研报来源：国金证券《机械行业：石墨烯TIM，下一代散热材料迎来产业化拐点》
发布机构：国金证券
分析师：满在朋、李嘉伦、倪赵义
发布时间：2026年9月27日
一、核心结论AI算力升级倒逼TIM材料迭代，单颗GPU功耗由400W提升至1400W，TIM成为保障高功率芯片性能与可靠性的关键材料；传统高分子基、金属基路线遇瓶颈，碳基路线有望开启国产突围窗口，石墨烯导热垫片产业化机遇明确。
一句话：AI算力倒逼TIM升级，石墨烯TIM迎产业化拐点，先发企业卡位优势显著。
建议关注：鸿富诚（先发优势显著）、中石科技、飞荣达、思泉新材。
二、核心逻辑：AI算力升级倒逼TIM材料迭代TIM（热界面材料）是连接芯片与散热系统的关键一层，芯片、封装盖板和散热器表面存在细微起伏，装配后留下空气间隙阻碍传热，TIM填充这些间隙让热量更顺畅地从芯片传至散热器或液冷冷板。
需求侧驱动力明确：
英伟达单台整机功耗：DGX A100为6.5kW → DGX B200为14.3kW → DGX Rubin NVL8约24kW，Rubin较A100提升至约3.7倍；单颗GPU功耗由A100的400W提升至HGX B200的1000W，GB300平台GPU功率上限进一步达1400W，较A100提升至3.5倍。
2.5D/3D先进封装将芯片、HBM等集成于更大面积封装中，材料热膨胀差异和封装翘曲加大界面贴合难度。
封装面积扩大及异质材料集成进一步放大翘曲问题，先进封装对TIM的要求由单一高导热升级为高导热、低热阻、低应力、高回弹的综合性能。
三、封装架构与TIM分层要求按是否带金属盖板，封装分为带盖与无盖两种架构：带盖封装热量沿“芯片—TIM1—封装盖板—TIM2—散热器”传递；无盖封装省去盖板，热量沿“芯片—TIM1.5—散热器”传递，传热路径更短、界面更少、散热效率更高，但对界面材料贴合性与装配受力控制要求更高，随AI芯片功耗攀升应用日益广泛。
TIM按材料体系分为高分子基、金属基、碳基三大路线。
传统路线瓶颈：
高分子基TIM受低导热聚合物基体限制，常见导热硅脂、凝胶及垫片热导率多处于个位数W/(m·K)水平，代表性高性能相变材料热导率约8.5W/(m·K)；继续提高填料比例会提升黏度与刚度，削弱界面润湿与柔软性。
金属基TIM（铟、液态金属）热导率通常可达20-80W/(m·K)，但需兼顾氧化、腐蚀、导电性、泄漏风险及装配工艺复杂度。
硅脂等流动性TIM在长期冷热循环下可能出现泵出、渗油及干涸，推高界面热阻。
各路线热导率与热阻对比：原文此处为图表，未提供具体内容。
石墨烯TIM三大优势：
导热能力强：单层悬空石墨烯面内热导率最高可达约5300W/(m·K)；含缺陷和官能团的石墨烯粉体热导率约800-3500W/(m·K)，显著高于铜、铝及氮化铝、碳化硅等陶瓷材料。
界面贴合性好：与柔性基体复合后具备压缩回弹能力，可适应大尺寸封装翘曲和装配间隙。
长期稳定性好：柔性固态结构减少热循环中的材料迁移和泵出；在-20℃至125℃、500次冷热循环后热阻仍基本稳定在约15K·mm²/W。
材料热导率横向对比：原文此处为图表，未提供具体内容。
五、技术演进路径：从“填料”到“垂直取向”技术演进核心是不断提高芯片厚度方向的传热效率，路径为：加入高导热石墨烯 → 构建连续导热网络 → 控制石墨烯取向方向。
三维连续网络：三维石墨烯泡沫/PDMS热导率达0.42W/(m·K)，较分散石墨烯片方案的0.28W/(m·K)提升约50%。
垂直取向：垂直排列石墨烯TIM等效热导率达75.5W/(m·K)，水平排列结构仅1.39W/(m·K)，TIM总热阻由511降至30.5mm²·K/W。
产品化水平：当前公开的高性能石墨烯导热垫片产品参数已达约90-200W/(m·K)，部分量产型垂直取向产品达约130W/(m·K)、热阻约0.04-0.06℃·cm²/W。
六、市场空间：TIM扩容+高端渗透双轮驱动应用边界拓展：石墨烯导热垫片当前主要面向高功率AI芯片，并逐步向GPU、ASIC、服务器CPU、1.6T光模块及功率半导体等方向拓展。
七、竞争格局：国际巨头主导高端，碳基路线格局未定全球格局：2024年全球TIM市场中，杜邦以11.5%市占率第一，陶氏化学6.5%、德国汉高6.1%分列第二、第三。
