国防军工行业专题研究：AI光互联景气上行，重视陶瓷基板与管壳

AI光互联景气上行，重视陶瓷基板与管壳 陶瓷基板在散热能力、绝缘性能和可靠性方面具备优势，已逐渐成为AI产业链中的关键功能性材料。氧化铝价格便宜且工艺成熟，其应用几乎覆盖所有半导体制造设备，是传统半导体生产设备的关键部件。在高端领域，氮化铝是最具发展前途的高导热陶瓷材料，已成为AI计算领域不可或缺的战略性基础材料。 增持（维持） 需求端：AI硬件功耗持续抬升，底层材料升级带来陶瓷基板刚性需求 1、AI服务器与GPU集群：传统PCB性能触顶，陶瓷混压方案成最优破局路径 根据英伟达产品路线规划，下一代Rubin GPU功耗可达2850W，RubinUltra版本进一步突破3000W，整体功耗持续上升。当前技术路线是在HDI（高密度互联）板中采用PCB与陶瓷基板的混压方案，以保证高频信号的传输完整性。目前在AI服务器板卡中，陶瓷基板对传统PCB的替代比例已接近30%，且将随芯片功耗提升持续扩容。 作者 2、高速光模块：氮化铝陶瓷基板&管壳，高速光模块的首选方案氮化铝已成为高速光模块的首选方案。800G/1.6T高速光模块采用氮化铝陶瓷基板，可将光芯片结温控制在60℃以下，较传统基板散热效率提升5倍以上。800G光模块采用氮化铝陶瓷基板，可实现差分信号的高精度布线，信号传输损耗较FR-4基板降低40%，满足数据中心长距离传输需求。 分析师乾亮执业证书编号：S0680522120001邮箱：qianliang@gszq.com 分析师方晓舟执业证书编号：S0680523060003邮箱：fangxiaozhou@gszq.com 根据财联社，2026年光模块领域的陶瓷元器件总市场规模约为135亿元人民币（其中基板约（99亿元，管壳约32亿元）。至2027年，受1.6T/3.2T产品放量带来的量价齐升双重驱动，总体市场规模预计将激增至200亿至220亿元人民币，年复合增速超60%。 相关研究 1、《国防军工：持续看好被动元器件、商业航天、燃气轮机》2026-06-162、《国防军工：重视mlcc、商业航天、燃气轮机板块》2026-06-073、《国防军工：军工MLCC企业新成长逻辑持续演绎》2026-05-31 3、CPO封装：集成引发局部高热，陶瓷基板或为理想方案之一 CPO将光引擎直接封装到交换芯片旁边，两大高功率器件紧挨在一起，局部热量骤增，这对基板的精度、平整度以及热膨胀系数匹配度提出了极高的要求。陶瓷基板热膨胀匹配性优异，能分散应力集中区域，为高功耗场景提供结构保障。 供给端：稀土断供致日本减产，国产替代迎来关键窗口期 全球高端陶瓷基板市场呈现“日本主导、欧美跟随、中国追赶”的格局。在高端陶瓷基板材料领域，日本企业占据绝对主导地位；在高端氮化铝粉体领域，全球70%以上产能由日本德山垄断。 氮化铝的核心制备材料氧化钇已被限制对日出口，行业库存见底，高端陶瓷基板替代迎来国产替代关键窗口期。目前，高端氮化铝粉体国产化率仅4%，国产替代有较大提升空间。 投资建议：AI建设持续加速，陶瓷基板正处于国产替代关键窗口期，建议关注拥有核心技术以及完整产业布局的公司，如：中瓷电子、旭光电子、国瓷材料等。 风险提示：技术发展不及预期、下游需求不及预期、行业竞争加剧。 内容目录 1.陶瓷基板：AI算力与高速光模块的关键封装基座.....................................................................................32.为什么要重视陶瓷基板？......................................................................................................................62.1需求端：AI硬件功耗持续抬升，底层材料升级带来陶瓷基板刚性需求..............................................62.1.1 AI服务器与GPU集群：传统PCB性能触顶，陶瓷混压方案成最优破局路径.............................62.1.2高速光模块：氮化铝陶瓷基板&管壳，高速光模块的首选方案.................................................72.1.3 CPO封装：集成引发局部高热，陶瓷基板或为理想方案之一..................................................82.2供给端：稀土断供致日本减产，国产替代迎来关键窗口期................................................................93.投资建议............................................................................................................................................104.