电力设备与新能源行业研究：液冷肌理系列深度（二）：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

敬请参阅最后一页特别声明 1 7666666 050 69096666666666970980 6 8 吗 88888888888888888888888888888888888888899999999999999 吗 9999 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。 投资建议与估值 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，相关标的 鸿富诚、科创新源、中石科技、飞荣达、德邦科技 等。 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。 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 一、热界面材料（TIM）服务于从裸 Die 到冷板的连续传热路径 ........................................ 5 二、聚合物基 TIM ............................................................................... 6 2.1 聚合物基 TIM 的核心是基体-填料协同和贯通导热网络 ........................................ 6 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 ................................... 7 2.3 相变材料：聚合物 TIM 中面向高功率芯片的关键分支 ......................................... 7 三、金属基 TIM ................................................................................. 9 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 .................................... 9 3.2 液态金属：性能跷跷板，低热阻与可靠性的博弈 ............................................ 10 四、碳基 TIM .................................................................................. 12 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 ............................. 12 4.2 碳纤维垫片：具备优异导热性能和高可靠性的 TIM2 选择 ..................................... 16 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 ................................. 18 五、投资建议 .................................................................................. 19 5.1 鸿富诚：垂直取向石墨烯垫片实现量产，全球碳基导热材料头部企业 .......................... 20 5.2 科创新源：兆科并表补齐 TIM 矩阵，材料与液冷部件协同推进 ................................ 22 5.3 中石科技：材料-组件-模组全栈协同，光模块及算力散热打开增量............................. 23 5.4 飞荣达：国内电磁屏蔽及热管理解决方案供应商 ............................................ 24 5.5 德邦科技：封装材料平台切入 TIM 升