矽微粉是一種高性能無機非金屬材料，主要以天然石英或熔融石英為原料，經破碎、研磨、磁選、浮選、酸洗等精細工藝精製而成。矽微粉顆粒細膩，化學穩定性高，介電性能優異，比表面積大，導熱性好，在電子、化學、醫藥、陶瓷、精密鑄造等產業中扮演重要角色。近年來，矽微粉已成為航太、積體電路封裝等尖端領域不可或缺的材料。
打破刻板印象
二氧化矽微粉是一種常見的工業添加劑，用於塗料和填料的增稠、增強或耐磨。
透過研磨和淨化天然或熔融石英製成，其顆粒尺寸極小，通常以微米 (μm) 甚至奈米 (nm) 為單位。
然而，正是這種材料在電子資訊產業，尤其是在晶片封裝領域，經歷了從配角到基石的顯著轉變。晶片封裝是保護脆弱晶片核心並與外界建立電氣連接的關鍵環節。封裝材料的核心是一種被稱為「環氧模塑膠」（EMC）的複合材料。它是該複合材料的主要填充材料，佔其含量的80%到90%。實際上，我們看到的黑色晶片外殼主要由二氧化矽微粉構成。
三大核心功能
冷卻劑：確定晶片的溫度
NVIDIA 的 GPU 從 H100 到 B200 均採用 CoWoS 封裝技術，將多個晶片高密度整合在一個封裝內，顯著提昇系統效能和能源效率。隨著 GPU 效能的提升，將眾多晶片整合到矽中介層上對散熱的需求極高。如果熱量無法及時散發，就會導致效能下降（熱節流），甚至晶片故障。純環氧樹脂導熱性能極差，就像一條溫暖的毯子。高純度矽微粉填充其中，可形成高效的導熱通道，將晶片核心產生的熱量快速傳導至外殼散熱，確保晶片在安全的溫度範圍內高效運作。
穩定劑：抵消熱膨脹和收縮應力
晶片由各種材料（矽、金屬、塑膠）組成，每種材料都有不同的熱膨脹係數 (CTE)。在功率循環和溫度波動期間，這些材料的差異膨脹和收縮會產生顯著的內應力，能夠破壞晶片內部比人的頭髮細數百倍的金屬電路。在 EMC 中使用二氧化矽微粉作為填料具有明顯的優勢。其高純度和低放射性有效降低了化合物的線性膨脹係數和固化過程中的收縮，同時提高了機械強度和絕緣性能。加入二氧化矽微粉可顯著降低 EMC 的整體 CTE，使其與矽片、引線框架等更相容。它就像一個“緩衝器”，有效地吸收和分散應力，從而確保晶片在惡劣條件下的結構完整性和長期可靠性。
加強骨架：增強包裝的機械強度
未填充的環氧樹脂相對較軟，且容易變形。它是EMC中主要的功能性填料，佔所有填料的90%以上。它的加入顯著提升了封裝體的硬度、強度和模量，使其能夠承受外部物理衝擊、振動和壓力，如同一套堅固的「鎧甲」保護內部的晶片。
並非所有的二氧化矽微粉都是一樣的
然而，並非所有矽微粉都能成為晶片的「命脈」。普通工業級矽微粉含有大量金屬雜質，會嚴重損害晶片的電氣性能。用於晶片封裝的矽微粉必須符合極高的標準：
超高純度：金屬雜質含量必須控制在ppm（百萬分之一）甚至ppb（十億分之一）的水平。
精確的粒徑分佈：需要具有均勻粒徑分佈的球形二氧化矽微粉來實現最高的填充密度和最佳的流動性。
完美球形度：相較於稜角狀粉體，球形矽微粉具有應力更低、流動性更好、堆積密度更高的特點，是高階晶片封裝的必備選擇。
概括
隨著晶片向5奈米、3奈米甚至更小節點邁進，功耗和發熱量急劇上升，對封裝材料的熱管理能力提出了近乎苛刻的要求。 NVIDIA和英特爾等公司已開始投資研發新一代晶片散熱材料。同時，2.5D/3D封裝和Chiplet等先進封裝技術的興起，也對更低介電常數、更低損耗、更高可靠性的封裝材料提出了更高的要求。
這推動了矽微粉技術不斷進步。更高純度的合成球形矽微粉、功能化表面改質技術、以及針對特定頻段定制的低損耗填料，將成為下一代「晶片命脈」的研發重點。它不再只是一個被動的填料，而是主動參與並決定晶片性能上限的關鍵功能材料。
史詩粉末
製造這些完美小球狀矽粉的秘訣不在於研磨，而是熔化它們。一種名為球化爐的特殊機器利用超高溫火焰熔化這些塵土飛揚、鋸齒狀的顆粒。當它們熔化時，自然的表面張力會將每個顆粒拉成一個完美的圓球，就像水滴一樣。
球體製成後，下一個最重要的步驟是按大小進行分類。這由空氣分級機完成。你可以把它想像成一個超精密的篩子，確保所有小球的尺寸幾乎都相同。這一點至關重要，因為大小均勻的小球更容易緊密地堆積在一起。這使得最終的晶片封裝材料導熱性更好，整體強度更高。 Epic Powder 的 空氣分級機 進行微調，確保最終產品的純度足以製造晶片。
