文｜谢璐 陈琳云 孟祥杰

需求端AI算力与先进封装已将球硅推入刚需主材层级，供给端认证周期长、化学法扩产慢，高端球硅存在供需缺口，产品有望迎来量价齐升，目前逐步实现国产替代。

摘 要

球形硅微粉是AI算力与先进封装的基石。硅微粉是一种耐热、绝缘、低膨胀、导热好的超细颗粒材料，可用于覆铜板、环氧塑封料、电工绝缘材料、胶粘剂、陶瓷和涂料等领域。球形硅微粉基于填充量高、流动性好、热膨胀系数小、介电性能优异等特点，在高端覆铜板、大规模集成电路封装用环氧塑封料中广泛应用，2025年半导体封装/高频高速覆铜板在球硅下游应用中占比68%/32%。

球硅是M9+ CCL时代的关键材料，迎来量价齐升的发展机遇。球硅主要填充于覆铜板的树脂中，占树脂体系的重量比例在24-55%时对应CCL性能最佳。球硅具有3重量价逻辑：（1）AI服务器、交换机、通用服务器对数据处理与算力要求提高， PCB层数增加，球硅用量随之提升；（2）CCL向M8-M10升级，低介电树脂致CTE升高，为满足高层板可靠性，球硅单板用量（填充率）提升；（3）高速信号对低Dk/Df有更高要求，球硅产品迭代至更高纯度/球形度、更窄粒径分布及表面改性等，单价显著提升。因此，球硅在CCL的逻辑是总量和单位用量均提升+产品升级共同驱动价值量增长。

Low-α球硅是芯片的稳定剂，在先进封装中不可或缺。球硅在半导体封装中主要用于环氧塑封料（EMC）、底部填充胶及封装基板，以调控热膨胀系数、提升导热性能并增强机械强度，在EMC中的填充率为60%-90%。随着HBM持续向HBM3/4等高代际产品演进，芯片堆叠层数不断增加、I/O速率持续提升，封装尺寸和互连密度同步提升，球硅的需求增加、对其性能提出更高要求。化学法Low-α球硅从源头消除α粒子干扰产生的软错误，是HBM中最适合的EMC填料。CoWoS封装使Low-α球形硅微粉需求增加，其光罩尺寸有望从目前的3.3x提升至29年的16x，同时HBM堆叠数量从12个提升至24个，先进封装材料也同样等比例扩大，有望带动高纯Low-α球硅需求大幅提升。

预计2027年高端球硅需求超2.5万吨，国产替代进行时。据Prismark，30年全球M6+ CCL用球硅规模达近10亿美元；据PW Consulting，2030年HBM先进封装用Low-α球硅规模达13.5亿美元。需求看，我们预计27年高速CCL对应高端球硅需求量为1.64万吨，高性能先进封装中EMC对应高端球硅总需求为0.88万吨。供给看，高端球硅长期由日本主导，电化/龙森/新日铁合计占据了全球球硅70%的份额。

投资建议：需求端AI算力与先进封装已将球硅推入刚需主材层级，供给端认证周期长、化学法扩产慢，高端球硅存在供需缺口，产品有望迎来量价齐升，目前逐步实现国产替代。

风险提示

行业周期性波动、市场竞争加剧、技术创新不及预期。

正 文

一、球形硅微粉——AI算力与先进封装的基石

硅微粉是一种耐热、绝缘、低膨胀、导热好的超细颗粒材料，球形硅微粉性能最优。硅微粉以结晶石英、熔融石英等为原料，经研磨、精密分级、除杂等多道工艺加工而成，具有高耐热、高绝缘、低线性膨胀系数和导热性好等性能，系一种性能优异的无机非金属功能性填料，可被广泛用于覆铜板、环氧塑封料、电工绝缘材料、胶粘剂、陶瓷和涂料等领域。

