2026年，英伟达Rubin平台单卡功耗站上2300W。
2300W是什么概念？一台家用空调全速运转的功率。而Rubin的GPU芯片面积不过手掌大小，热量密度已经逼近核反应堆堆芯的量级。
传统风冷早就扛不住了。Rubin平台强制全液冷架构——这意味着芯片发出的每一瓦热量，都必须通过液冷板带走。但问题在于，芯片和液冷板之间隔着一层微观的“空气墙”。芯片表面、封装盖板、散热器表面，即便经过精密研磨，依然存在肉眼不可见的起伏。装配之后，这些起伏之间充满了空气。空气是热的不良导体，热导率只有0.026W/(m·K)。
这层空气间隙，就是芯片散热链条上最薄也最致命的一环。
填充这层间隙的材料，叫热界面材料，简称TIM。过去二十年，这个行业一直靠导热硅脂、导热垫片混日子。但在2300W的芯片面前，这套“老家伙”彻底失灵了。一场材料层面的革命，正在被英伟达的功耗曲线逼到台前。
资料来源：《微电子封装用芯片散热界面材料研究进展》
01
导热膏的“死期”
先说说传统TIM为什么扛不住。
导热硅脂是过去最主流的TIM材料，成本低、涂覆方便。但它的热导率只有1-5W/(m·K)，放到十年前够用，放到今天就是笑话。更致命的是“泵出效应”——芯片在7×24小时满载运行中反复冷热交替，硅脂会像被挤牙膏一样从界面边缘慢慢渗出、干涸、开裂。界面一旦恶化，热阻飙升，芯片温度失控，轻则降频，重则宕机。
导热垫片好一些，热导率能做到1-6.5W/(m·K)，但界面热阻高达100-300×10⁻³K·cm²/W，相当于在芯片和散热器之间垫了一层棉被。金属基TIM，比如铟片和液态金属，热导率能达到20-80W/(m·K)，但液态金属有泄漏和腐蚀隐患，大批量商用风险极高。铟片则受限于大尺寸封装下芯片与散热器之间更大的翘曲和接触压力差异，界面顺应性不够。
这就是AI芯片给TIM行业出的难题：既要导热快，又要贴得紧，还要扛得住冷热循环、不干涸、不泵出、不泄漏。
传统高分子基TIM在“高导热”和“柔软贴合”之间的平衡，已经走到了物理极限。继续增加导热填料比例，材料会变硬变脆，失去填隙能力；减少填料，导热又不够。
行业需要换一条技术路线。
02
石墨烯的降维打击
石墨烯是单层碳原子以sp²杂化形成的二维蜂窝状晶格。单层悬空石墨烯的面内热导率最高可达约5300W/(m·K)，是铜的十倍以上。即便是有缺陷和官能团的石墨烯粉体，热导率也能达到800-3500W/(m·K)。
但石墨烯做TIM，不是简单地把粉体掺进硅脂里就完事了。随机分散的石墨烯片层之间没有形成完整的传热通路，热量需要不断跨越聚合物基体和片层之间的界面，实际导热性能大打折扣。单纯增加添加量还会导致团聚和材料硬化。
真正的突破在于垂直取向——让石墨烯片层沿着芯片到散热器的方向有序排列，构建连续的纵向导热骨架，让热量像走高速公路一样直达散热器。
当前公开的高性能石墨烯导热垫片产品参数已达到约90-200W/(m·K)，部分量产型垂直取向产品达到约130W/(m·K)、热阻约0.04-0.06℃·cm²/W。这意味着石墨烯TIM的热导率已经是传统导热垫片的20-50倍，界面热阻降低了一个数量级。
更关键的是，石墨烯TIM解决了导热膏的“死穴”。石墨烯导热垫片以石墨烯作为高导热骨架、柔性聚合物作为基体，在维持纵向导热通路的同时具备压缩和恢复能力。芯片热胀冷缩导致翘曲时，垫片可以通过形变填充高度差，受力变化后恢复原状，持续贴合芯片表面。没有泵出，没有干涸，全温区稳定，可反复使用。
东北证券的研报给出了一个直观的量化对比：同等工况下，石墨烯垫片可降低芯片峰值温度2-9℃，器件寿命延长15%-30%。
2-9℃的温度降低，对于一颗正在逼近热极限的AI芯片来说，就是“能不能跑满血”和“要不要降频”的区别。
03
英伟达按下了确认键
真正让石墨烯TIM从“实验室方向”变成“产业确定性”的，是英伟达。
2026年，英伟达在Rubin架构中正式采用石墨烯复合导热垫片作为标准化热界面材料。这是一个标志性事件——全球算力需求最大的客户，用最严苛的可靠性验证标准，为石墨烯TIM投了信任票。
中金公司在2026年10月的研报中明确指出：Blackwell阶段PCM等成熟方案仍占主流，但随着Rubin及后续平台推进，高导热石墨烯垫片等新材料有望加速导入，竞争壁垒由传统配方向垂直导热结构取向、长期可靠性、规模化制造一致性迁移，具备重点客户认证、技术储备及量产能力的厂商有望率先受益。
为什么英伟达选石墨烯而不是液态金属？答案很直接：液态金属有泄漏和腐蚀隐患，在数据中心7×24小时满载环境下，任何泄漏风险都是不可接受的。而石墨烯垫片抗泵出、可反复使用、全温区稳定，恰好匹配数据中心对“零维护”的可靠性要求。
