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AI算力散热专家调研-石墨烯垫片(鸿富诚)

AI算力散热专家调研-石墨烯垫片(鸿富诚)
2026年11月08日 09:12 新浪网 作者
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滚动消息

  (来源:雪比特)

  ▍关键数字

  单片价格 | NVL72 整柜价值量| 相变材料vs硅脂价值量倍数 | 当前规模 | 价格年降幅 | 公司年产能

    问答实录,共 29 组

  ■ 一、技术路线与材料体系(7 组问答)

  TIM 分层逻辑、相变/石墨烯/液态金属路线之争,以及 Rubin Ultra 无盖板方案

  Q01 〔B·二〕 主持人:TIM1、TIM1.5和TIM2这几种热界面材料的分类标准是什么,石墨烯垫片目前主要应用于哪些层级?

  专家:TIM1、TIM1.5和TIM2是根据热界面材料在芯片与散热器之间应用位置的不同进行划分的。TIM1特指应用于带盖封装芯片内部,即芯片与封装盖之间的一层材料,目前主要以硅脂和焊接为主。TIM2则应用于带盖封装芯片的外部,位于封装盖与散热器之间。TIM1.5应用于无封装盖的裸Die芯片,直接涂覆在晶圆之上,介于芯片和散热器之间。因此,带盖封装的芯片会同时存在TIM1和TIM2,而不带盖的裸Die芯片则只有TIM1.5,TIM1和TIM1.5不会同时存在。目前,石墨烯垫片的应用主要集中在TIM1.5和TIM2层级。虽然也在向TIM1方向发展,但由于TIM1属于芯片封装环节,其测试和导入周期相对较长,未来有机会进入该领域。

  Q03 〔A·一〕 主持人:请介绍鸿富诚的业务情况,包括其主要产品、竞争对手和客户群体?同时,可否具体谈谈 Rubin 和 Rubin Ultra 所使用的 TIM 材料及其技术方向?

  鸿富诚:鸿富诚业务发展脉络是从早期为阿里提供硅脂开始。自 2025 年起启动材料测试,并于早期阶段确定采用其方案。TIM 材料主要分为四大类。第一类为传统硅脂,历史最悠久且应用最广,涵盖众多半导体领域。海外主要有两家供应商,国内以鸿富诚为代表。硅脂分子结构在高温下不稳定,易挥发导致导热性能衰退。第二类为相变材料。从 B100 到 GB200 再到未来的 Rubin,行业技术路线正逐步由硅脂向相变材料过渡。相变材料价格约为硅脂的四至五倍,优势在于分子量更大、结构更稳定,高温下不易挥发,能维持更好的界面接触与导热性能。随着芯片功耗提升,传统硅脂因界面热阻增加导致的性能衰退问题将愈发严重,而相变材料可更好应对该挑战。Rubin 和 Rubin Ultra 将继续沿用相变材料的技术路线。

  Q05 〔B·十二〕 主持人:与石墨烯垫片相比,液态金属、相变材料和硅脂等其他技术路线的竞争前景如何?

  专家:未来构成主要竞争的将是金属基材料,包括液态金属和焊料等。相比之下,相变材料和硅脂受其材料体系固有缺陷的限制,在热性能和可靠性上难以实现大的突破。硅脂作为一种硅油与填料的混合物,其硅油会随时间挥发和渗出,导致性能衰减,这是一个无法从根本上解决的问题,只能通过优化配方来延缓。相变材料虽然没有硅油挥发问题,可靠性优于硅脂,但它和硅脂都面临一个共同的挑战。这两类材料的应用间隙通常很薄(硅脂约0.1毫米,相变片熔化后也类似),而高功率芯片(如1000瓦以上)工作时产生的翘曲度可能超过0.1毫米。当芯片翘曲变形大于材料间隙时,热胀冷缩会使导热材料被挤出,即发生泵出效应,从而导致散热失效。

  Q06 〔B·十三〕 主持人:请分析液态金属、焊接、石墨烯垫片以及金刚石热沉片等不同TIM方案的技术优劣势与未来应用前景?

