成品率超60%：納米晶粉末如何搶占AI算力高地

隨著AI算力持續增長，服務器電源正加速向高效率、高功率密度方向升級，對磁性材料性能提出更高要求。然而，高端納米晶磁性材料長期被海外廠商掌握，國內用戶一度面臨價格高昂、供給緊張甚至“有錢難買”的局面。

泉州天智合金科技有限公司長期深耕合金粉末領域，通過持續優化納米晶粉末制備工藝與關鍵設備，大幅提升產品成品率，使產品價格降至海外同類產品的約四分之一。

圍繞納米晶粉末的技術特點與產業化進展，天智合金研發總工趙放向《磁性元件與電源》分享了企業的實踐觀察。

01 從算力需求看納米晶材料的價值

納米晶是一種區別于傳統合金粉末和非晶粉末的磁性材料，其晶粒尺寸處于納米級，因此在電磁性能上表現出不同于常規材料的特性。與常見的非晶材料相比，納米晶在磁導率和功率損耗方面具有更好的綜合表現。

趙放介紹，從關鍵指標來看，納米晶在磁導率和功率損耗方面具有明顯優勢。例如常見非晶材料的磁導率通常在30—35之間，而納米晶材料可以達到38—40。更高的磁導率意味著在電感設計中可以提供更大的設計空間，在滿足同等性能要求的情況下，器件體積有望進一步縮小，從而有利于實現小型化和更高功率密度設計。

在損耗方面，納米晶材料同樣具有優勢。在1MHz頻率、50mT外加磁場條件下，其損耗大約只有非晶材料的50%—60%。隨著電子系統不斷向高頻化發展，對磁性材料損耗控制的要求也在同步提高。

不過，從實際應用情況看，納米晶粉末的普及程度仍然有限。

趙放坦言，目前部分電感廠商對納米晶材料的應用經驗還不算豐富，對其性能優勢的理解也仍在逐步加深。同時，在具體器件設計中，納米晶粉末往往需要與其他材料進行復配，并且對壓制工藝、膠材比例等參數要求較高，這些都在一定程度上提高了應用門檻。

目前納米晶粉末主要應用于對電磁性能要求極高的高端領域。

從頻率段來看，在800 kHz以內的應用中，通常采用合金類粉末，如鐵硅鉻材料，其也根據氣霧化工藝和飽和度等因素分為不同等級，適用于熱壓電感等產品。

而在800 kHz以上的高頻場景，尤其是在1-3 MHz的范圍內，納米晶材料具有不可替代的優勢，廣泛應用于手機、射頻模組、智能終端、手表、耳機、無人機等對小型化和高效率有嚴苛要求的設備中。

當前，隨著算力需求的爆發式增長，納米晶粉末在AI服務器和高性能顯卡服務器等算力設備中的應用尤為突出，典型產品包括芯片電感、一體成型電感、功率電感、以及TLVR電感等，成為支撐高性能計算的關鍵材料之一。

02 納米晶粉末制備：真正的難點在材料工藝

如果說納米晶材料的優勢體現在性能指標上，那么真正決定其產業化進程的，則是材料制備技術。

趙放指出，納米晶粉末的制備主要面臨四個關鍵挑戰：

一是成分控制要求極為嚴格。納米晶粉末的成分設計需要極高的精度，成分的微小偏差都會導致磁性能發生顯著變化，因此對合金配比的精確控制是首要難點。

二是雜質含量的控制。雜質的存在會對粉末的損耗性能產生惡化影響，因此在整個制備過程中必須嚴格控制雜質混入，確保粉末的純度。

三是霧化過程中的冷卻速度。納米晶的形成需要在霧化階段實現極快的冷卻速度，這樣才能為后續獲得良好的晶體結構奠定基礎。冷卻速度不足會直接影響粉末的微觀結構和最終性能。

四是納米晶化熱處理設備工藝。這一過程需要精密的熱處理設備，對溫度、氣氛、時間等參數的控制要求非常嚴格。同時，熱處理設備本身也需要深度開發，不同參數組合會帶來性能上的巨大差異，這也是許多廠家難以達到同等水平的關鍵所在。