按产品形态可以分为结晶硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉：

结晶和熔融硅微粉都为角形，其颗粒形状较不规则。结晶硅微粉是以天然石英为原料，经过分拣、破碎、提纯、研磨、分级等工序加工而成的二氧化硅粉体材料，优势在于起步早，工艺成熟且生产方式简单，价格相对便宜，但对树脂体系的改善不及球形硅微粉；熔融硅微粉是将天然石英通过电熔融变成无定型石英，再经过破碎、分拣、研磨、分级等工序加工而成的无定形二氧化硅粉体材料。

球形硅微粉以精选的不规则角形硅微粉作为原料，通过火焰熔融法加工成球形。最显著的优势就在于颗粒球化率高，因此填充率高于角形硅微粉，能够显著降低覆铜板和环氧塑封料的线性膨胀系数，使其更加接近于单晶硅的线性膨胀系数，从而显著提高电子产品的可靠性。基于填充量高、流动性好、热膨胀系数小、应力小、介电性能优异等特点，在高端覆铜板、大规模集成电路封装用环氧塑封料中广泛应用。

从下游结构来看，2022年硅微粉下游包括高级建材（55%）、涂料（22%）、覆铜板（15%）、环氧塑封料（5%）。球形硅微粉需求主要集中于半导体封装材料和高频高速覆铜板等高端领域，主要系填充率较高，具体而言，在环氧塑封料行业，角形二氧化硅填充量一般低于总量的70%（重量比），采用球形二氧化硅后，填充量最高可达94%；在覆铜板行业，角形二氧化硅填充量一般低于总量的40%, 采用球形二氧化硅后，填充量最高可达60%。据Industry Research，半导体封装材料贡献约68%的球硅需求，是最核心下游市场。

二、球硅是M9+ CCL时代的关键材料，迎来量价齐升的发展机遇

硅微粉作为填料，应用于CCL里的树脂中。覆铜板（CCL）是集成电路最主要的载体，在集成电路中充当工业基础材料。覆铜板由铜箔、电子布、树脂组合而成，随CCL领域的拓展，其性能要求逐步提升，因此需要在树脂中添加无机填料来满足其高端领域的性能要求。在CCL中应用的无机填料主要包括硅微粉、ATH（氢氧化铝）、滑石粉、云母粉、高岭土、碳酸钙、钛白粉、绝缘性晶须、钼酸锌包覆的无机填料、层状黏土矿物质等。基于硅微粉的高热稳定性（熔点约1700℃以上）、良好的介电性能（介电常数和介电损耗低于氢氧化铝、滑石粉、云母粉等）、较小的密度及较低的吸水性、耐酸碱性和耐磨性，在CCL填料中被广泛应用。

我们通过分析CCL下游的发展情况，来展望CCL材料后续的趋势：

（1）AI服务器：GPU集群趋势下对数据处理与算力要求提高，增加PCB层数、提升CCL材料性能

AI服务器方面，信号数量增加，正在从CPU中心架构向GPU集群架构演进。GPU数量提升不仅意味着计算能力提升，更意味着系统内部高速互连数量呈指数级增长。例如传统服务器架构主要包含1-2颗CPU、若干内存、网卡及存储设备，而目前以NVIDIA为例，多数需要72颗GPU，高速数据连接需求大幅提升，对传输速率和信号完整性的要求升级。层数是服务器PCB设计中首要且最重要的决策之一，直接影响布线密度、信号隔离、电源分配和散热性能，据TNT日报，AI主板层数由20-30层进一步向34-50层发展。

高多层PCB和HDI（高密度互联）板是未来发展趋势。根据生益电子2025年度定增募集说明书（注册稿），据Prismark 2025Q4报告统计，18层以上高多层板市场空间增长迅猛，2025年18层以上高多层板/HDI板/8-16层板/IC载板预计产值同比增长73%/26%/22%/18%，同时18层以上高多层板2025-2030年预计实现22%的年复合增长率，是多层PCB中最具增长潜力的板块。

