普微等企业级 SSD 客户。

目前在韩国市场，为企业级热交互盘和HBM提供氮化铝基板测试与配套的主要供应商是谁？

据了解，目前主要配合韩国市场的是旭光电子。现在，旭光电子正将其技术应用于HBM的前期验证和导入阶段。

中国本土的存储厂商，在HBM和企业级SSD产品中导入氮化铝散热方案的潜在机会和驱动因素是什么？

中国本土厂商存在导入机会。例如，长鑫存储的HBM产品如果进展到HBM4阶段，且其自身面临的散热问题比三星或海力士更难解决，就可能提前导入氮化铝工艺以应对散热挑战。同样，长江存储的企业级SSD产品，随着未来单盘容量向100T、144T等更高水平发展，其发热量也将显著增加，届时也需要导入类似的散热方案来解决产品性能问题。

考虑到韩国市场对氮化铝基板的需求，旭光电子的供应能力是否能满足市场预期？

旭光电子在HBM领域的供应能力可以满足市场需求。

HBM4在2027年的出货量增长预期如何？其在终端应用中的前景与LPDDR系列内存相比有何不同？

预计2027年HBM4的整体出货量将在2026年的基础上增长约30%，涨幅相较于前两年有所放缓。HBM在AI训练阶段作用最大，但在推理和终端应用，尤其是在移动终端等依赖电池供电的应用场景中，其高功耗并非最优解。对于算力和数据交互量要求不那么高的场景，市场更倾向于采用功耗更低的LPDDR5以及2026年下半年推出的LPDDR6来实现DDR的数据交互与存储。

HBM4堆叠完成后的总出货量预估是多少？考虑到英伟达GPU的出货量及其配置，十几亿颗的规模似乎过高，这一预测的依据是什么？

HBM4堆叠完成后的总出货量预计将超过十几亿颗。这一预测不仅基于英伟达作为主要用户的需求，还考虑到了市场的显著扩张。除了英伟达和AMD，高通、特斯拉等众多主控芯片厂商也正在布局和推广支持HBM存储方案的产品，这些新产品的批量应用将共同推动H BM整体出货量的增长。尽管市场在扩大，但其增长速度不会像前两年AI训练初期那样呈现指数级爆发。此外，关于数据抓取和工艺优化，存储原厂如海力士和三星会根据阶段性数据进行调整。例如，当采集到如500K或1KK的数据量，并认为这些数据足以支撑后续HBM4E产品的导入时，后续产品可能就不再使用特定工艺。然而，如果生产过程中发现瑕疵，厂商会在下一批次生产时进行工艺优化，并重新抓取数据以分析改进空间，这是一个持续迭代的过程。

在企业级散热交互基板市场，除了国内的旭光电子，主要供应商的市场格局是怎样的？该产品的技术壁垒有多高？

在全球企业级散热交互基板市场，日本厂商占据主导地位，其中京瓷是世界级的供应商，与美光、三星、海力士等主要存储原厂均有合作。尽管日本厂商份额领先，但由于产能和价格因素，国内厂商仍有发展空间。该产品的技术壁垒主要体现在前期研发阶段，一旦掌握了核心材料技术，例如将氮化铝的热导系数提升到特定水平，后续的生产工艺控制和品质一致性相对容易实现，其良率控制的难度与芯片制造不在同一量级。对于HBM应用，由于要求基板非常薄，在切割后保证每一片的良率仍然存在一定技术挑战。

在智能手机领域，采用氮化铝散热方案的UFS 4.0存储产品的市场规模、单价、以及未来的渗透率趋势如何？

应用于UFS 4.0的氮化铝散热基板尺寸约为11.5mm × 13mm，由于其厚度要求不像HBM那样严苛（例如0.1 mm厚度即可满足要求），单片成本大约在20元人民币左右。目前，这类技术主要应用于旗舰手机，特别是在存储容量超过1T的产品中，因为传统散热方式（如塑封胶、导热锡球、导热硅胶）已难以满足其散热需求。当前，这类大容量旗舰机型在全球智能手机市场的渗透率约为30%。

展望至2028年，智能手机中采用氮化铝散热方案的大容量存储渗透率将如何变化？其主要驱动因素是什么？

预计到2028年，采用该技术的大容量存储手机渗透率可能提升至40%至45%，但增幅不会非常剧烈。这主要是因为存储价格的上涨趋势，同时市场可能出现两极分化：一部分是1T、2T的超大容量机型，另一部分则是256G甚至128G的入门级机型。然而，市场渗透率存在一个关键变量：如果到2027年下半年，AI服务器市场建设基本完成，存储原厂的产能会从企业级市场释放出来，增加对消费级市场的供应。这将导致消费级存储价格下降，手机厂商能够在成本增加不多的情况下将主流配置从512G提升至1T。在这种情景下，氮化铝散热方案的渗透率可能会大幅提升，达到50%至60%甚至更高。

在手机存储领域，采用氮化铝散热方案的供应链格局是怎样的？

供应链的格局与SSD和HBM市场类似。上游的氮化铝原材料厂商将产品供应给基板制造商，如国内的深南电路、兴森快捷和中京电子等。在存储模组层面，市场主要由三星、海力士、美光、铠侠和闪迪等国际原厂主导，其中三星和铠侠份额领先；其次是长江存储，以及江波龙、佰维、德明利等模组厂商。从全球散热基板供应来看，日本厂商依然占据主导地位，而国内厂商中，旭光电子在该领域的进展相对较快。苹果手机中只要存储容量达到1TB以上，也会采用类似的散热方案，其单价可能在二三十元人民币。