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国金电新姚遥|热界面材料高热流密度时代,芯片近端热管理重估TIM材料价值——液冷肌理系列深度(二)

作者:姚遥

摘要

■ 投资逻辑

高功率芯片驱动热管理从“填隙导热”转向“低热阻系统优化”。AI GPU/ASIC、HBM与高速光模块的功耗和封装密度同步提升,热量需要依次穿过TIM1、Lid(封装盖板)、TIM2、冷板,热界面材料(TIM)的配置不再只依赖于标称导热系数适配,而是材料本体、键合层厚度(BLT)、两侧接触热阻、装配压力和热循环可靠性的协同,在大尺寸芯片翘曲、多芯片共面和局部热点强化的条件下,材料、结构与工艺共同决定实际散热效果,目前看下一代热界面材料往往既需要具备导热性能,也需要有均热能力。

聚合物基TIM仍是应用面最广、产业化最成熟的基础路线。导热膏、凝胶、垫片、导热胶分别对应薄界面、不规则间隙、自动化贴装和结构粘接等需求,为了实现更高的导热性能可以通过多粒径堆积、填料表面改性及三维/定向导热网络,以更低填充量形成连续、短程、沿厚度方向贯通的热通道,例如金刚石粉末作为填料,可使TIM产品的导热系数从低于0.3 W/(m·K)提升至40 W/(m·K);聚合物TIM的另一条高性能路径是相变材料,除了具备更低的结构热阻外,相变时吸收的潜热可以在芯片瞬时温升中起到热缓冲的作用,是当前高功率芯片应用的重要材料之一。

金属基TIM面向芯片近端的更低热阻需求。焊料型TIM已在TIM1超薄界面具备长期应用基础,其中铟片依靠较高导热性与延展性,可缓解大尺寸芯片的热应力失配;金属基路线上,液态金属以自由电子传热和优异润湿性被认为有望成为下一代芯片近端热界面材料之一,但短期由于导电泄漏、金属兼容问题、氧化层控制和自动点胶等量产可靠性问题,在AI领域的大规模应用仍然存在技术瓶颈和长期验证积累。

碳基材料是下一代高性能TIM的重点方向。碳基TIM主要通过石墨、石墨烯、碳纤维和CNT等构建高导热或定向导热网络,其中石墨烯拥有极高的面内导热性能,工程应用上,通过表面功能化、三维连续骨架或石墨烯-CNT桥接降低跨片层热阻,以石墨烯为骨架、树脂为基体,通过机械加工、切片翻转等形式使材料面内方向沿器件垂直方向放置,充分应用石墨烯面内导热能力,行业头部公司量产的垂直取向石墨烯垫片导热系数可达到130W/(m·K),在高热流密度GPU等场景中有望优先导入。此外,碳基方向的碳纤维垫片通过纤维沿厚度方向有序排布构建Z向导热通路,在兼顾柔顺贴合性的同时具备提升TIM2导热效率的潜力;铜-金刚石热沉片则依托高导热金刚石与铜基体的复合及界面工程,实现高热流密度芯片的高效导热与均热,是下一代先进封装热扩散层的重要候选方案。

高性能产品迭代推动具备先发优势的企业率先享受高毛利和需求放量。我们对比了国内头部热界面材料供应商2024-2025年导热材料业务的收入和盈利能力,收入上来看,行业平均增速在20%-30%,其中碳基导热垫片全球头部供应商鸿富诚2025年热管理材料及器件收入同比增速高达185%;盈利能力来看,导热材料毛利率方差较大、跨度10%-70%,随着整体行业的技术迭代,老产品盈利能力逐年下降,具备高性能、新产品批量供应能力或者新产品占比较高的企业,盈利能力相对优异并展现逐年提升态势。