从具体应用来看，据TrendForce，2026年Rubin系列服务器采用无缆化互连设计，过去GPU与Switch间的高速传输依赖线缆，如今改由Switch tray、Midplane与CX9/CPX等多层PCB板直接承接，讯号完整性与传输稳定性是核心。同时Rubin平台为达成低损耗与低延迟，全面升级使用材料，包括Switch Tray采用M8U等级（Low-Dk2+HVLP4）和24层HDI板设计，Midplane与CX9/CPX则导入M9（Q布+ HVLP4），层数最高达104层。

（2）交换机：AI集群网络正加速向800G/1.6T高速互连演进，推动交换机芯片总带宽持续提升，并对PCB及CCL提出更高要求

算力升级背景下交换机端口速率加速向800G/1.6T演进，据Dell'Oro Group，2025年AI后端网络中部署的大多数交换机端口速率将达到800G，到2027年将达到1.6T，到2030年将达到3.2T。一方面，交换机ASIC（专用集成电路芯片）由12.8T向25.6T、51.2T总带宽升级后，800G/1.6T端口数量显著增加，PCB内部高速差分信号数量随之大幅增长。受交换机板卡尺寸限制，为满足高速信号布线、阻抗控制及串扰隔离等设计要求，PCB需采用更多信号层和参考层，25.6T交换机的PCB板层数提升至约30层，51.2T交换机则进一步提升至38-46层。

另一方面，随着单通道传输速率不断提高，高速信号在PCB中的介电损耗（Df）显著增加，对CCL低损耗性能提出更高要求。其中，25.6T交换机通常采用Ultra Low Loss等级覆铜板，而51.2T及以上交换机则需升级至Extreme Low Loss等级，并逐步采用M7、M8、M9等更高等级高速材料，以保障高速信号传输质量和系统稳定性。因此，AI交换机向更高带宽演进将持续推动高多层PCB及高性能高速覆铜板需求增长，成为高端PCB产业升级的重要驱动力。

（3）通用服务器：高阶通用服务器迭代，CCL性能升级

伴随Intel、AMD 等CPU架构的不断升级，PCB板由8-12层增加至18-22层以上，对于CCL性能要求亦进一步提高，覆铜板材料的损耗要求从Mid Loss过渡到Very Low Loss、Ultra Low Loss级别，并向更低损耗等级不断演进。

下游电子终端设备的海量数据运算与高速信号传输需求，要求CCL在保持低介电常数和低介质损耗的同时，亦具有较好的热性能，即具备高热导率以降低高速运行产生的热量、低热膨胀系数以保证电子设备在长期使用中的高可靠性和稳定性。首先，AI服务器的核心组件如GPU、TPU等算力芯片，在大模型训练与推理过程中处于高负载运行状态，单位面积的功耗与发热量呈指数级增长，单台设备的功率较传统服务器大幅增长，若热量无法及时传导并散出，不仅会导致芯片降频、算力衰减，还可能引发电路稳定性问题，缩短设备使用寿命。其次，在IC封装载板领域，芯片与基板因热膨胀系数不匹配易引发翘曲问题。因此，为了应对芯片基板和PCB基板的热膨胀系数失配引发的热机械应力问题，CCL还应满足高热稳定（Low CTE）特性，需要选用相应填充材料，以提升下游应用系统级可靠性。

PCIe升级对Df、Dk提出更高要求，推动材料等级提升：PCIe作为服务器、GPU、网卡和存储设备之间最重要的高速互连标准，其传输速率几乎每一代都会翻倍。从PCIe 3.0的8GT/s提升至PCIe 6.0的64GT/s，链路速率在十年间增长了8倍。随着信号频率不断提高，PCB线路中的信号损耗、串扰和反射等问题显著加剧，对CCL的介电损耗（Df）、介电常数（Dk）稳定性以及铜箔粗糙度提出了更高要求。