長期以來，這些關鍵技術環節也構成了納米晶材料的行業技術壁壘。

03 設備突破：國產技術開始打破納米晶門檻

針對上述技術難題，天智合金在長期從事非晶納米晶粉末研發的基礎上，對設備和工藝進行了持續優化。

趙放介紹，天智最核心的突破在于霧化設備與熱處理設備的自主研發。

在設備設計上，天智通過優化霧化設備的結構設計，顯著提高了粉末的冷卻速度，從而獲得更加理想的晶體結構。同時，設備設計也致力于提升粉末的球形度和細粉的成品率。

在熱處理工藝上，經過長期的技術實驗和摸索，最終形成了最優的納米晶化熱處理工藝技術，能夠充分發揮材料的磁性能。

這一技術突破的意義不僅體現在工藝優化上，更在于打通了納米晶粉末生產中的關鍵技術環節。長期以來，這類核心裝備主要由海外企業掌握，技術門檻較高。通過自主設計和持續迭代，企業逐漸建立起從材料體系到關鍵設備的完整技術鏈條。

其中一個重要成果體現在粉末球形度的優化。通過自主設計的霧化設備，天智能夠生產出球形度更高、粒度分布更均勻、純度更高且氧含量更低的納米晶粉末。

納米晶粉末微觀視圖 圖/天智合金

另一個關鍵突破是超細粉末收得率的提升。

傳統設備投料100公斤原材料，往往只能獲得約10公斤超細粉末，而天智合金的設備能夠獲得30至40公斤，收得率提升至傳統工藝的3—4倍。

這一指標的提升不僅意味著技術能力的進步，也直接決定了材料成本。

04 納米晶成品率決定成本競爭力

盡管納米晶材料性能優勢明顯，但其成本始終是行業關注的重點。

目前，高端納米晶粉末在高端電感中的應用占比約為三成，國內市場價格根據技術要求有所不同。相比之下，日本進口產品的價格普遍顯著高于國內，存在較大價差。

在趙放看來，成本差異的背后，一方面來自技術水平，另一方面則來自生產規模和成品率。

納米晶粉末生產過程中，成品率直接決定單位成本水平。通過設備與工藝優化，提高粉末收得率，是降低成本的關鍵路徑。

目前，天智合金在常規粒度粉末上的成品率可達到60%以上，在超細粉末領域也能保持30%—40%的水平。趙放提到，這一水平在行業內屬于較高水準，因為納米晶粉末本身成品率普遍偏低，特別是在超細粉領域，傳統設備往往連5%的成品率都難以達到。

納米晶粉末微觀視圖 圖/天智合金

隨著成品率提升和產能擴大，納米晶粉末的成本正逐漸下降，這也為其在更廣泛電感產品中的應用創造了條件。

05 從技術優勢到規模應用

從材料性能來看，納米晶已經具備明顯優勢，但從產業發展節奏看，其應用仍處于逐步導入階段。技術門檻、應用經驗以及成本控制，是影響納米晶粉末推廣速度的關鍵因素。

隨著AI算力需求持續增長，服務器電源對高頻、高效率磁性材料的需求不斷提升，納米晶粉末的應用空間也在逐步擴大。

從更長遠的產業視角看，這不僅是一種材料的技術升級，也意味著高端磁性材料國產化能力的持續提升。隨著關鍵設備和核心工藝逐步實現自主突破，過去依賴進口、價格高昂甚至“有錢難買”的局面正在被逐漸打破。

在這一過程中，以天智合金為代表的國內廠商，正通過設備與工藝創新提升納米晶粉末的成品率與性價比，為高端磁性材料國產替代提供新的可能。隨著算力基礎設施持續擴張，納米晶材料有望從小眾高端應用逐漸走向更廣泛的產業場景。

“在國產替代和材料自主方面，我們的長遠目標是通過技術突破和產品創新，逐步替代進口產品。同時，我們也在積極拓展海外市場，目前部分非晶、納米晶產品已在國外客戶處進行測試，為未來進入國際市場做準備。”趙放表示。

本文為嗶哥嗶特資訊原創文章，未經允許和授權，不得轉載，