精密陶瓷部件主要是指應用在半導體設備中的高精密復雜結構陶瓷部件。精密陶瓷部件是半導體設備的關鍵部件，其研發生產直接影響半導體產業發展。近幾年，隨著國家政策的調整，半導體行業迅速發展，產業規模急速增大，半導體制造設備持續向精密化、復雜化演變，高精密陶瓷關鍵部件的技術要求也越來越高。由于陶瓷具有高硬度、高彈性模量、高耐磨、高絕緣、耐腐蝕、低膨脹等優點，可用作硅片拋光機、外延/氧化/擴散等熱處理設備、光刻機、沉積設備，半導體刻蝕設備，離子注入機等設備的零部件。半導體陶瓷有氧化鋁、氮化硅、氮化鋁、碳化硅等，在半導體設備中，精密陶瓷的價值約占16%左右。

一、最受歡迎的精密陶瓷材料

1. 氧化物陶瓷

據了解，半導體設備中會用到大量的氧化物陶瓷精密部件。例如氧化鋁材料，高純Al?O?涂層或Al?O?陶瓷作為刻蝕腔體和腔體內部件的防護材料。除了腔體以外，等離子體設備的氣體噴嘴，氣體分配盤和固定晶圓的固定環等也需用到氧化鋁陶瓷。而在晶圓拋光工藝中，氧化鋁陶瓷可被廣泛應用于拋光板、拋光磨墊校正平臺、真空吸盤等。

此外，上面我們說了，氧化鋯陶瓷作為劈刀的主要制造材料，是引線鍵合過程中的必不可少的工具。

2. 碳化硅陶瓷

碳化硅材料具有極高的彈性模量、導熱系數和較低的熱膨脹系數，不易產生彎曲應力變形和熱應變，并且具有極佳的可拋光性，可以通過機械加工至優良的鏡面；因此采用碳化硅作為光刻機等半導體關鍵裝備用精密結構件材料具有極大的優勢。

3. 氮化硅陶瓷

作為一種共價鍵化合物，其熱膨脹系數低、導熱率高、抗化學腐蝕、耐熱沖擊性極佳。經過熱壓燒結的Si3N4，其硬度極高，且極耐高溫，它的強度一直維持在1200℃高溫下而不下降，受熱后不會熔成融體，到1900℃才會分解。因此，氮化硅陶瓷被稱為是“綜合性能最好的陶瓷材料”，在半導體設備中被用以制造平臺、導軌、軸承等部件。

4. 氮化鋁陶瓷

目前的靜電吸盤主要采用氧化鋁陶瓷作為主體制造材料，而氧化鋁材料熱導率及相關機械性能不及氮化鋁陶瓷，因此采用氮化鋁陶瓷替代氧化鋁陶瓷作為靜電吸盤的制造材料將成為趨勢。

二、精密陶瓷可以做成哪些精密部件？

在高端光刻機中，為實現高制程精度，需要廣泛采用具有良好的功能復合性、結構穩定性、熱穩定性、尺寸精度的陶瓷零部件，如 E-chuck、Vacumm-chuck、Block、磁鋼骨架水冷板、反射鏡、導軌等，這些關鍵部件一般選用陶瓷材料。

在刻蝕設備中，采用陶瓷材料制作的部件主要有窗視鏡，氣體分散盤，噴嘴，絕緣環，蓋板，聚焦環和靜電吸盤等。隨著芯片特征尺寸的減小和鹵素類等離子體能量的逐漸提高，刻蝕機工藝腔和腔體內部件的耐等離子體刻蝕性能變得越來越重要。相對于有機和金屬材料，陶瓷材料一般都具有較好的耐物理和化學腐蝕性能以及很高的工作溫度，因而在半導體工業中，多種陶瓷材料已成為半導體單晶硅片制造工序和前道加工工序的設備核心部件制造材料。

再比如，陶瓷劈刀是引線鍵合過程中的必不可少的工具，其中部分廠家的陶瓷劈刀主要成分為氧化鋯增強氧化鋁，其微觀結構均勻而致密，密度提高到4.3g/cm3。四方相氧化鋯的含量和均勻致密的微觀結構促使鋯摻雜的陶瓷劈刀具有非常優異的力學性能，減少焊線過程中陶瓷劈刀尖端的磨損和更換的次數。

一臺半導體設備看似是用金屬及塑料打造的，其實里面隱藏著非常多極具技術含量的精密陶瓷部件。總之，精密陶瓷在半導體設備中的應用遠比我們想象中要多。

三、全球精密陶瓷產業現狀及面臨問題

精密陶瓷由于其自身的優良性能，被廣泛應用于國防、化工、冶金、電子、機械、航空、航天和生物醫學等領域，成為這些領域發展的重要關鍵材料，備受各工業發達國家的極大關注，其發展在很大程度上也影響著其他工業的發展和進步。