PCIe升级推动材料等级提升。早期PCIe 3.0时代，普通高速FR-4材料基本能够满足需求；进入PCIe 4.0和PCIe 5.0时代后，服务器和AI加速卡开始大量采用Low Loss（低损耗）和Very Low Loss（超低损耗）材料；而PCIe 6.0引入PAM4调制技术后，信号完整性要求进一步提高，高端AI服务器已逐步向Ultra Low Loss（极低损耗）材料升级。

综合而言，随着AI技术的快速兴起催生对高性能计算、大数据处理的需求，AI服务器、高阶通用服务器、交换机、光模块等先进应用场景发展迅猛，PCIe升级迭代，带动（1）PCB/CCL向高多层发展；（2）高频高速、HDI等较高技术等级的PCB/CCL和半导体封装，对Df、Dk、Low CTE的性能需求提升，因此对高性能粉体材料的填充比例需求不断增加。

球硅占树脂体系重量比例>24%时，CCL综合性能最佳。硅微粉在树脂中的使用比例可以由两步计算得出：（1）无机填料占树脂的比例：大致可分为两类方案：一类是一般比例，即无机填料投料重量比例一般在15-30%；另一类是高填充量投料比例，即在树脂体系中填料的投料重量比例在40-70%。（2）硅微粉占无机填料的比例：据松下电工公司2007年公开的薄型CCL开发专利，在高填充量方案下，球形硅微粉占无机填料重量比例在45-100%不等时，CCL性能较好。因此综合来看，薄型CCL需使用高填充量方案，此时球形硅微粉占树脂体系的重量比例在24-55%时对应CCL性能最佳。

CCL向M8/M9乃至更高等级升级，球形硅微粉迎来量价齐升的发展机遇。从量来看，AI服务器及224G高速互连下，CCL向M8-M10升级，采用低介电树脂后树脂体系的CTE有所提升，为满足高层板、大尺寸PCB及长期热循环可靠性要求，需要通过提高无机填料填充效率来降低CTE、改善尺寸稳定性和翘曲控制，球形硅微粉凭借高堆积密度、优异流动性和低应力集中特性，逐步替代传统角形硅微粉，单板用量及渗透率持续提升。从价来看，M8/M9级CCL对球形硅微粉提出更高要求，包括更高纯度/球形度、更窄粒径分布及表面改性等，推动产品由普通电子级向高端电子级升级，单价显著提升。因此，球形硅微粉在CCL的成长逻辑是用量提升+产品升级共同驱动价值量增长。

三、Low-α球硅是芯片的稳定剂，在先进封装中不可或缺

球形硅微粉是高端半导体封装材料的关键填料。主要用于环氧塑封料、底部填充胶及封装基板中，以调控热膨胀系数、提升导热性能并增强机械强度。随着芯片集成度提升与封装形式向2.5D/3D、Chiplet等方向演进，市场对超细粒径（亚微米级）、多尺度复配及表面功能化改性的球形二氧化硅微粉需求显著增长。

填料在环氧塑封料中占比60%-90%，芯片封装中环氧塑封料的性能由硅微粉决定。据《我国集成电路材料专题系列报告》显示，90%以上集成电路均采用环氧塑封料作为包封材料，故环氧塑封料已成为现代半导体封装中主导材料。目前，硅微粉是环氧塑封料最主要的填料剂，占比约为60%-90%。环氧塑封料性能提升均需通过提升硅微粉性能实现，故对硅微粉粒度、纯度以及球形度有更高要求。而硅微粉的粒度分布直接影响EMC粘度、应力和翘曲、脱模等。品质较高的球形硅微粉可降低环氧塑封料溢料飞边，且具有较好流动性及较高电绝缘性。

