2026深圳国际热管理高新技术博览会

英伟达H20的新闻闹得沸沸扬扬，最近台湾朋友发给小编一张英伟达H200的拆解照片，小编看到就兴奋起来了，一下子想起了以前学生时代做导热界面材料研发的时候，满屏都是满满的导热界面材料身影，而且都是高瓦数的导热界面材料，真是艺术与科技的结合啊。今天我们一起来聊聊导热界面材料在高算力服务器芯片方面的应用。

二、导热界面材料的选择

导热界面材料之前整理过一篇比较全面的文章，相信大家也有都有了一些了解，导热界面材料主要的功能就是填充界面与界面之前的空隙，降低界面热阻，建立良好的导热路径，提供界面与界面之前的导热速率。

而像H200这种高算力芯片，它功耗（TDP）已经达到了700W的之高，所以现在普遍都用冷板式液冷的形式进行散热，单相冷板的解热功耗极限可达1400W，我们从上图能清晰的看到，液冷板与芯片直接式需要导热界面材料来传导热量的，那传统的低端导热界面材料肯定已经满足不了它高散热的需求，至少导热率要在6-8W以上产品才能勉强支撑。而8W及以上的导热界面材料已经是属于导热界面材料金字塔顶端的产品系列了。上面图片上H200的芯片位置灰色物质应该是某款导热硅脂，而且已经发生形变和泵出现象，周边的白色块状应该是一些导热垫片产品，整个主板的用料还是非常多了。那么下面我们来介绍一下有哪些类型的导热界面材料适合用在高算力服务器芯片上。

1.导热硅脂

导热硅脂成膏状，在操作过程中会施加很大的压力，让其充分填缝使得界面热阻降低，目前市面上的产品界面热阻在0.05-0.1℃/W左右，导热率大概在1-20W/m·K，但是要得到超高的导热率，就意味非常高的导热填料的填充量，非常高的填充量会导致导热界面材料变的更硬、易碎、回弹性低等。8W以上的导热硅脂应该是目前高算力服务器的CPU/GPU散热常用的导热界面材料，操作简单、已返修。

目前市面上代表厂家有：道康宁、信越、莱尔德、汉高、迈图、瓦克化学、飞荣达、鸿富诚、阿莱德、泰吉诺、天永诚、锐腾新材料、飞鸿达等。

2.导热凝胶

导热凝胶相比于导热硅脂来说，它是成凝胶状，所以不需要太大的压力就能将界面之间的缝隙填满，界面热阻在0.1~0.3℃/W，当然如果给给导热凝胶施加压力，它的界面热阻也会更低一些，目前市面上导热凝胶的导热率大概在1-14W/m·K左右；导热凝胶分单组分和双组份，单组分操作起来相对要简单一些。导热凝胶主要应用在服务器的内存模块散热‌、‌电源供应单元散热‌以及‌固态硬盘散热‌等核心部件。

目前市面上代表厂家有：道康宁、霍尼韦尔、莱尔德、汉高、洛德化学、阿莱德、鸿富诚、飞荣达、积水化学、兆科电子、锐腾新材料、飞鸿达等。

3.铟片

金属铟（Indium）是一种低熔点、高导热、延展性极佳的软金属，其铟片（纯度≥99.99%）作为高端热界面材料（TIM），铟片的导热系数到达86W/m∙K，这么优秀的高导热率非常适合应用在高算力服务器的CPU/GPU散热上。

目前市面上代表厂家有：美国铟公司（Indium Corporation）、德国贺利氏（Heraeus）、日本同和金属（Dowa Metals）、铟泰科技、株洲冶炼集团（中国最大铟生产商）、云南锡业、北京有研新材等。

4.石墨烯导热垫片

石墨烯导热垫片是一种以石墨烯为核心填料的高性能热界面材料（TIM），兼具超高导热、轻量化和柔性特点，导热系数可达20~200 W/mK，厚度在0.01~1.0 mm很薄，热阻在0.1℃/W，而且回弹性还是不错的，也是比较适合应用在高算力服务器的CPU/GPU散热上。

目前市面上代表厂家有：鸿富诚、富烯科技、瑞烯新材料、飞荣达、阿莱德、傲川新材料、汉化热管理、高烯科技、深圳烯导等。

5.液态金属

液态金属（Liquid Metal）是一种以镓（Ga）基合金为核心的高性能导热材料，具有超高导热系数（20~80 W/mK）和低热阻特性，由于它常温下成液态，所以它的界面热阻很低，可以比最好的导热硅脂的热阻还要再低30%，从这几点特性上是非常适合应用在高算力服务器的CPU/GPU散热上。

目前市面上代表厂家有：美国金属合金公司（Indium Corporation）、德国贺利氏（Heraeus）、德国暴力熊、日本信越、云南中宣液态金属、北京态金科技、深圳镓弘科技、泰吉诺等。