投资建议

高功率芯片功耗持续提升,在高集成度算力机柜的有限空间中,热流密度以及器件运行时产生的单点瞬时热量增大,迫使热界面材料的导热性能必须随着提升。

风险提示

下游需求及应用渗透不及预期;产品验证和产业化进度不及预期;原材料价格、技术路线与市场竞争风险。

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目录

一、热界面材料(TIM)服务于从裸Die到冷板的连续传热路径

二、聚合物基TIM

2.1聚合物基TIM的核心是基体-填料协同和贯通导热网络

2.2金刚石粉填充:以绝缘高导热填料打开聚合物TIM性能上限

2.3相变材料:聚合物TIM中面向高功率芯片的关键分支

三、金属基TIM

3.1焊料:金属基热界面方案中最成熟、最传统的刚性键合路线

3.2液态金属:性能跷跷板,低热阻与可靠性的博弈

四、碳基TIM

4.1石墨烯垫片:新一代高性能TIM1材料,兼具界面导热与均热能力

4.2碳纤维垫片:具备优异导热性能和高可靠性的TIM2选择

4.3铜-金刚石:由石墨烯均热进一步走向极限热流密度热沉材料

五、投资建议

六、风险提示

正文

一、热界面材料(TIM)服务于从裸Die到冷板的连续传热路径

热界面材料(TIM)服务于一条连续的热路径:热量从裸Die或芯片封装出发,依次穿过TIM1、盖板或热扩散层、TIM2,再进入冷板、散热器或其他系统级冷却部件。TIM的核心任务是以尽可能小的键合层厚度(BLT)和接触热阻,跨越两个固体表面的微观粗糙度与装配公差。

从材料体系看,TIM可以分为聚合物基、金属基和碳基三大类。聚合物基以导热膏、凝胶、垫片、导热胶和相变材料为主要形态,是解决大多数TIM2间隙、绝缘和自动化装配问题的基础方案;金属基包括焊料、液态金属,适合键合层更薄、热流密度更高的芯片近端界面;碳基则通过石墨、石墨烯、碳纤维和CNT等构建高导热或定向导热网络,除传热外还可引入快速均热能力。不同体系的标称导热系数并不能直接决定系统散热效果,总热阻还受到BLT、两侧接触热阻、材料压缩模量、装配压力和热循环可靠性的共同影响。

若仅比较材料本征导热性能,金刚石和高质量石墨烯处于较高水平,但在实际芯片热路径中,最重要的是材料能否在目标厚度、压力、可靠性和成本下形成稳定的低热阻通道。以量产成熟度看,聚合物基TIM仍是最成熟、覆盖场景最广的路线;焊料在高端封装的超薄界面中具有长期应用基础;碳基材料凭借优异的本征导热性能有望应用于新一代高功率AI芯片。

我们认为TIM材料的产品迭代可概括为三条路径:第一,聚合物体系由普通硅脂和垫片向高导热填料复配、相变材料升级,主要用于TIM2位置;第二,芯片近端界面由传统焊料向铟片及受控液态金属演进,目标是降低超薄层与两侧接触热阻;第三,碳基材料具有丰富的同素异形体,垂直取向石墨烯垫片、定向碳纤维垫片、铜-金刚石等技术有望逐步成为更高功率、更强局部热点和更复杂的多芯片封装的最优选。

二、聚合物基TIM

2.1聚合物基TIM的核心是基体-填料协同和贯通导热网络

聚合物基TIM通常由有机聚合物基体、导热填料及少量助剂构成,是当前应用范围最广、产品形态最丰富的热界面材料体系。聚合物基体常选用有机硅、环氧、丙烯酸酯或聚氨酯等材料,其本征导热系数通常低于0.3 W/(m·K),主要起粘接、绝缘、耐温和加工流变等性能;填料决定材料的导热能力和电学边界,可选材料包括氧化铝、氮化铝和氮化硼等陶瓷填料,铜、铝、银等金属填料,以及石墨、石墨烯、碳纳米管和碳纤维等碳基填料,其中陶瓷填料是服务器聚合物TIM最主流的路线。

从导热网络看,TIM中的热流主要沿厚度方向穿过芯片、盖板或冷板之间的界面。低填充量下,填料之间未形成有效接触,热量就需要反复跨越“填料-聚合物-填料”界面;高填充量下,虽有助于形成渗流网络,却会抬升体系粘度和模量,削弱材料对翘曲、公差和微观孔隙的适应能力。