HBM对EMC提出分散性和散热性要求。HBM（高带宽存储器）常被用于高性能计算、网络交换及转发设备等需要高存储器带宽的领域。HBM通过SiP和TSV技术将数个DRAM裸片像楼层一样垂直堆叠，使得塑封的高度显著高于传统单芯片的塑封高度，较高的高度要求外围塑封料要有充分的分散性，则EMC就要从传统注塑饼状变为撒粉颗粒状的颗粒状环氧塑封料（GMC）和液态环氧塑封料（LMC）。对于EMC厂商，这样的升级需要在配方中同时兼顾分散性和绝缘性，配方难度较大。

HBM正成为DRAM生态系统的核心支柱。据Yole，2024年HBM全球收入规模约180亿美元，2025年收入规模预计翻番至340亿美元，2030年将达到980亿美元，2024-2030年CAGR为32.6%。此外，AI训练芯片需要更大的存储容量和更高的带宽，因此单颗GPU搭载的HBM价值量显著提升，直接带动HBM市场快速扩张，HBM占DRAM市场比重快速提升。

随着HBM持续向HBM3/4等高代际产品演进，芯片堆叠层数不断增加、I/O速率持续提升，封装尺寸和互连密度同步提升，球硅的需求增加、对其性能提出更高要求。具体而言，HBM2主要采用4Hi/8Hi堆叠，HBM3升级至8Hi/12Hi，HBM4则进一步向12Hi/16Hi发展，I/O数量由1024提升至2048，单堆栈带宽进一步突破2TB/s。一方面，堆叠层数增加、芯片面积扩大及微凸点数量显著提升，Low-α球硅用量同步增加；另一方面，带宽突破2TB/s，对功耗和热管理要求提高，EMC性能要求升级，且高容量下存储单元更密集，软错误容忍度降低，因此，HBM3/4封装对EMC、Underfill等材料提出了更严格的Low-α要求，推动球形硅微粉向超低铀/钍（Ultra Low U/Th）、超低α粒子发射率（Ultra Low Alpha）方向升级。

Low-α球硅从源头消除α粒子干扰，是HBM中最适合的EMC填料。环氧塑封料里的硅微粉、氧化铝填料等天然含有微量铀（U）、钍（Th）等杂质，它们会衰变释放出α粒子导致半导体的软错误，HBM的堆叠结构则把α粒子引发软错误放大，因此环氧塑封料所用材料需不再有铀钍衰变，从源头消除α粒子源。Low-α球硅通过精选天然高纯石英，再通过酸洗、磁选、浮选把铀钍（U/Th）压到≤1ppb级，或者用有机硅烷化学合成从源头杜绝放射源。

CoWoS先进封装使Low-α球形硅微粉需求增加。CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）是一种典型的2.5D/3D先进封装技术，其核心特点是将GPU、HBM及其他Chiplet集成于同一硅中介层上，实现高带宽、低延迟的数据互连。CoWoS相较传统Flip Chip封装主要体现在四方面升级：（1）GPU与多颗HBM共同封装，整体封装尺寸显著扩大；（2）HBM数量持续增加，带动EMC、Underfill等封装材料用量同步增长；（3）为实现更多芯片互连，硅中介层尺寸不断扩大，推动IC载板及封装材料需求提升；（4）焊点数量大幅增加，封装互连密度持续提高，对Underfill材料的流动性、可靠性及Low-α性能提出更高要求。

更大中介层面积的应用是未来半导体封装技术的关键趋势之一。同时，系统晶圆封装（SoW）路线图进一步扩展，在单个基板上实现40个以上的光罩等效尺寸和64个HBM堆叠。CoWoS光罩尺寸扩大，本质上是硅中介层尺寸不断扩大，因此先进封装材料（EMC、Underfill、ABF等）也同样等比例扩大。

在上述因素共同驱动下，先进封装材料价值量持续提升，高纯Low-α球形硅微粉作为EMC、Underfill及部分ABF树脂体系的核心无机填料，有望充分受益于先进封装带来的量价齐升。

