行业革新散热技术！石墨烯导热垫片破解高功率大尺寸芯片散热难题

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文章摘要

随着AI技术的快速发展，高算力AI芯片的需求激增，芯片功耗的指数级增长与物理尺寸的线性扩展之间的矛盾日益突出，导致功率密度大幅提升。以H100芯片为例，其最大功耗可达700W，长时间高功率运转引发的发热和翘曲问题愈发严重，传统热界面材料体系已接近承受极限。研究表明，芯片温度每升高10℃，其可靠性可能降低约50%，因此高效散热成为维持AI芯片稳定运行的关键。

在芯片热传导体系中，热界面材料（TIM）被功能化区分为不同层级，包括TIM1.5、TIM1和TIM2。传统硅脂、相变导热材料和铟片虽然满足低BLT和低热阻的要求，但在面对材料热膨胀系数（CTE）失配引发的结构形变时，依然存在挑战。特别是大尺寸封装中，动态形变会降低TIM材料的热传导效率，并引发“泵出效应”，威胁产品的可靠性寿命。

鸿富诚作为国内热界面材料领域的领先企业，通过取向工艺成功开发出纵向石墨烯导热垫片，解决了高功率大尺寸芯片的散热难题。该垫片通过超薄工艺制程，BLT可达0.1mm，热阻低至0.04℃cm²/W，并能够快速适应界面局部形变，防止材料从界面被挤出，保证长期使用可靠性。此外，石墨烯导热垫片通过了严苛的1000小时高温、高低温冲击和双85老化测试，热阻变化率均小于5%，显著优于常规热界面材料。

与传统的导热硅脂和铟片相比，石墨烯导热垫片具有显著优势。它没有蠕变和泵出风险，高弹性贴合应对大尺寸芯片翘曲问题，热界面规则完整，热量传导均匀无热点。长时间高温运行不会变干，长周期老化热阻更稳定。此外，石墨烯导热垫片工艺简单，可实现自动化贴装，节省封装时间和设备投入成本，避免了铟片封装工艺中的诸多问题。

鸿富诚的石墨烯导热垫片已在AI算力芯片、智驾域控制器、高性能游戏显卡和浸没式液冷等场景中得到广泛应用，并获得了国内外多家芯片行业龙头企业的认可。该产品的成功开发不仅解决了高功率大尺寸芯片的散热难题，也为未来芯片散热技术的发展提供了新的方向。