1. 產業現狀

國外

目前，全球范圍內精密陶瓷技術快速進步、應用領域拓寬及市場穩定增長的發展趨勢明顯。由于較高的技術壁壘，精密陶瓷行業長期被日本、美國及一些具有獨特技術的歐洲公司所壟斷。其中，日本是最大的精密陶瓷生產國，門類齊全，產量大，應用領域廣，綜合性能優，在陶瓷市場特別是電子陶瓷市場中占據主導地位。耐高溫結構陶瓷則是美國精密陶瓷發展的重點。此外，歐盟各國特別是德國、法國在結構陶瓷領域進行了重點研究，主要集中在發電裝備、新能源材料和發動機中的陶瓷器件等領域。

國內

我國幾乎對所有工業用精密陶瓷材料都進行了研究和開發，經過“六五”、“七五”、“八五”攻關及“863”、“973”、“科技支撐”、“科技部重大專項”等科研項目的研發，我國精密陶瓷材料的研究與開發能力有了顯著的提高。

我國陶瓷材料制備工藝發展概況：

在粉體制備方面，我國陶瓷粉體的制備方法主要有固相反應法、液相反應法和氣相反應法3大類。隨著納米技術的發展，通過氣相反應法制成的粉體具有表面積大、球形度高、粒徑分布窄等特點，為高性能陶瓷制備提供了基礎保障。

在成形技術方面，我國精密陶瓷行業采用的主要成形技術有干法壓制成形中干壓成型，干袋式等靜壓成型、冷等靜壓成形、塑性成形中的注射成形、漿料成形中的流延成形和凝膠注模成形等。

在燒結技術方面，我國精密陶瓷行業主要采用熱壓燒結(HP)和氣壓燒結(GPS)、熱等靜壓（HIP），放電等離子（SPS）等燒結技術，國內在大尺寸氣壓燒結氮化硅陶瓷方面突破了國外技術封鎖，實現技術國產化。

在精密加工技術方面，磨削加工，CNC加工、電火花加工、超聲波加工、激光加工和化學加工等加工技術逐步應用于陶瓷加工中。

2. 我國面臨的主要問題和挑戰

與國外精密陶瓷行業相比，我國生產的大部分精密陶瓷產品附加值較低，很多電子整機中技術含量較高的陶瓷元件仍需要大量進口；原料高純化、元器件高致密、大尺寸、復雜形狀、陶瓷靶材等問題亟需解決；國內部分材料的性能指標尚未達到國外同類材料的水平，裝備設備精度差，高端設備依賴進口；產學研用結合不緊密，實驗室成果缺乏重視，與實際應用脫節嚴重。

目前我國高純、超細、高性能陶瓷粉體制造技術和工藝與日美等國家有著較大距離，高端粉體材料依然以進口為主。另外，粉體的高效分散技術也存在較大差距。引進高端裝備在一定程度提升了我們的技術裝備水平，但對于企業而言投資大，經濟壓力大。隨著國產高端制備裝備的發展，對可滿足特定材料性能要求的陶瓷材料及部件需求量也越來越大，但受限于我國高端陶瓷材料的制造水平，很大程度上還是需要使用進口材料?？傮w來說，我國從先進陶瓷大國向強國轉型主要面臨以下問題：

缺乏優質先進陶瓷粉末原料生產企業

目前，雖然國內先進陶瓷粉末原料生產企業很多，但陶瓷粉末性能通常存在較大的分散性和不穩定性，因此直接影響后續批量化制備的陶瓷產品性能和可靠性。近幾年國內在一些高品質氧化物陶瓷粉末產業化方面已有突破，如山東國瓷和廣東華旺公司采用先進的水熱水解技術生產的納米氧化鋯粉已作為高端生物陶瓷的齒科材料獲得廣泛應用，在國內外均占有較大的市場份額；潮州三環生產的用于手機陶瓷背板的高強度高韌性氧化鋯專用粉，已成功用于小米6、小米MIX2、OPPO等多款手機陶瓷背板，可經受從1米高度不同角度的跌落無任何破裂；江西賽瓷公司生產的高性能低溫燒結納米氧化鋯粉已成功應用于光纖連接器陶瓷插芯，從而打破了日本Tosoh等公司在這一領域的壟斷。