四、预计2027年高端球硅需求超2.5万吨，国产替代进行时

高频高速CCL和先进封装是拉动需求的核心因素。据GEP Research，截至2025年，全球超细硅微粉市场规模已突破47.2亿美元，出货量突破86.3万吨，其中电子级超细硅微粉占比超过58%。预计至2030年超细硅微粉市场规模将攀升至89.7亿美元，期间年复合增长率维持在13.6%左右。亚太地区2025年贡献了全球64.8%的产能与61.2%的需求量，中国、日本及韩国三大市场合计占据亚太区域份额的87.3%。

根据Prismark数据，2024-2025年全球高等级高速CCL（M6+）用球形硅微粉市场规模分别达到1.23/1.87亿美元，同比+86.4%/51.2%，预计到2030年该市场规模有望达到近10亿美元，2025-2030年CAGR达39.8%。据PW Consulting，2025年HBM先进封装用Low-α球形硅微粉市场规模为5.8亿美元，2030年有望达到13.5亿美元，5年CAGR为18.4%。

（1）高端覆铜板用球硅需求测算

据Prismark，2025年全球刚性覆铜板市场规模为187亿美元，同增24.4%；其中，高速覆铜板增速较快，2024年高速覆铜板销售额为41.8亿美元，同增50.2%，Prismark预计到2030年全球高速覆铜板市场规模将达158.4亿美元，2024-2030年CAGR达24.87%。据台光，2027年高速覆铜板市场规模有望达到120亿美元，假设高速覆铜板均价为60-80美元/平，则对应1.5-2亿平销售量。

我们测算2027年高速CCL对应球硅需求量：据QY Research，25年AI服务器用CCL中M6/7销量占比50%，M8占比26%，M9占比24%；由于CCL还存在非AI其他需求领域，因此25年M6/7占比或上浮，而M8/9占比或下降，我们合理假设25年所有应用场景下M6-9销量占比50%/30%/15%/5%。基于25年数据，27年M6/7在25年基础上占比下降，M8/9在25年基础上占比提升，合理假设27年M6-9占比25%/35%/30%/10%。结合高速覆铜板27年总销量、单平CCL除铜重量0.3kg、填料填充率等相关假设，预计2027年高速CCL对应球硅需求量为1.64万吨。

（2）先进封装EMC用高端球硅需求

2025年在HBM封装用Low-α球硅市场中，按应用拆分看，HBM3/3E封装用Low-α球硅占比75%，主要源于其在AI加速器和高性能GPU中的广泛部署以及对带宽和速度的追求；按产品分类，亚微米级球硅占比45%，主要系其作为EMC填料能有效控制热膨胀系数并提升流动性，同时极低放射性的高纯度前驱体需求降低了封装材料的辐射风险。

我们测算高性能先进封装EMC对应的高端球硅需求量：据Yole，2026-2027年预计高性能先进封装出货量约17.5/21.2亿颗，2030年有望超过50亿颗。我们通过EMC密度*EMC厚度*封装投影面积计算得出每颗高性能先进封装所需的EMC需求重量。综合其他先进封装方式，假设2026/2027年封装投影面积分别为30/40cm²。结合高纯EMC密度为2g/cm³、EMC厚度平均为0.06cm，则2026/2027年单颗高性能先进封装对应EMC需求为3.6/4.8g。2026/2027年高性能先进封装对应EMC总需求为0.6/1.0万吨。高性能先进封装EMC中填料占比通约85%-92%，分别取85%/87%计算，且假设填料全为高端球硅，则2026/2027年高性能先进封装EMC对应高端球硅总需求为0.5/0.9万吨。

供给角度看，高端球硅主要技术及其工业化产品集中长期由日本厂商主导，国产替代进行时。电子级高端球硅市场呈现寡头垄断格局，日本三家企业合计占据了全球球形硅微粉70%的市场份额。

五、投资建议

需求端AI算力与先进封装已将球硅推入刚需主材层级，供给端认证周期长、化学法扩产慢，高端球形硅微粉存在供需缺口，产品有望迎来量价齐升，目前逐步实现国产替代。   

风险提示

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