与此同时，工信部2025年“揭榜挂帅”将高导热石墨烯热界面材料的规模量产列为核心攻关方向，要求2026年实现规模量产。政策与产业需求双轮驱动，石墨烯TIM的产业化窗口正式打开。
04
谁在量产？谁在送样？
一个新材料从“方向”变成“产业”，最硬的指标是：有没有人真的在出货。
鸿富诚是目前石墨烯TIM赛道量产进度靠前的玩家。公司采用自主创新取向技术实现石墨烯材料垂直排列，导热系数最高可达130W/(m·K)，热阻低于0.06℃·cm²/W，是行业内极少数能够量产制备石墨烯导热垫片并实现规模应用的企业。
鸿富诚的石墨烯导热垫片已经成功进入全球头部AI芯片企业的导热界面材料供应链并实现批量供货，成为国内极少数实现TIM1热界面材料小批量供应的企业。产品当前主要应用于高功率AI芯片TIM1.5/2场景及智能驾驶场景，终端面向数据中心、光模块、智能汽车等领域。在手订单较为充足。
中石科技则走了一条“全栈”路线。公司已构建“核心材料—功能组件—散热模组”全链条供应能力，通过界面散热材料卡位AI芯片散热的“第一公里”。芯片端推出垂直取向石墨烯导热垫片，服务器端并表中石讯冷补齐冷板、流道设计及液冷模组能力。浙商证券的研报指出，高功耗AI时代，导热材料是散热链条的关键短板——芯片热量必须先通过TIM传递至冷板，若界面接触不充分，冷板能力无法充分释放。公司石墨烯导热垫片已送样海外大客户，机构预计2027年有望迎来放量增长。
飞荣达的高导热石墨烯垫片导热系数达到120-200W/m·K，目前正处于客户送样验证阶段，旗下多数热管理与屏蔽材料产品已实现对光模块领域的渗透。
思泉新材此前募集部分资金用于石墨烯与合成石墨垂直取向热界面材料项目。利民股份董事长赴新沂石墨烯产业研究院考察调研，围绕石墨烯材料产业化进行交流。
全球范围内，日本Resonac（原昭和电工）是石墨烯导热垫片规模量产的少数企业之一，其垂直取向石墨烯导热垫片已实现批量供货，导热系数在90W/m·K以下。但从公开进展看，其产品性能参数低于鸿富诚的130W/m·K，量产迭代节奏也慢于中国厂商。
资料来源：各公司公告
05
市场空间：AI服务器出货量翻三倍，TIM渗透率从个位数起步
石墨烯TIM的成长逻辑，锚定在AI服务器出货量的增长曲线上。
根据弗若斯特沙利文数据，全球AI服务器出货量从2021年的约70万台增长至2024年的约200万台，预计2030年将进一步增至约650万台，2025-2030年复合增长率21.2%。全球AI基础设施投资规模从2024年的约1530亿美元增长至2025年的约3180亿美元，有望在2029年突破1万亿美元。
资料来源：弗若斯特沙利文
每一台AI服务器里，有多少颗芯片需要石墨烯TIM？以英伟达GB200NVL72为例，单机柜72颗GPU，每一颗GPU对应至少一片石墨烯导热垫片。Rubin平台单卡功耗2300W，整机柜功率达到数百千瓦甚至1MW级别，对TIM的性能要求只会更高。
根据QYResearch数据，2024年全球TIM市场规模约20.1亿美元，预计2031年增长至41.5亿美元，复合增速约10.7%。但石墨烯TIM作为其中渗透率最低、增速最快的细分品类，增速将远超行业平均。从当前个位数的渗透率出发，石墨烯TIM有望在AI服务器和高速光模块两大场景中率先完成从“0到1”的导入，进入“1到10”的放量阶段。
供给侧的降本也在加速。石墨烯散热膜成本已从早期的上千元/平方米降至200元以下，为石墨烯垫片的规模化应用提供了成本基础。
06
结语
一片石墨烯导热垫片，面积不过几十平方厘米，价值量不过十几美元，但它决定了2300W的芯片能不能把热量顺利交给液冷系统。界面热阻高一点，芯片温度高几度，寿命短几年，数据中心多停几次机——这些“隐性成本”最终会变成算力账单上的真金白银。
英伟达在Rubin平台上选择石墨烯复合导热垫片作为标准化TIM，已经给出了答案。石墨烯TIM的竞争壁垒不在于“能不能做出来”，而在于垂直导热结构的取向控制、长期老化验证周期、规模化制造的一致性，以及头部客户的认证门槛。高端热界面材料的客户认证周期通常长达1-3年，一旦进入供应链，替换成本极高。
这是一场典型的材料级国产替代——不是替代已有的成熟产品，而是在下一代技术路线上与国际巨头站在同一起跑线。在传统高分子基TIM领域，杜邦、陶氏、汉高占据高端市场多年；但在石墨烯TIM这条新赛道上，格局尚未固化。
中国厂商在石墨烯原材料、垂直取向工艺、量产良率方面的积累，正在转化为先发优势。2026年，是石墨烯TIM从“送样验证”走向“批量出货”的关键一年。而英伟达的确认键，已经按下了。
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