但是我國在其他許多重要的結構陶瓷粉末方面還達不到這種水平，例如高純度易燒結的氧化鋁陶瓷粉末，仍然依賴從日本大明公司、日本輕金屬、住友公司、昭和電工以及德國納博特公司、安邁公司和法國的一些公司進口。特別是高性能非氧化物陶瓷粉末，如氮化硅、氮化鋁、碳化硅、碳化硼、硼化鋯等共價鍵陶瓷粉末，國內尚缺乏一流的生產供應商。例如用于制備高強度陶瓷軸承的氮化硅粉末主要依賴從日本宇部公司（簡稱UBE公司）及瑞典的公司進口；而半導體芯片封裝用的高導熱基板用氮化鋁陶瓷粉主要從日本德山曹達等公司進口，而高性能的碳化硅陶瓷粉末需從法國圣戈班公司進口，高品質的防彈裝甲用碳化硼、超高溫陶瓷用硼化鋯等粉末需從德國H.C.Starck等公司進口；特別是核電站中子吸收用的核級碳化硼原料存在較大差距。大連金瑪硼業是國內在高性能碳化硼粉末研發和生產有實力的企業，正在拉近與國際先進水平的差距。上述這些依賴進口的高端陶瓷粉料一旦被卡脖子（類似中興芯片），將會被置于極端危險的境地。

規模化生產的技術與裝備相對落后

雖然我國高性能結構陶瓷生產工藝技術已有很大提升，但在關鍵工藝技術和裝備上仍然有較大差距，國產裝備的性能和可靠性還難以達到國際先進水平。由于結構陶瓷生產的工藝裝備，包括粉體處理裝置、各種成型設備、不同類型高溫燒結爐、精密研磨加工設備，大多不是市場上通用機械裝備；開發這些專用設備其性能和可靠性與進口的設備比較均有差距，體現在設備的精度、可靠性和穩定性以及壽命方面。包括像陶瓷粉末噴霧造粒裝置、注射成型機、氣氛壓力燒結爐、熱等靜壓燒結爐、陶瓷精加工的研磨設備、加工中心（CNC）等。例如近幾年快速發展起來陶瓷粉末的精密注射成型技術，可以制備形狀復雜和內部結構精細的高附加值陶瓷產品，如陶瓷插芯、陶瓷手術刀、陶瓷關節等，但由于成型燒結工藝的可控精度以及后續精密機加工設備等原因，導致像半導體工業中大量使用的陶瓷劈刀等產品還無法商業化生產，還需從日本、美國、瑞士進口。

企業的技術創新及工程化能力還較弱

國內先進結構陶瓷材料的企業雖然多達上千家，但以中小企業居多。由于目前這類企業的專業技術人員（包括工程師和技術工人）普遍比較缺乏，研發力量比較弱，特別是具有十年以上研發和生產經驗的陶瓷工藝工程師和機加工等方面的工程師一人難求，因此在新產品和新工藝的研發方面不像國外公司那樣快速又有條件保障。即使現在通過產學研結合，將大學和科研院所的成果到企業進行轉化，但由于受到企業工程技術人員少和工藝裝備的局限性，要快速實現產業化和規?；臅r間周期也比較長，因此常常失去進入市場的有利時機；可見我國在先進陶瓷產業上的工程師和技術研發人員的嚴重缺失，已成為制約整個產業發展的一大瓶頸。

急需具有國際品牌或專業化的公司

如前所述，美國、日本、德國、法國、英國等發達國家在先進陶瓷材料這一領域已有一批具有國際品牌價值和影響力的大公司，如美國的庫爾斯泰克（CoorsTec）、康寧（Coning）、賽瑞丹（Ceradyne）等公司、日本的京瓷（Kyocera）公司、NGK和NTK公司、東芝陶瓷、德國賽瑯泰克（CeramTec）公司、法國圣戈班（Saint-Gobain）公司、英國的摩根（Morgan）公司，這些大公司的產品品質高、種類多、銷往全球，包括中國也要進口他們的許多產品。此外上述發達國家還有一批企業具有高度專業化的水準，如專業生產納米氧化鋯粉末原料的日本東曹（Tosoh）公司和專業生產氮化硅粉末原料日本宇部公司（簡稱UBE），在全球享有盛譽，以至于美國蘋果公司的無線充電的智能手表陶瓷后蓋，指名必須采用日本Tosoh公司的原料。又例如美國奎斯特技術公司（Quest Technology.LP）其技術核心是注射成型工藝和注射模具的制造，公司生產的產品主要是氧化鋁、氮化鋁、氮化硅等高技術結構陶瓷，其生產最大的特點是精密注射成型生產線和相應的注射摸具加工配套，產品精度非常高。

