鴻富誠石墨烯導(dǎo)熱墊片助力數(shù)據(jù)中心高效散熱！

熱設(shè)計網(wǎng) 2025-07-30

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型等信息技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，全球數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，2023年達(dá)822億美元（+10.04%），預(yù)計2025年將達(dá)968億美元。中國市場規(guī)模增速顯著，2023年約2407億元（+26.68%），預(yù)計2025年將突破3180億元。

一、高算力時代的能耗困局

技術(shù)驅(qū)動下，數(shù)據(jù)中心正從傳統(tǒng)存儲向"算力超市"演進(jìn)，通過部署GPU集群、量子計算節(jié)點等異構(gòu)算力設(shè)施，支撐AI訓(xùn)練、區(qū)塊鏈驗證等多樣化場景。這一轉(zhuǎn)型在滿足爆炸式算力需求的同時，也使得數(shù)據(jù)中心功耗激增，成為全球數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施面臨的核心挑戰(zhàn)。

2024年，中國智能算力規(guī)模達(dá)725.3EFLOPS，同比增長74.1%，增幅是同期通用算力增幅(20.6%)的3倍以上；市場規(guī)模為190億美元，同比增長86.9%。未來兩年，中國智能算力仍將保持高速增長。2025年，中國智能算力規(guī)模將達(dá)到1,037.3 EFLOPS，較2024年增長43%；2026年，中國智能算力規(guī)模將達(dá)到1,460.3 EFLOPS，為2024年的兩倍。

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圖中國智能算力和通用算力規(guī)模及預(yù)測（鴻富誠根據(jù)公開資料整理）

算力激增下的散熱危機(jī)

芯片的物理特性決定了算力提升必然伴隨熱能產(chǎn)出激增。隨著處理器性能的提升，功耗（P）會以平方級增長（P ≈ C×V2×f），而功耗的絕大部分最終會轉(zhuǎn)化為熱能。無論是高性能計算、AI訓(xùn)練還是加密貨幣挖礦，算力的每一次飛躍都伴隨著更嚴(yán)峻的散熱挑戰(zhàn)。

二、數(shù)據(jù)中心的三重散熱挑戰(zhàn)

1、技術(shù)極限突破

芯片算力飆升，風(fēng)冷散熱效率已達(dá)物理極限，高溫導(dǎo)致芯片性能下降，設(shè)備壽命縮短。

2、安全可靠性危機(jī)

溫度每升高10℃，電子元件失效率增加50%；現(xiàn)有溫控系統(tǒng)存在3-5秒響應(yīng)延遲，應(yīng)急冷卻切換產(chǎn)生保護(hù)盲區(qū)；

3、能效經(jīng)濟(jì)性博弈

全球PUE監(jiān)管趨嚴(yán)（歐盟要求＜1.3，中國東數(shù)西算要求＜1.25）；液冷技術(shù)可降PUE至1.1以下，但初始投資增加。

三、熱界面材料：高算力時代散熱系統(tǒng)的核心樞紐

在數(shù)據(jù)中心向高算力演進(jìn)的過程中，解決高性能處理器的散熱問題直接決定了服務(wù)器生產(chǎn)力的提升。盡管液冷技術(shù)正逐步取代風(fēng)冷，為數(shù)據(jù)中心帶來更高效的降溫解決方案。但真正潛伏在"芯片之下"、決定散熱效率的關(guān)鍵角色——熱界面材料（TIM），卻往往被忽視。

熱界面材料性能表現(xiàn)直接決定了：冷板式液冷中60%以上的界面熱阻，成為熱量從芯片傳導(dǎo)至冷板的關(guān)鍵瓶頸；浸沒式液冷中材料與介電液的長期穩(wěn)定性，影響系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)成本。在算力密度持續(xù)攀升的背景下，優(yōu)化TIM的性能已成為提升數(shù)據(jù)中心能效和可靠性的關(guān)鍵突破口。

冷板式與浸沒式液冷中TIM的關(guān)鍵挑戰(zhàn)

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四、高密度算力數(shù)據(jù)中心，鴻富誠石墨烯導(dǎo)熱墊片創(chuàng)新散熱方案