因此产业化优化通常包括多粒径填料堆积、球形颗粒填充片状填料空隙、表面偶联或包覆降低界面热阻,以及磁场、剪切或模板法构建三维/定向导热通道,目的是以更低填充量建立连续、短程且朝厚度方向贯通的热通道。

聚合物基TIM一般被制成导热膏、导热凝胶、导热垫片、导热胶等产品形态应用。形态差异的选择,主要取决于最小键合层厚度、高度差、自动化装配、长期可靠性等器件需求。对于平整度较高、间隙极小且热流密度高的界面,导热膏可将键合层压缩至更薄,通常具备更低的界面热阻;对于多芯片共用冷板、器件高度差较大或翘曲明显的场景,导热凝胶和垫片可填充更大的结构间隙,但材料厚度增加会放大体积热阻。

导热膏以非固化或低交联体系为主,能够在压力下充分润湿微观粗糙表面,适合薄层界面;导热凝胶可通过点胶覆盖不规则表面和多器件高度差,兼顾自动化与贴合能力;导热垫片作为预成型片材,尺寸、厚度和装配一致性较好,适合模切与自动贴装,需要依赖压缩形变消除界面空隙;导热胶在传热之外承担粘接和固定功能,适合缺乏机械压紧结构的组件。

2.2金刚石粉填充:以绝缘高导热填料打开聚合物TIM性能上限

金刚石具备极高本征导热能力和优异电绝缘性,将合成金刚石微粉作为高导热、绝缘填料,分散于有机硅、环氧等聚合物基体中形成复合材料,可以显著提高传统聚合物TIM的导热系数,2026年一项环氧/金刚石研究通过三峰粒径堆积、85vol%高填充和界面工程,将TIM的导热系数提升至40 W/(m·K)。

与传统聚合物TIM的导热路径一致,热量需要依次通过金刚石颗粒、颗粒-聚合物界面及相邻颗粒之间的接触区域,若颗粒随机分散,热量会频繁跨越高热阻界面,实际有效导热能力低于块体金刚石,多数金刚石填充聚合物的导热系数仍低于3 W/(m·K),大规模产业化应用仍存在一致性和可靠性挑战。

2.3相变材料:聚合物TIM中面向高功率芯片的关键分支

相变材料是指在特定温度区间发生相态转变,并在转变过程中吸收或释放潜热的一类材料。芯片稳定运行时,热量经由导热材料连续传导至盖板或冷板,相变所吸收的潜热可以在升温或降温阶段发挥短时热缓冲的作用。相变材料的配方选型思路与传统聚合物TIM类似,主要由相变基体、导热填料、载体等组成。

相变TIM在平整薄界面中优于普通垫片的主要原因是,当界面温度达到设计的软化或相变窗口后,材料在装配压力下润湿两侧表面、填充微观凹凸并排出空气,将键合层厚度和两侧接触热阻同步压低,实现接触热阻下降。

相变TIM的总热阻由材料层本体热阻与两侧接触热阻共同构成。键合层厚度,是芯片与热沉/冷板实际压合后TIM的最终厚度,根据R(热阻)=t(键合层厚度)/kA(系数),键合层厚度直接影响材料本体热阻,当材料的导热系数不变时,键合层厚度增加一倍,材料层热阻也增加一倍。

从产业化产品看,相变TIM产品的性能跨度较大,实际热阻随测试温度、压力、材料厚度和压缩后的键合层厚度显著变化,其中Honeywell、Henkel与Parker Chomerics构成海外相变TIM的重要代表。Honeywell PTM系列面向数据服务器、HPC和高性能消费电子等薄层界面;Henkel BERGQUIST具备从中等导热到高导热、从无增强到聚酰亚胺增强的产品组合;Parker同时覆盖标准相变材料与聚合物焊料复合材料。