  专家:液态金属作为一种TIM材料,其核心优势在于热阻极低,因其液体形态能有效填充芯片与散热器间的微小缝隙。然而,液态金属也存在显著的可靠性问题:一是涂层较厚时容易发生泄漏,对绝缘防护要求极高;二是存在泵出和氧化问题。从材料学角度看,通过优化配方来改善这些问题是可能的,但预计近一两年内难以实现技术突破。焊接是另一种消除界面接触热阻的方案,通过将两种材料直接焊合来消除界面。但该方案在芯片应用上面临挑战:首先,当前芯片尺寸较大,焊接时热膨胀系数不匹配是一个难题;其次,大面积焊接容易产生空洞,导致局部热点。石墨烯垫片是目前在装配效率和可靠性方面表现更优的方案。未来,去掉芯片顶盖,直接使用石墨烯垫片作为中间TIM,上层再结合VC或水冷板,被认为是一个较好的解决方案。至于金刚石热沉片,其主要功能是横向均热,类似于VC或铜盖,而非垂直导热。尽管其垂直导热系数也很高,但在实际应用中,它只能替代现有铜盖的位置,其上下两层仍需使用TIM材料,并未解决界面热阻的核心问题。考虑到其价格极为高昂,预计未来五年内不具备大规模应用的可能性,因为客户有多种成本更优的替代方案可选。只有当其价格大幅下降后,才可能具备一定的替换潜力。

  Q07 〔A·十〕 主持人:如果在 GPU 上采用微通道盖板,是否还需要使用 TIM 材料,例如石墨烯导热垫片?

  专家:在 GPU 采用微通道盖板的方案中,仍需使用焊接材料,具体而言需要一层 TIM 材料。下一代产品预计将由模组厂商而非台积电负责制造,届时仍会用到此类焊接材料。

  ■ 二、Rubin 平台量价测算(6 组问答)

  单片与整柜价值量、按面积定价、与传统材料比价及价格走势

  Q08 〔B·四〕 主持人:以Rubin机柜的配置为例,其中单片石墨烯垫片的价值量大约是多少,其定价模式是怎样的?

  专家:在Rubin机柜中,应用于GPU的单片石墨烯垫片价值量在xx-xx元之间,其尺寸约为60毫米乘以70毫米。石墨烯垫片的定价模式是按照面积计算,通常以平方米为单位,面积越大价格越高。这与硅脂、凝胶等传统材料不同,后者通常按重量(如每吨)定价,再根据芯片表面涂覆的克数来计算单次使用成本。

  Q09 〔B·五〕 主持人:与硅脂、凝胶等传统材料相比,石墨烯垫片的价值量是否显著更高?

  专家:这需要分情况讨论。与普通的硅脂相比,石墨烯垫片的价格确实要高出很多,大约贵xx倍左右。然而,与一些填充了金刚石颗粒的高导热凝胶(例如导热系数达到15W/mK左右的凝胶)相比,石墨烯垫片的价格....最终成本还取决于......

  Q10 〔B·六〕 主持人:Rubin机柜中的TIM材料方案是如何构成的,石墨烯垫片在其中的具体应用和价值量占比是怎样的?

  Q11 〔A·七〕 主持人:如果明年 Rubin Ultra 项目也确定采用公司的石墨烯垫片方案,相较于 Rubin,其单机柜或单芯片对应的价值量趋势如何?若同样以 10 万个机柜的需求量计算,Rubin Ultra 项目能带来的价值量大约是多少?

  Q12 〔B·九〕 主持人:目前石墨烯垫片的价格体系如何,未来价格走势将呈现何种趋势?

  Q14 〔B·七〕 主持人:除了大功率AI芯片,石墨烯垫片还有哪些潜在应用场景,其长期市场空间如何?

  Q18 〔B·十七〕 主持人:鸿富诚在石墨烯垫片领域的核心壁垒是什么?其当前的产能规模及未来的扩产计划如何?

  Q20 〔B·十六〕 主持人:目前石墨烯垫片领域的国内外竞争格局如何?国内厂商的核心优势体现在哪些方面?

  Q26 〔A·八〕 主持人:除了英伟达之外,公司在客户拓展方面有何新进展或计划?

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