计算机行业AI散热专题一之TIM材料：AI散热的“价值窄门”

2026年9月14日AI散热的“价值窄门”——AI散热专题一之TIM材料行业评级：看好证券研究报告分析师童非张致远范笑男邮箱tongfei01@stocke.com.cnzhangzhiyuan@stocke.com.cnfanxiaonan01@stocke.com.cn证书编号S1230524050005S1230525080001S1230526080007添加标题95%核心观点2➢ AI功耗跃迁下TIM从辅材变瓶颈，高端TIM供给紧。 TIM是填充发热源与散热器微观间隙、大幅降低热阻的关键材料。AI功耗跃迁使其从辅材升级为瓶颈，材料正由传统硅脂向石墨烯（90-200W/m·K）及液态金属迭代，并催生TIM1.5/TIM3新层级，高端市场呈梯度紧缺。高端TIM真正的壁垒在于量产工艺闭环（良率、一致性）与长达1-3年的客户认证周期，导致有效供给稀缺。鸿富诚凭借石墨烯先发优势获头部认证，2025年碳基垫片收入翻6倍，印证了高壁垒下的强盈利弹性。➢ 散热BOM价值重分配，TIM打开百亿增量空间。近年来，全球TIM市场稳步增长，中国增速达11.09%且占据过半份额。AI算力升级重塑了TIM价值：传统风冷辅材向液冷核心界面跃迁，英伟达Rubin转向全面采用新型石墨烯热界面材料，打开了高端TIM2的成长空间；无盖裸片与3D堆叠更催生了高壁垒的TIM“从0到1”纯增量；叠加1.6T光模块与CPO架构带来的密集界面需求，共同支撑TIM市场规模快速攀升。➢ 重点厂商卡位国产替代。竞争格局方面，全球TIM材料竞争格局呈现鲜明的分层特征：高端市场长期由欧美日龙头企业主导，其凭借数十年配方积累与全流程品控能力，占据半导体级、车规级等高附加值领域的主要份额；中低端市场技术门槛较低，国内中小企业众多，价格竞争激烈，已实现规模量产。国内厂商起步较晚，正加快高端产品研发，在导热膏、导热垫片、相变材料及石墨烯、碳纳米管等新型高导热材料方面取得阶段性突破。➢ 投资建议：建议关注中石科技、德邦科技、苏州天脉、阿莱德、飞荣达。➢ 风险提示：AI算力及高速光模块需求不及预期风险；石墨烯TIM产业化及客户导入不及预期风险；国际厂商竞争及替代技术路线风险；原材料供应及价格波动风险；扩产、客户集中及盈利能力波动风险。目录C O N T E N T S为什么重要：AI功耗跃迁下TIM从辅材变瓶颈，高端TIM供给紧013市场有多大：散热BOM价值重分配，TIM打开百亿增量空间02哪些公司做：重点厂商卡位国产替代0304 风险提示为什么重要：AI功耗跃迁下TIM从辅材变瓶颈，高端TIM供给紧014TIM是芯片散热链路中的关键环节5➢ 热界面材料（TIM）是填充于发热芯片（如CPU、GPU）与散热部件（如冷板、散热器）之间的功能性材料，核心作用是解决两个固体表面因微观不平而产生的接触热阻，即芯片与散热部件的接触面通常存在5–50μm的空隙，由于空气的导热系数仅0.026W/m·K，该空隙会形成严重热瓶颈。而TIM能够利用自身的流动性或柔韧性填充这些微观空隙，在发热源与散热器之间建立连续的热传导通路，从而显著降低接触热阻，提升整体散热效率。➢ 随着AI芯片功耗的持续突破、局部热流密度不断攀升，TIM的热阻成为热量从芯片传出的第一道物理关卡，其直接决定了结温是否超过安全阈值、芯片能否维持满负载运行，因而也从此前的边缘辅材升级为散热链路中不可绕过的技术瓶颈。