三、金属基TIM

3.1焊料:金属基热界面方案中最成熟、最传统的刚性键合路线

金属焊料型导热材料是TIM1的常见应用方案之一。从传热机理看,焊料TIM的热阻由金属层本体、两侧接触界面及空洞共同构成。回流过程使熔融焊料润湿芯片背面和盖板金属化层,并在界面生成薄而连续的金属间化合物层,冷却固化后,热量可在金属网络中沿垂直方向连续传递。相较于依靠聚合物填料导热的TIM,焊料型TIM可将键合层控制至数十微米级,且避免聚合物基体中的填料-基体界面热阻,因此适合高热流密度器件的低热阻需求。

从材料体系看,金属焊料型TIM的主要材料以同时具备低熔点和高导热性能为佳,因此实际应用以锡基、金锡和铟基三类为主:1)锡铅、锡银、锡银铜、锡锑等属于传统或无铅锡基体系;2)Au80Sn20是面向高温、高可靠性封装的贵金属体系;3)高纯铟及In-Ag兼具低熔点、高导热和优异延展性,是高功率芯片TIM1最具代表性的金属焊料路线。

不同焊料体系的取舍,本质是导热、回流温度、应力适配和成本之间的平衡。锡基体系供应链成熟、成本较低,但其工艺温度较高,固化后刚性较强;Au80Sn20具备57 W/(m·K)的导热系数、280℃共晶熔点和优异的抗蠕变、耐腐蚀特征,通常用于激光器、射频和高可靠性光电封装;铟/铟银则以低温、软金属和高导热见长,高纯铟的导热系数约82-86 W/(m·K),纯铟熔点约156℃,能够在装配压力和温度循环中发生一定塑性形变,从而贴合微观不平整并部分缓解大尺寸封装的CTE失配。

因此,铟片被视为金属焊料型TIM中的高性能分支,根据Indium Corporation,铟及铟基合金可服务于TIM1和TIM1.5,并通过多次回流实现对不同金属化层的润湿。铟片可制成预制箔材、异形预制片或带状材料,经过回流与金、银、镍/金等金属化表面形成低空洞焊接界面,也可以在特定封装中利用其软金属特性改善共面度和翘曲容忍度。

焊料型TIM的实际性能并不只由金属材料的导热系数决定。首先,空洞会减少有效传热面积并抬升局部热阻,助焊剂残留、氧化层去除和回流曲线决定空洞控制能力;其次,金属间化合物层虽然提供了冶金结合,但也可能在长期高温和热循环中增厚、变脆;最后,硅、铜、封装基板和盖板之间的热膨胀系数差异会将温度变化转化为剪切应力。因此在大尺寸芯片封装中,键合层厚度、IMC演化、热循环后的裂纹及翘曲,也是重要的TIM材料工程评价指标。

3.2液态金属:性能跷跷板,低热阻与可靠性的博弈

液态金属是指在室温或接近室温下保持液态的金属或合金。不同于金属焊料型需经回流,使熔融金属润湿两侧金属化表面、形成连续金属间化合物层,服役时以固态键合层传热;液态金属TIM可在非回流条件下依靠流动性、表面润湿和装配压力填充芯片与盖板/冷板之间的微观空隙,在器件服役过程中持续保持流动状态。

液态金属TIM以镓基为主,并常与铟、锡或锌等元素合金化,典型体系包括共晶镓铟及镓铟锡类合金。镓是“常温液态化能力、导热、界面润湿和合金可设计性”综合平衡最优选,纯镓的熔点约29.8℃,远低于铟的156.6℃、锡的231.9℃,与铟、锡合金化后,液相线可降至约10-16°C,能够覆盖多数常温储运和芯片工作环境;合金体系使材料性能调节至最佳,铟主要提升延展性和导热能力,锡有助于降低液相线、黏度和表面张力,锌可改善润滑性、耐腐蚀性及界面热阻;相比常温液态的汞,镓基体系蒸气压低、相对低毒,更适合电子封装和消费电子应用。