风险提示............................................................................................................................................12 图表目录 图表1：封装基板的分类........................................................................................................................3图表2：微电子封装分类........................................................................................................................4图表3：常用陶瓷封装材料及性能参数....................................................................................................4图表4：热管理能力对比........................................................................................................................5图表5：PCB与陶瓷基板的混压方案........................................................................................................6图表6：GPU功耗与陶瓷基板行业增长趋势.............................................................................................6图表7：HTCC与LTCC的主要差异.........................................................................................................7图表8：陶瓷基板相关公司梳理.............................................................................................................11 1.陶瓷基板：AI算力与高速光模块的关键封装基座 封装基板是半导体芯片封装的核心载体，为芯片提供电连接、保护、支撑、散热、组装等功效，以实现多引脚化，缩小封装产品体积、改善电性能及散热性、超高密度或多芯片模块化的目的。理想的封装基板所具备的特点有： （1）较高的热导率，良好的导热性能有利于更好的散热；（2）热膨胀系数较低，与硅和砷化镓等封装内的其他材料的热膨胀系数相匹配；（3）气密性好，耐高湿、高温、辐射和腐蚀等苛刻环境对电子器件的影响；（4）刚度和强度高，可以起到支撑和保护电路及芯片的效果；（5）焊接性能优良以及易于加工成型，能更好的适应各种形状和尺寸的器件；（6）尽可能低的材料密度，以降低器件的重量。 资料来源：国际精密陶瓷暨功率半导体展，国盛证券研究所 陶瓷基板在散热能力、绝缘性能和可靠性方面具备优势，已逐渐成为AI产业链中的关键功能性材料。算力硬件的推演正面临热力学与物理材料的刚性约束，机柜功耗由传统几十千瓦级跨越至百千瓦，乃至向超600千瓦量级演进。在这一极端的功率密度下，半导体先进封装、光模块内部温控以及供电网络系统正在发生产业链级别的材料替代，具备极优导热与力学性能的陶瓷材料已成为核心环节，主要应用在内部基板、管壳、外部PCB夹层。现阶段常用的陶瓷基板主要包括AI2O3、BeO、SiC、AlN、Si3N4、金刚石等。 氧化铝价格便宜且工艺成熟，其应用几乎覆盖所有半导体制造设备，是传统半导体生产设备的关键部件。氧化铝陶瓷部件具有高硬度、高机械强度、超耐磨性、耐高温、电阻率大、电绝缘性能好等优异性能，能满足真空、高温等特殊环境下的半导体制造复杂性能要求，在半导体制造生产线上有着不可替代的重要作用。在静电卡盘、陶瓷加热器等领域，当前主体材料是氧化铝，但在高端领域，氧化铝已不是最佳选择，氮化铝作为主体材料应成为一种趋势。 氮化铝是最具发展前途的高导热陶瓷材料，已成为AI计算领域不可或缺的战略性基础材料。传统陶瓷封装基板主要采用氧化铝陶瓷，但是随着电子零件的承载基板的要求越来越严格，它们的热导率并不能满足行业的需求，而氮化铝理论导热率最高可达320W/(m·K)，是氧化铝陶瓷的8～10倍，实际生产的热导率也可高达200W/(m·K)，在陶瓷材料中仅次于碳化硅和金刚石，凭借其颠覆性的散热性能和与硅芯片热匹配的特 性，已成为AI计算领域不可或缺的战略性基础材料。此外，氮化铝还具有高机械强度和良好的耐蚀性，被认为是最具发展前途的高导热陶瓷材料。 2.为什么要重视陶瓷基板？ 2.1需求端：AI硬件功耗持续抬升，底层材料升级带来陶瓷基板刚性需求 2.1.1AI服务器与GPU集群：传统PCB性能触顶，陶瓷混压方案成最优破局路径 根据英伟达产品路线规划，下一代Rubin GPU功耗可达2850W，Rubin Ultra版本进一步突破3000W，整体功耗持续上升。传统的环氧树脂PCB在高温下易发生融化、翘曲，且难以保障高频信号的传输完整性。因此，当前的技术路线是在HDI（高密度互联）板中采用PCB与陶瓷基板的混压方案，即在电流高、热量集中的核心区域使用陶瓷基板，在高精密电路部分仍保留PCB。 资料来源：艾邦陶瓷展，国盛证券研究所 当前AI服务器板卡中，陶瓷基板对传统PCB的替代比例已接近30%，且将随芯片功耗提升持续扩容。从替代价值拆分来看，散热优化占比60%，信号完整性优化占比40%，其行业渗透节奏与GPU功耗曲线高度绑定，属于典型的刚需驱动型替代。 资料来源：热设计，国盛证券研究所 目前，陶瓷基板优先落地于AI服务器两大核心高负荷场景： 1）GPU底部高发热核心区：GPU底部是服务器整机热量与电流最集中的核心区域，对板材热稳定性、平面度、导热性能要求极高，也是传统PCB失效问题最频发的场景。虽然陶瓷基板单价为高端HDI PCB的18–20倍，但依托局部定点替代的模式，整板卡价值量仅提升30%–35%。 2）服务器正交背板区域：正交背板主要解决AI服务器