中国格局：2025年中国TIM市场中，飞荣达13.1%第一，汉高9.5%第二，中石科技8.6%第三，思泉新材7.6%、3M 6.7%、鸿富诚5.4%位列第四至第六，前六大厂商中国产厂商占据四席。
分路线竞争格局：原文此处为图表，未提供具体内容。
碳基路线格局显著优于传统路线：高分子基与金属基路线由国际巨头主导，国内厂商以高性价比跟随，突破空间有限；碳基路线上传统巨头布局相对滞后，飞荣达、SMART HIGH TECH等尚未跨越从“发布产品”到“批量供货”的量产门槛，目前全球实现石墨烯导热垫片规模化量产的企业极少，代表厂商包括日本Resonac与鸿富诚。
八、核心标的：鸿富诚（先发优势显著）产业化地位：鸿富诚处于全球石墨烯导热垫片产业化前列，是行业内少数能同时量产石墨烯导热垫片材料并实现头部AI高功率芯片客户规模化应用的企业。
产品性能领先：产品做到130W/(m·K)高导热的同时，压缩50%的静态应力仅约30-50psi，显著低于同类高性能产品，能有效吸收芯片与散热器之间的翘曲形变。
客户进展：相关产品已进入全球头部AI芯片企业供应链并批量供货——石墨烯导热垫片用于B公司AI芯片装机、D公司AI芯片测试及装机；在C公司，产品由前期板卡测试延伸至下一代产品装机，金属碳基复合材料主要用于板卡重复测试。
财务表现：
2023-2025年碳基导热垫片收入由3,561.0万元增长至25,226.6万元，2024年、2025年同比增速分别达138.2%、197.4%，占比由13.8%提升至35.8%，成为第一大产品。
2025年毛利率65.6%、扣非后归母净利率37.4%，显著高于中石科技、思泉新材、苏州天脉、飞荣达等以高分子基产品为主的可比公司。
九、其他布局厂商中石科技、思泉新材、飞荣达等厂商陆续发布石墨烯/碳基导热产品，或启动垂直取向产线建设，布局节奏明显加快，有望推动国产碳基TIM供给持续扩容。
十、三重壁垒（先发企业卡位优势）材料设计与路线选择壁垒：需解决石墨烯与聚合物基体界面相容性，行业分化出粉体填料取向与石墨烯膜整体垂直取向两条路线，后者更适配大尺寸CoWoS封装及芯片翘曲场景。
量产工艺与一致性壁垒：垂直取向结构稳定成型依赖多变量耦合下的精密过程控制，跟进厂商普遍停留在送样或原型阶段。
客户认证与持续迭代壁垒：高端TIM认证周期长达1-2年，验证复杂、替换成本高，先发者可形成双向研发绑定，进一步抬高后来者进入成本。
十一、投资主线AI芯片需求不及预期风险：若云厂商AI基础设施投资放缓，石墨烯TIM潜在应用规模可能收缩。
客户验证与批量导入不及预期风险：若验证结果、批次一致性或客户认证进度不及预期，产品从送样转向批量供应的时间可能延后。
规模化生产及成本控制不及预期风险：若产线良率提升缓慢、产能释放滞后，或单位制造成本未随规模下降，产品价格竞争力与盈利能力可能受影响。
替代材料竞争及渗透率不及预期风险：高性能相变材料、液态金属、碳纤维导热垫片等方案也在持续迭代，若其他材料综合性能或成本更优，石墨烯TIM渗透速度可能低于预期。
十三、文中提及公司/机构汇总核心标的：鸿富诚
其他布局厂商：中石科技、思泉新材、飞荣达、SMART HIGH TECH、苏州天脉
国际厂商：杜邦、陶氏化学、汉高、3M、Resonac
下游客户/平台：英伟达、B公司（AI芯片）、C公司（AI芯片）、D公司（AI芯片）
研究机构/数据来源：QY Research、IDC、弗若斯特沙利文
产品/技术：TIM、TIM1、TIM1.5、TIM2、石墨烯导热垫片、垂直取向石墨烯TIM、CoWoS、HBM、DGX A100、DGX B200、DGX Rubin NVL8、HGX B200、GB300
十四、脱水总结AI算力建设持续拉动芯片散热需求升级，单颗GPU功耗由400W提升至1400W，TIM成为保障高功率芯片性能与可靠性的关键材料。传统高分子基、金属基路线遇瓶颈，碳基路线有望开启国产突围窗口。石墨烯导热垫片产业化机遇明确，当前全球实现规模化量产的企业极少，鸿富诚处于产业化前列，已进入全球头部AI芯片企业供应链并批量供货，2023-2025年碳基导热垫片收入由3,561万元增长至25,227万元，2025年毛利率65.6%、扣非归母净利率37.4%，显著高于可比公司。建议关注具有先发优势的鸿富诚，以及积极布局石墨烯TIM的中石科技、飞荣达、思泉新材。
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