*按照热界面材料在芯片封装中的位置和功能进行分类资料来源：液冷产业通，DT洞见热管理，鸿富瀚 HFH ThermalLink，浙商证券研究所01热界面材料可有效提升散热效率TIM的层级分类与主要特点*材料分类所处位置主要特点TIM1.0铺设在芯片裸晶/与金属顶盖之间直接接触芯片核心高温热源,长期承受较高的工作温度，要求导热性能、高温稳定性最高，是高算力芯片散热的核心瓶颈TIM1.5直接填充在裸晶圆与散热器、热管之间因缺少IHS金属顶盖缓冲散热结构，热量直接传导至TIM层，对材料的耐热冲击性和贴合致密性要求比TIM1更为苛刻TIM2填充于芯片金属顶盖、封装半导体模块与外部散热器、冷板或二次散热结构之间工作工况更为温和，无超高热流与极端温变负荷，工程选型主要侧重界面间隙填充能力、装配适配性与基础导热性能，满足设备常规散热需求TIM3在部分复杂液冷系统中，也称散热器与机柜级冷板等系统级结构之间为TIM3AI算力升级驱动TIM材料全面迭代6➢ 当前AI算力升级正从多个技术维度推动TIM全面迭代：➢ 功耗跃升倒逼材料升级：芯片功耗持续攀升，传统硅脂容易出现泵出、干涸、挥发分层等问题，普通垫片更容易导致芯片翘曲等现象，从而倒逼TIM材料进行迭代。➢ 传统技术路线面临切换：英伟达新一代旗舰级AI计算平台Vera Rubin取消了此前备受瞩目的液态金属方案，转向全面采用新型石墨烯热界面材料。➢ 液冷散热与封装变革带来新要求：新一代GPU芯片局部热点热流密度突破600W/cm²，传统风冷已经走到物理极限，冷板式、浸没式液冷大规模落地；TIM1.5专门适配无顶盖裸芯片的散热场景，有望成为下一阶段潜在最紧缺方向。资料来源：车乾热管理，拓利科技，石墨烯联盟，鸿富瀚 HFH ThermalLink，浙商证券研究所01TIM主要类型和特点分类所属阶段材料类型典型导热系数 (W/m-K)优势/特点局限性/挑战基础商业化产品导热硅脂3~12低热阻、易施工易泵出干涸导热凝胶3~15抗挤出、易点胶、适配复杂封装原料成本偏高导热垫片1~6 (高端10~20)填充间隙大、绝缘减振热阻偏高相变材料4~10无硅油、长期稳定低温效果差导热双面胶0.8~3导热粘接合一、易自动化上限低、易脱胶铜基金属片20~30超高导热、耐老化成本高、导电铟基液态金属70~100导热系数极高、适配高热流工艺复杂、成本高成熟改良型产品无硅体系TIM-无硅析出、不污染精密器件成本略高碳基石墨烯/碳纤维垫片最高150导热极强、无硅油挥发工艺复杂、成本高封装级液态金属-防腐蚀、防泄漏、稳定性高制备复杂、成本高下一代前沿研发材料纳米复合导热TIM高导热(目标)构建三维网络、高柔韧分散不均、量产成本高中低端TIM2竞争相对充分，高端TIM2供给偏紧7➢ 当前常规TIM市场相对饱和，高端TIM正因芯片架构升级呈现梯度分化。➢ 整体来看供给端分层竞争，中低端门槛低，国内企业多且价格竞争激烈，并且多已规模量产；高端则由欧美日龙头主导，占据半导体级、车规级等高附加值市场主要份额。因“配方+工艺”壁垒较高，且认证周期长达1~3年，客户粘性强，新进入者难突破，因此尽管当前国内厂商加快高端研发并取得阶段性突破，但整体上高端TIM材料供给仍偏紧。资料来源：电子化工新材料产业联盟，浙商证券研究所整理01TIM不同类别市场供需情况示意图高端TIM壁垒1——技术工艺与量产约束8➢ 高端TIM的技术难度并非单一配方或单项工艺，而是一整套成型体系。➢ 以垂直石墨烯TIM为例，需通过多流延铸同步引入水平、垂直剪切流场，连续制备抛物线取向氧化石墨烯水凝胶薄膜，再经室温肼发泡、高温石墨化与PDMS浸渍；或对石墨烯纸施加横向机械力与压力，使取向由水平转垂直，形成类蜂巢多层结构。工艺端还需自研模压、旋