从导热机制看,液态金属的本体传热与固态金属一样主要依赖自由电子输运,因此具有各向同性、高于多数聚合物TIM的本体导热能力,在压力下液态金属贴合粗糙表面并排除空气间隙,使界面热阻显著下降,根据文献报道,Ga75In25液态金属面热阻为0.028 cm2·K/W。

在消费级高性能PC、部分笔记本和受控的高性能散热系统中,液态金属已经形成商品化产品,但在面向AI/HPC大尺寸芯片、长寿命热循环、裸Die直冷和大规模自动化封装中,液态金属的量产应用还未完全成熟,核心瓶颈主要包括1)导电与泄漏风险。镓基材料一旦外溢可能造成短路,需对点胶量、围坝、边缘密封和装配姿态实施严格控制。2)材料兼容性。镓与铝不兼容,并可能与铜、镍等金属界面发生反应或生成金属间化合物,导致长期热阻和机械可靠性发生变化。3)氧化层与界面一致性。氧化膜会改变润湿、流动和界面热阻,复杂表面、不同金属化层及热循环下的性能差异较大。4)量产工艺。超薄液态层对自动点胶、剂量控制、洁净度、在线检测和返工工艺提出要求,材料本体性能优异并不等同于封装良率和全寿命可靠性达标。

2026年云栖大会上,阿里云首次系统展示下一代 AI Native磐久超节点服务器,其中面向2028年的旗舰产品磐久AL144明确提出采用“垂直微通道+液态金属”散热方案,因此我们认为液态金属凭借结构特性和导热性能,仍然是市场持续验证的芯片近端导热方案之一。

四、碳基TIM

4.1石墨烯垫片:新一代高性能TIM1材料,兼具界面导热与均热能力

石墨是碳元素的结晶矿物,每层6个碳原子形成正六边形共价键网络,多层原子面通过范德华力堆叠形成的层状材料,该结构使石墨具备金属导电性、层间易滑动特性,以及超过3000℃的熔点和化学稳定性。

石墨与石墨烯、金刚石、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质,互为同素异形体。其中,石墨烯是单原子层厚度的二维碳材料,由于片层内碳原子之间以强共价键连接,石墨烯兼具高比表面积、优异的机械强度和电学性能。

中国石墨储量丰富,国内石墨烯产业链已经较为成熟。上游以石墨为核心原材料,碳化硅、甲烷、铜衬底、镍衬底等作为辅助材料,配合CVD反应炉、刻蚀机、球磨机、均质机,制备得到石墨烯粉体或者石墨烯薄膜,最终应用于下游能源、电子信息、医疗等领域。

根据Business Research Insights报告,2025年石墨烯粉体占全市场的44%,其下游主要应用为新能源领域,是重要的锂电池负极材料之一;2025年石墨烯薄膜占全市场的19%,但随着AI算力和5G高速传输的热管理需求提升,预计未来石墨烯薄膜的市场占比将逐步提高。

从热力学性能来说,热量主要由声子沿片层方向传递,高质量石墨烯的本征面内导热系数约为2000-5000 W/(m·K),但多层石墨烯堆叠结构沿c轴(垂直片层方向)的导热系数仅约7 W/(m·K)。

在工程实践中,提高石墨烯c轴方向导热性能的关键在于构建“导热桥 + 低热阻界面”,包括1)建立双取向或分层正交结构:在局部引入厚度方向的石墨烯片、石墨烯条带或纳米墙,建立c轴导热通路;2)制作三维连续石墨烯骨架:避免片层随机分散时大量“片层-聚合物-片层”界面造成的声子散射;3)石墨烯与碳纳米管的1D-2D复合:碳纳米管作为一维“桥梁”连接相邻石墨烯片,缩短跨片层热路。4)界面工程:以石墨烯表面金属化为主要方式,降低跨界面声子散射。

石墨烯导热垫片的制作,即以石墨烯膜为骨架、树脂为基体,通过机械加工、切片翻转的形式使材料面内方向沿器件垂直方向放置。以鸿富诚招股书披露为例,其石墨烯垫片工艺流程包括“表面处理-定向成型-精密分片-精密模切-自动包边-视觉检测”六道。