三、导热界面材料的困境和挑战

目前高算力服务器芯片具有超高热流密度和显著的温致动态翘曲效应，虽然液冷技术确实能给它带来很高的很热效率，但是液冷板在与芯片接触中间还有一道关键的“桥梁”—导热界面材料，而导热界面材料的瓶颈已经很长时间了，最实际上最终很可能会受限于导热界面材料的热阻无法再降低而付出巨大的成本代价。

目前我们知道的在高算力服务器芯片上使用最多还是高导热硅脂，虽然它有可能会受热出现泵出现象，但是它的超低热阻、高导热率、很强的可靠性一直以来的第一地位都未曾撼动过。

导热硅脂的问题

导热硅脂最大的问题就是在于它的界面热阻很难再降低、导热率也很难提升，这一瓶颈已经很久很久了，它的性能上限在2010年就给锁死了，到目前为止我们很多方案中应用的还是15年前的材料，这个是比较无奈的现状，小编在上学的时候就碰到过这样的问题，都15年了还是没有太大的突破。

导热凝胶的问题

其实算是导热硅脂的另一种形式，因为它必须要保持凝胶状，所以导热凝胶中导热填料的填充量不能持续增大是它导热率做不高的主要原因。导热凝胶未来发展而已，要做出点胶速率快且稳定、密度低、渗油率低、低挥发、耐久性长、填缝率增大、BLT低、固化时间短、固化后拉伸伸长率大、固化后回弹性高、固化后模量低、固化后硬度低、热膨胀系数匹配度高、介电常数低、粘接性能强、抗垂流、长期无滑移无裂纹、pH值7左右、卤素含量低、腐蚀性弱、绝缘性好等各方面都好的产品，这个是真的臣妾做不到啊。

铟片的问题

铟片毕竟还是金属材料，所以有着很好的导电性能，这对于芯片来说很危险；而且其热膨胀系数接近铜的两倍，这个会更加影响温致动态翘曲效应；再加上铟片是稀有金属，本身的成本就比较高，所以很难大范围使用。

石墨烯导热垫片的问题

目前石墨烯导热垫片才出现1-2年，还是初步测试阶段，虽然其各项数值都很优秀，但是缺少长时间的可靠性测试。据目前小编咨询终端用户的一些情况反馈，石墨烯导热垫片刚开始上机时的性能还是非常能打的，但是时间一久导热率的衰减还是比较严重的，这可能跟热冲击破坏了其内部的取向分布结构造成的，再加上温致动态翘曲效应导致其热阻降低，而且石墨烯导热垫片导电性也很好，所以综合性能目前还不如最好的导热硅脂。但是咱们可以看到石墨烯导热垫片目前基本上是我们国内厂家领先全球，是我们国内导热界面材料领域最能看到弯道超车的希望，小编个人觉得这些技术问题我们国内的厂家都会不断去更新解决方案，现在只不过是验证时间问题，相信石墨烯导热垫片绝对会成为高算力服务器芯片散热的一大利器。

液态金属的问题

常温相变的液态金属，它是唯一一个能超越最好导热硅脂的热阻，它的热阻能比目前最好的硅脂还要低30%，而且导热率很高。但是其腐蚀性能和高流动性限制了它的大范围使用，对于芯片封装操作方面难度和成本都非常大。液态金属毕竟也是稀有金属，其自身的成本也远超与导热硅脂。单小编个人觉得液态金属是很有希望应用在TIM1上的，但是这个验证成本非常高，而TIM1又是一个非常小的细分市场，国内厂家很难会砸重金去验证一个尚未确定的可能性，这也导致液态金属受限很大。目前液态金属在热管理领域最成功的大范围实际应用案例就是索尼PS5芯片上的应用，是由我们国内厂家“云南中宣液态金属科技有限公司”完成的。

导热界面材料的发展挑战，只能说目前我们困在现有材料的极限和三维空间的结构中，未来肯定会有更多的新材料和新突破。而导热界面材料最重要的是解决界面热阻的问题，最好是能让界面热阻无限接近于零，成为零是不可能的，违背了目前物理的定义，接近零是非常非常难的。而且不仅热阻要越低越好、导热率要越高越好、还需要有高地回弹性应来付芯片温致动态翘曲效应带来尺寸变化、再加上不易形成且耐久性强等等，总之人类是最贪心的，所有东西都是既要又要还要。

四、总结

高算力服务器芯片散热的未来市场是非常大的，大家看英伟达的股票就知道了，涨了多少倍，国内最近跟服务器芯片散热相关的股票也都是疯狂涨势。目前全球导热材料市场规模预计达300亿美元，而像高算力服务器芯片领域用的高端导热界面材料市场小编估计占到了30%。

而高端领域的导热界面材料，我们国内厂家占有的份额非常少，大部分还是国外几个头部企业所垄断，尤其是到高端的导热硅脂产品方面。而我们国内厂家也没用坐以待毙，近几年也在不断进步，像石墨烯导热垫片、液态金属导热垫片等新产品也在不断冲击国外头部企业的垄断地位。