我國近幾年雖然也涌現了像潮州三環、山東國瓷、順絡電子、中材高新等大公司，在國際上開始產生影響力，但絕大多數結構陶瓷企業的品牌價值和影響力尚未形成，具有高度專業化的陶瓷公司也比較少。

四、我國精密陶瓷產業的十大“痛點”

· 高性能氮化硅和氮化鋁粉末

這兩種重要的先進陶瓷粉末原料嚴重依賴進口，主要來自日本宇部（UBE）公司，日本德山曹達等公司，不但價格昂貴且供貨不能保障。國內的生產企業無論在粉末性能還是批量生產的穩定性和一致性方面均有較大差距，從而在一定程度上制約了像高端陶瓷軸承球、高導熱高強度陶瓷基板等許多高附加值陶瓷產品的產業化。

· 高導熱高強度氮化硅陶瓷基板

隨著新能源汽車、高鐵、風力發電和5G基站的快速發展，這些新產業中所用的大功率器件IGBT對最新一代的高導熱高強度的氮化硅陶瓷基板需求巨大，僅中車集團每年需求量就達到500萬片；日本的京瓷和美國羅杰斯等公司都已可批量生產和提供覆銅刻蝕的氮化硅陶瓷基板；國內起步較晚，但近幾年大學研究機構和一些企業都在加快研發并取得較大進展，其導熱率＞90WM/K，抗彎強度＞650MPa，斷裂韌性＞6.5MPa.m1/2；但距產業化還有一定差距。

· 高性能氮化鋁氮化硅覆銅板的制備

對于IGBT用高導熱氮化鋁氮化硅覆銅基板還是以進口為主，特別是在高鐵上的大功率器件控制模塊；國內的基板覆銅技術尚不能完全達到對覆銅板的嚴格考核，例如冷熱循環次數。目前，國際上都采用先進的活化金屬鍵合（AMB）技術進行覆銅，比直接覆銅（DBC）具有更高的結合強度和抗冷熱循環特性。

· 易燒結細晶氧化鋁陶瓷粉末

許多高端的氧化鋁陶瓷產品如氧化鋁體系的生物陶瓷、陶瓷基板、真空管殼、耐磨紡織瓷件、電子真空瓷件等所使用的氧化鋁粉末還依賴從日本、德國、美國進口，特別是制備氧化鋁含量為99.5%、99.7%、99.8%、99.9%的晶粒細小、結構均勻、機電性能和耐磨性好的氧化鋁陶瓷零部件；國內廠家在氧化鋁粉末的雜質含量控制、燒結活性，特別是燒結成瓷后的顯微結構均勻性和材料性能上還具有差距。

· 壓力傳感器用氧化鋁平板

氧化鋁陶瓷平板電容式壓力傳感器在各種汽車上用量巨大，市場達近百億，但目前這種氧化鋁平板主要依賴進口。國產氧化鋁板在材料的彈性模量、彈性變形循環次數、使用壽命和可靠性等方面還有差距，尚未進入商業化實際應用。

· 平板式氧化鋯基氧傳感器

平板式氧化鋯氧傳感器對降低汽車排氣有害物的排放及燃油經濟性的提高起到很大的作用，目前汽車用氧傳感器以濃差電池型氧化鋯傳感器為主。近年來，國內汽車持有量日益增多，每輛汽車至少要安裝2個氧傳感器，氧傳感器市場年增長率達30％，并且氧傳感器屬于易損件，基本上每個大修期(甚至每年)都要更換，而目前我國所有的汽車氧傳感器幾乎全部依賴進口或者進口組裝。龐大的汽車氧傳感器市場、嚴格的汽車尾氣排放法規和我國國內相關技術的欠缺，使得研究和開發具有我國自主產權的性能好、可靠性高的氧傳感器產品顯得尤為迫切和重要。現在，生產汽車氧傳感器的主要有Bosch、Delphi、Denso、NTK、Kefico等，以及其在各地的一些合資公司和子公司。其中Bosch公司為最大的氧傳感器生產企業。另外，國外一些陶瓷企業，依靠其強大的陶瓷開發能力，生產氧傳感器敏感元件和陶瓷加熱器，如日本京瓷。

· 生物陶瓷髖關節

生物陶瓷髖關節市場需求巨大，全球平均每2分鐘就有一例陶瓷髖關節置換手術，目前主要由德國賽瑯泰克公司和日本京瓷等公司生產，國內每年需要大量進口。陶瓷髖關節材料性能和可靠性要求非常高，使用壽命至少20年。德國賽瑯泰克公司生產的這種采用ZrO?和SrAl??-xCrxO19板狀晶協同增強增韌Al?O?基復相陶瓷材料，其抗彎強度和斷裂韌性分別達到1380MPa和6.5 MPa·m1/2，國內還是空白。