从全球竞争格局看,高性能石墨烯导热垫片的核心在于通过垂直取向、定向排列等工艺,同时兼顾低热阻、低应力与高回弹。海外方面,Smart High Tech的GT系列导热系数可达200W/m·K、热阻约0.02℃·cm2/W;国内方面,鸿富诚采用“树脂基体+石墨烯膜骨架”的机械取向路线,产品导热系数达130W/m·K、热阻为0.04-0.06℃·cm2/W,并已实现头部芯片客户的规模应用。整体看,石墨烯垫片的应用正带动TIM行业性能参数由传统导热垫片的个位数至十余W/m·K,向70-130W/m·K的高性能区间升级。

4.2碳纤维垫片:具备优异导热性能和高可靠性的TIM2选择

碳纤维是由聚丙烯腈(PAN)、沥青或黏胶等有机前驱体,经预氧化、碳化及高温石墨化制得的一维碳材料,高导热沥青基碳纤维的轴向本征导热系数可达900 W/(m·K)以上。

碳纤维垫片通常选用具有高度石墨化微晶、可在纤维长轴方向快速传热的高导热碳纤维,由短切或粉体化的高导热碳纤维与有机硅弹性体复合制备。碳纤维垫片的导热路径高度依赖于碳纤维的取向,通过磁场取向、机械取向等工艺可使纤维沿厚度方向有序排列,形成更短、更连续的Z向导热通道。

但受硅胶基体、纤维取向度、纤维间及界面接触热阻影响,碳纤维垫片的实际Z向有效导热系数显著低于单纤维水平。当前全球公开量产产品主要集中于15-45 W/(m·K),国内领先厂商量产性能已达50W/(m·K),实验室样品可达70W/(m·K)。

与石墨烯垫片相比,核心材料均需要通过“取向”解决碳的各向异性问题,但热管理分工不同,核心是导热能力存在代差。碳纤维是典型的一维导热体,优势在于沿纤维长轴建立直接、短程的Z向通路,适合填补器件外壳至冷板之间存在公差、翘曲或较大间隙的TIM2位置。

但对比主流TIM2材料来说,碳纤维垫片是同时具备优异导热性能和高可靠性的选择。从TIM2材料的比较看,1)相较于依赖氧化铝、氮化硼等粉体堆积的传统聚合物垫片,碳纤维通过连续的一维填料降低热流在基体中的绕行距离,有利于在保持弹性和低装配压力的同时提高Z向导热;2)相较于导热凝胶和导热膏,片材方案可通过模切实现尺寸一致性和自动化贴装,且无需依赖材料在服役温度下的流动填隙;3)相较于相变材料,其导热能力不以跨越相变温度为前提;4)相较于金属基材料,则以更低的性能上限换取柔顺性、返修便利性和对部件公差的适配性。

整体看,我们预计碳纤维垫片作为以高导热一维纤维为核心、优先解决Z向界面热阻的材料路线,有望在传统硅胶垫片向高性能方案升级的过程中,成为TIM2及部分TIM1.5场景的主要选择之一。

4.3铜-金刚石:由石墨烯均热进一步走向极限热流密度热沉材料

铜-金刚石复合材料由连续铜基体和高体积分数金刚石颗粒构成,目标是在铜约400 W/(m·K)的导热与易加工性能基础上,叠加金刚石的高导热、低热膨胀特性,形成兼顾高热导率和可匹配热膨胀系数的复合热管理材料。

铜与金刚石的组合并非简单通过“铜粉+金刚石粉”烧结即可实现高性能。铜属于非碳化物形成元素,与金刚石直接接触时润湿性较差,易形成弱物理接触和较大的界面热阻,若活性元素添加过量或反应层过厚,又会消耗铜基体导热能力、引入脆性相或增加声子散射。因此铜-金刚石体系的工艺核心在于,在金刚石与铜之间构建薄而连续、具有化学键合能力且热阻较低的碳化物过渡层,并以热压、放电等离子烧结(SPS)或压力浸渗等方式获得高致密度。