隨著數(shù)據(jù)中心冷板式與浸沒式液冷對TIM（熱界面材料）性能要求的不斷提升，石墨烯導(dǎo)熱墊片憑借其獨特的材料特性成為極具前景的創(chuàng)新解決方案。鴻富誠縱向石墨烯導(dǎo)熱墊片如何突破數(shù)據(jù)中心液冷系統(tǒng)的關(guān)鍵散熱瓶頸？

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圖鴻富誠縱向石墨烯導(dǎo)熱墊片

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圖鴻富誠石墨烯導(dǎo)熱墊片由縱向連續(xù)、高導(dǎo)熱、低密度石墨烯構(gòu)成

1、界面熱阻優(yōu)化：構(gòu)建高效熱傳導(dǎo)通路

采用定向排列技術(shù)構(gòu)建連續(xù)熱傳導(dǎo)路徑，導(dǎo)熱性能較常規(guī)熱界面材料提升 10 倍以上；同時依托取向工藝并配合合適封裝壓力，熱阻低至 0.04℃?cm2/W。通過超薄工藝制程，最大可搭配70%使用壓縮量，芯片封裝TIM場景BLT可達(dá)0.1mm，縮短熱傳導(dǎo)路徑，進(jìn)一步降低整體熱阻。

2、材料老化防護(hù)：強化耐候性與穩(wěn)定性

多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，精準(zhǔn)貼合界面形變。內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)快速響應(yīng)冷板/芯片表面局部形變，消除裝配間隙，杜絕界面空隙產(chǎn)生，長期使用無泵出風(fēng)險。

抗蠕變性能：高回彈率與低壓縮應(yīng)力，在冷板裝配壓力下保持穩(wěn)定貼合，避免因應(yīng)力松弛導(dǎo)致的熱阻升高。

高可靠性：分別通過鴻富誠內(nèi)部CNAS認(rèn)可實驗室及量產(chǎn)客戶實驗室嚴(yán)苛的1000h高溫、高低溫沖擊、雙85老化測試，適應(yīng)數(shù)據(jù)中心7×24小時運行需求。

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石墨烯墊片（來源：鴻富誠）

3、機(jī)械性能強化：適配壓力與沖擊場景

低應(yīng)力裝配，保護(hù)高精度芯片，高回彈率適配CPU/GPU等敏感芯片，減少機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致的微裂紋風(fēng)險。

4、全生命周期成本優(yōu)勢

規(guī)?；a(chǎn)降低成本，高品質(zhì)批量化商用。鴻富誠縱向石墨烯導(dǎo)熱墊片積累多年芯片散熱應(yīng)用經(jīng)驗，已實現(xiàn)自動化產(chǎn)線和量產(chǎn)交付，產(chǎn)品品質(zhì)獲得國內(nèi)外多家芯片行業(yè)龍頭企業(yè)認(rèn)可并獲得“質(zhì)量優(yōu)勝獎”。

冷板式：石墨烯導(dǎo)熱墊片工藝簡單，可實現(xiàn)自動化貼裝，不需要繁雜的工藝，大大節(jié)省封裝時間和設(shè)備投入成本。

浸沒式：長壽命設(shè)計，不會像硅脂、相變化材料因高溫產(chǎn)生泵出、材料遷移等情況，適合數(shù)據(jù)中心散熱等大規(guī)模場景。

5、工藝兼容性提升，適配多樣化場景需求

冷板表面粗糙度適應(yīng)：憑借高壓縮回彈，可覆蓋主流冷板加工精度，接觸熱阻控制能力優(yōu)于傳統(tǒng)導(dǎo)熱材料；

介電液兼容性：石墨烯片層本身化學(xué)惰性極強，不會與氟化液與礦物油發(fā)生反應(yīng)?？蓾M足氟化液與礦物油的長期浸泡需求，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)材料。

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圖鴻富誠石墨烯墊片

綜合來看，鴻富誠石墨烯導(dǎo)熱墊片通過材料創(chuàng)新實現(xiàn)了高導(dǎo)熱兼具化學(xué)兼容性（與冷板/密封件無腐蝕）和長期穩(wěn)定性，成為應(yīng)對液冷系統(tǒng)熱界面材料瓶頸的理想選擇，尤其適用于需要高可靠性和超長壽命的數(shù)據(jù)中心高算力場景。

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