· 長壽命高耐磨陶瓷軸承球和軸承

在航天發動機、風力發電、數控機床等高端裝備所使用的陶瓷軸承，不但要求高的力學性能和熱學性能，而且要求優異的耐磨性、可靠性和長壽命，目前國產的氮化硅陶瓷軸承球與日本東芝陶瓷公司還有明顯差距；與國際上著名的瑞典SKF公司、德國FAG公司和日本KOYO等軸承公司相比，我們的軸承還處于產業鏈的中低端，像風電和數控機床等高端產品還依賴進口。

· 大尺寸透明透波陶瓷

在軍工國防用到的透明和透紅外線陶瓷材料，如Y?O?（氧化釔）、MgO（氧化鎂）、AlON（阿?。?、MgAl2O4（鎂鋁尖晶石）陶瓷以及具有激光特性Nd:YAG）透明陶瓷。目前我們的技術還限于制備有限的尺寸，對于國際上已達到半米的大尺寸透明透波陶瓷材料我們還很困難，無論在工藝技術和裝備上均有差距。

· 半導體晶圓生產線上的陶瓷備件

半導體晶圓生產線上需要使用到大量的陶瓷備件，例如陶瓷盤、陶瓷手臂、陶瓷環、保持架等；涵蓋了氧化鋁、氮化鋁、碳化硅等多種結構陶瓷材料，要求材料純度高、致密均勻、產品加工精度和光潔度極高。國內只有少數幾家企業提供部分這類產品，如，大和江東新材料，珂瑪材料，諾一精密陶瓷，像高端的氮化鋁與碳化硅陶瓷備件還得依賴進口。

五、對我國精密陶瓷產業的發展建議

1. 培育潛力企業，發揮行業帶動作用。建議國家有關部門在落實《國家集成電路產業發展推進綱要》中，進一步加大對精密陶瓷部件研發和產業的支持。通過整合科研系統與行業協會、聯盟，在全國范圍內集中資源優先甄選扶植一批具有國際競爭力的潛力企業，從而帶動全行業企業發展。

2. 加強產業協同，整合國內產業資源。建議國家有關部門鼓勵國有裝備、材料、化工等大型企業參與精密陶瓷行業發展。制定裝備及配件國產化的指導性目標，建立財政引導與科技保險相結合的關鍵部件材料國產化引導機制，通過政府財政與市場化保險產品的保障支持，鼓勵國內半導體裝備企業采購國產精密陶瓷部件。鼓勵企業及院校聯合建立技術研發與檢測認證機構，加快建立精密陶瓷等關鍵部件及材料國產化的科技服務體系。

3. 強化涉企保障，優化產業發展環境。建議國家有關部門在精密陶瓷產業聚集地設立知識產權協助中心，通過縮短知識產權審核授權周期、加大侵權懲戒力度等方式，指導并協助企業處理知識產權糾紛，保護研發創新動力。吸引精密陶瓷重點企業落戶保稅區，通過有限區域的稅收政策差異化，緩解半導體產業當前的研發攻關成本壓力。同時，圍繞精密陶瓷企業專業技術人才培育，加強政策統籌協調，支持地方做好核心團隊成員的落戶、子女就學、醫療等配套保障，尤其是從國外領先企業的引進人才團隊的服務支持。

4. 發揮市場作用，加大產業投入力度。建議進一步完善上交所、深交所交易功能，借助北京證券交易所的建立新契機，在三家國家級交易所創新設立精密陶瓷等新材料板塊，精準支持具有核心競爭力的新材料中小企業。鼓勵保險、信托等長期資金加大對優秀未上市中小企業的股權投資，打通資本融入、退出的合理通道，為進一步支持新材料類“硬核科技”企業成長清障提速。

以上就是諾一精密陶瓷關于“半導體“卡脖子”破局能手：我國精密陶瓷產業10大痛點及發展建議”的分享，部分內容來自網絡，旨在分享，僅供參考。

【工業陶瓷件加工定制廠家】認準諾一精密陶瓷，可提供氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氮化硅陶瓷、陶瓷計量泵、陶瓷柱塞泵、陶瓷吸盤、陶瓷結構件、工業陶瓷件、半導體陶瓷備件、半導體陶瓷材料等精密陶瓷研發生產加工定制，可按需加工各類精密陶瓷板，棒，閥，管，環，塊，片，針，軸，螺桿，噴嘴，托盤，吸盤，柱塞，微孔陶瓷等不同形狀、工藝的精密陶瓷制品，歡迎您的咨詢。