界面热阻由薄弱的金属-陶瓷键合引起,通过声子散射降低性能,因此当前工作重点在于界面工程策略,包括金刚石表面金属化和基体合金化。

基体侧活性合金化是将铜粉、金刚石粉与少量Ti、Cr、Zr、B等活性元素或Cu-Ti/Cu-Cr中间合金共同混合,在热压或SPS过程中原位生成TiC、Cr7C3、Cr3C2等过渡层,使界面由弱物理接触转变为化学/冶金结合。根据文献报道,通过Cr粉对Cu-金刚石的性能调节,复合材料热导率可由约310-386 W/(m·K)提升至516 W/(m·K)。

金刚石表面金属化是先在金刚石表面沉积Ti、Cr、W、Mo等内侧活性层,使其与碳形成碳化物键合,再通过电镀或化学镀形成外侧铜层,并与铜粉热压、SPS或熔铜浸渗。外层铜的主要作用是将烧结体系由铜-金刚石转为更易致密化的铜-铜接触,真正决定界面结合与热传输的是内侧活性反应层。根据文献,Cr/Cu双层+SPS工艺可以使合金材料热导率达到613 W/(m·K),W/Cu双层体系可实现695 W/(m·K)。

从应用进度看,Cu-金刚石已经在高功率半导体激光器、射频与功率器件等对热扩散和热失配极其敏感的细分场景实现商品化或验证导入,住友电工旗下A.L.M.T.已公开Cu-Dia高功率半导体激光器热扩散片,热导率550 W/(m·K)、CTE为6.0×10??/K,并采用AuSn等焊料直接连接激光芯片;但该技术路线距离作为通用服务器TIM的大规模材料仍有距离,中国台湾Dynac、Nova Crystal以及中国大陆公司正公开布局面向AI的Cu-金刚石热扩散片。

五、投资建议

高功率芯片功耗持续提升,在高集成度算力机柜的有限空间中,热流密度以及器件运行时产生的单点瞬时热量增大,迫使热界面材料的导热性能必须随着提升。

我们对比了国内头部热界面材料供应商2024-2025年导热材料业务的收入和盈利能力,收入上来看,行业平均增速在20%-30%,其中碳基导热垫片全球头部供应商鸿富诚2025年热管理材料及器件收入同比增速高达185%,受益于人工智能产业发展带动的数据中心高景气度,能够率先开发并完成验证,提供高功率芯片适配导热产品的企业,有望在产品迭代中迎来收入和利润的快速放量。

盈利能力来看,导热材料毛利率方差较大、跨度10%-70%,随着整体行业的技术迭代,老产品盈利能力逐年下降,具备高性能、新产品批量供应能力或者新产品占比较高的企业,盈利能力显著优于行业平均。

六、风险提示

下游需求及应用渗透不及预期:

若全球数据中心建设资本开支或AI服务器、光模块、HBM等产品迭代节奏放缓,可能影响行业需求和相关企业业务放量。

产品验证和产业化进度不及预期:

高性能TIM对导热、键合层厚度、可靠性、材料兼容性及自动化工艺一致性要求较高,石墨烯、碳纤维、液态金属和铜—金刚石等新型材料需经历客户认证及批量良率爬坡,若产品开发、认证、产能建设或交付节奏低于预期,可能影响收入兑现。

原材料价格、技术路线与市场竞争风险:

铟、镓、金刚石粉、石墨烯及高端填料等原材料价格和供给可能波动;同时,材料方案选择受芯片封装路线、器件结构和客户工艺影响较大,若替代路线加速成熟或行业竞争加剧,可能对产品盈利能力产生影响。

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《热界面材料高热流密度时代,芯片近端热管理重估TIM材料价值——液冷肌理系列深度(二)》

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报告信息

证券研究报告:《热界面材料高热流密度时代,芯片近端热管理重估TIM材料价值——液冷肌理系列深度(二)》

报告日期:2026年10月9日

作者:

姚遥 SAC执业编号:S1130512080001

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