核心逻辑一:功耗抬升把瓶颈推到了界面层。
英伟达A100单颗GPU功耗约400W,GB300平台功率上限已达1400W。热量出芯片的头一个关口是TIM,不是冷板。
核心逻辑二:石墨烯TIM的技术分水岭是"方向"。
石墨烯擅长沿着片层横向传热,TIM需要的是纵向穿过厚度。垂直排列与水平排列,实测热导率75.5对1.39 W/(m·K),差了五十倍以上。
核心逻辑三:产业化差距已经拉开在"批量"两个字上。
国内已有厂商向全球头部AI芯片客户批量供货,也有厂商仍在送样、仍在建产线。认证周期约1—2年,进度差一年就是一代产品。
热量的路径
· 带盖芯片:裸芯片 → TIM1 → 金属盖板 → TIM2 → 散热器
· 去盖板方案:裸芯片 → TIM1.5 → 散热器,路径更短,热阻下限更低
为什么必须有这一层
· 芯片、盖板、散热器表面放大看并不平整,装配后仍留大量细小空隙
· 空气热导率约0.026 W/(m·K),铜约398 W/(m·K),两者差四个数量级
· 空隙被空气占据,热量就堵在这里,结温被顶上去
传统材料的两难
· 导热硅脂、凝胶、垫片:热导率多数只有个位数,加高导热填料能提导热,但填料越多材料越硬,填缝与贴合能力下降
· 液态金属、铟片:热导率能做到20—80 W/(m·K),但要处理导电、泄漏、腐蚀、氧化和装配工艺
· 高功率芯片要的是导热、低界面热阻、柔软、回弹、长期稳定,几项同时达标才够用
先进封装把难度再抬高
· 芯片、硅中介层、封装基板材料不同,热膨胀系数不同
· 封装面积变大,局部翘曲更容易出现
· TIM填不满高度差,就会出现空隙,热量堵在原地
市场规模背景
· QY Research数据:全球TIM市场2024年约20.1亿美元,预计2031年达到41.5亿美元,2025年至2031年复合增速约10.7%
· 当前石墨烯TIM主要面向AI GPU,后续还包括ASIC、服务器CPU、1.6T光模块和功率半导体
技术侧:方向对了,性能才出来
· 单层石墨烯面内热导率可达约5300 W/(m·K);含缺陷及官能团的石墨烯粉体,不同工艺下约800—3500 W/(m·K)
· 国金证券引用的实验数据:垂直排列石墨烯TIM等效热导率75.5 W/(m·K),水平排列结构仅1.39 W/(m·K)
· 同一组对比中,TIM总热阻从511 mm²·K/W降到30.5 mm²·K/W
产品侧:垫片已经做到什么水平
· 公开的高性能石墨烯导热垫片,热导率大约已做到90—200 W/(m·K)
· 部分量产产品达到130 W/(m·K),热阻约0.04—0.06 ℃·cm²/W
· 柔性基体复合石墨烯骨架后,垫片可压缩变形、压力减小后回弹,翘曲时能跟随界面起伏保持接触
· 报告引用的数据:一类石墨烯TIM经过500次冷热循环后,热阻仍基本保持稳定
供货侧:已经有批量案例
· 日本Resonac已有石墨烯碳基垫片批量供货
· 国内厂商陆续开发出垂直取向石墨烯产品,鸿富诚已进入头部AI芯片客户
· 中石科技、飞荣达、思泉新材等处在产业化的不同阶段
收入侧:一家已经跑出斜率
· 2023年至2025年,鸿富诚碳基导热垫片收入从3561万元增加到2.52亿元
· 2024年、2025年分别同比增长138.2%、197.4%
· 2025年该产品已占公司收入的35.8%
锁一:量产一致性
垂直取向石墨烯要稳定生产,厚度、石墨烯排列、材料性能都必须稳定。实验室做出一块性能好的样品,跟连续生产出数量多、性能又接近,是两回事。
锁二:客户认证周期
报告给出的周期约1—2年。芯片客户会测热阻、压缩回弹、冷热循环、批次一致性以及长期可靠性。
锁三:从送样到规模供货的三步
送样完成 → 测试、认证、小批量供货 → 规模应用。每一步都会淘汰一批厂商。
锁四:替代路线的竞争
相变材料、液态金属和碳纤维导热垫片也在改进。不同芯片的封装形式、允许的装配压力、成本和可靠性要求都不同,最后用哪种材料,要经过具体产品验证。
鸿富诚
· 产业链位置:垂直取向石墨烯导热垫片量产 + TIM1材料
· 核心竞争力:已量产垂直取向石墨烯导热垫片,产品热导率130 W/(m·K),热阻约0.04—0.06 ℃·cm²/W;相关产品已向全球头部AI芯片客户批量供应,并用于AI芯片装机场景;在TIM1热界面材料上已实现小批量供货;碳基导热垫片收入两年从3561万元做到2.52亿元,产品结构切换速度快
中石科技
· 产业链位置:传统高分子TIM在售 + 石墨烯TIM在研
· 核心竞争力:已有多款传统高分子TIM产品与客户界面,正在推进垂直取向石墨烯导热垫片的性能优化、可靠性验证、客户送样和重点客户导入;客户资源现成,切换的是材料而不是客户;距离大批量供货仍需完成验证过程
飞荣达
· 产业链位置:高导热石墨烯垫片
· 核心竞争力:已开发高导热石墨烯垫片,披露导热系数120—200 W/(m·K),2025年9月首次发布该产品,目前处于客户送样验证阶段并同步推进产能建设;产品参数已进入较高水平,后续看客户验证与批量交付进度
思泉新材
· 产业链位置:石墨烯及合成石墨垂直取向TIM在建项目
· 核心竞争力:正在建设石墨烯及合成石墨垂直取向热界面材料项目,计划投入2439.31万元,报告披露预计可使用时间为2027年4月;另有4.66亿元定增募资投向散热和液冷相关项目;该部分目前以项目建设和产业化准备为主,进度需持续观察
· 客户认证周期长,报告给出的是约1—2年,中间环节多,推进节奏存在变数
· 部分产业化进度来自市场公开讨论,未经公司公告确认
· 已披露产品参数多为厂商或研究报告口径,缺少统一测试标准时横向对比需谨慎
· 相变材料、液态金属、碳纤维垫片等替代路线同步改进,石墨烯TIM不会仅因热导率高就自动替代现有材料
· 量产一致性、长期可靠性需要在更大装机量下继续验证
利益披露: 本人不持有文中提及企业的仓位,与文中企业不存在业
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