種種跡象表明，ChatGPT推動AI等高算力場景，并催生散熱技術需求爆發。

ChatGPT技術的推廣進一步催生了AI算力等大功率應用場景的普及，通過連接大量的語料庫來訓練模型，做到人機交互等場景功能，背后需要大量的算力作為支撐，隨著摩爾定律變緩，芯片算力與功耗同步大幅提升，風冷散熱技術面臨極大的挑戰。

(資料圖)

芯片散熱需要做到“內外兼修”，在液冷技術逐漸受到重視的同時，芯片自身散熱也成為關注的焦點。國內眾多企業在高導熱材料方面做出了諸多探索，西安天和防務技術股份有限公司(以下簡稱“天和防務”)的“秦膜”系列高性能介質膠膜產品，成為解決方案之一。

天和防務有“爆款”

算力的持續增加，使得芯片功耗和熱流密度也在持續攀升，產品每演進一代功率密度攀升30~50%。當代X86平臺CPU最大功耗300~400W，業界最高芯片熱流密度已超過120W/cm2；芯片功率密度的持續提升直接制約著芯片散熱和可靠性，傳統風冷散熱能力越來越難以為繼。

據CDCC數據，液體的導熱性能是空氣的15-25倍，隨著熱密度的提升，液冷有望替代風冷實現更高效散熱。市場人士表示，ChatGPT發展有望對算力帶來爆發式的增長需求，算力提升帶來更高的芯片散熱需求，有望帶來芯片級液冷需求爆發。

與此同時，中國電信等國內三大電信巨頭集體入場，也使得液冷技術變得更受關注。近日三大運營商聯合發布了《電信運營商液冷技術白皮書》，規劃到2025年開展規模應用，50%以上數據中心項目應用液冷技術。

東方證券日前發表研報表示，對于數據中心領域，我國約有45%的能耗用于IT設備，43%用于散熱冷卻設備。目前，數據中心冷卻仍以風冷為主，但隨著數據中心數量增加、大型機架占比提升，以及人工智能應用爆發帶來的高算力需求，數據中心高耗電的問題已不容忽視，液冷正逐步成為冷卻可選方案之一。

此外，多家廠商也推出了液冷產品。2022年8月，在武漢高性能計算大會上，長江計算發布業界首款鯤鵬數據中心全液冷整機柜——長江計算 Acceler 5000 PoD。相較于傳統方案，Acceler 5000 PoD 具有 2 倍能效比、支持全液冷技術和創新三總線等優勢，解決傳統數據中心建設部署周期長、散熱難、能耗高等痛點。

算力提升帶來更高的芯片散熱需求，在液冷技術成為主流散熱技術的同時，高性能芯片的導熱界面材料亦成為解決問題的關鍵。天和防務在導熱界面材料方面，推出了極具市場競爭力的產品。

溫度可控制在40度左右

與此同時，國內企業在芯片自身散熱性能的提升方面，也取得了重大突破。

芯片尺寸的不斷減小也對熱科學提出了巨大挑戰。芯片的小型化和高度集成化，會導致局部熱流密度大幅上升。可以說，散熱問題已經成為阻礙芯片產業發展的關鍵難題，對于高功率芯片更是如此。

熱導率是材料的一種性質，決定了材料的散熱性能。由于半導體材料中普遍存在的三聲子散射作用，材料熱導率隨著溫度升高而下降，這意味著在大功率、高溫升的工作條件會加速芯片的熱失效。

為了解決上述難題，由天和防務子公司天和嘉膜生產和銷售的“秦膜”系列高性能介質膠膜采用領先的無溶劑膠膜制備技術，其產品可用于生產高導熱基板、導熱型高速基板、玻璃基板和高頻覆銅板等高性能覆銅板材料。

上述材料是近些年發展起來的新型電子行業所需要的基礎材料，如導熱基板材料用于電驅動市場、玻璃基板用于MINI-LED等新型顯示行業、高頻板用于無線通訊領域、高速材料應用于終端和計算領域等，具有廣闊的市場空間。特別是對標IC載板關鍵的ABF材料，天和“秦膜”系列無溶劑介質膠膜正在提供極具競爭力的解決方案，并有望在IC封裝膠膜領域展現出強大的競爭力。

主板溫度過高會產生怎樣的后果？最典型的例子，經常碰到電腦死機的情形，有一部分是因為電腦主板溫度過高產生的。

一般情況下，電腦CPU在普通室溫下，正常運行溫度會在45度到65度之間。但是，如果電腦運行大型游戲，那么CPU溫度可能會升到70度到85度。“秦膜”產品的更具優勢。據測算，采用秦膜產品，能夠把主板的溫度控制在40度左右，讓死機的成為歷史。

天和防務研究團隊核心成員表示，除了控溫效果好之外，包括信號失真、信號失靈以及信號傳輸滯后等問題，也能得到很好的解決。

導熱性能提高約三倍

目前，散熱設備越來越貼近芯片等核心發熱源是重要趨勢，未來散熱預計將從房間級、機柜級、服務器級向芯片級演進，通過散熱部件與芯片表面直接接觸實現更好的芯片散熱。

用于高性能芯片的導熱界面材料成為解決問題的關鍵。隨著電子設備不斷將更強大的功能集成到更小組件中，溫度控制已經成為設計中至關重要的挑戰之一，即在架構緊縮，操作空間越來越小的情況下，如何有效地帶走更大單位功率所產生的更多熱量。設計者們一直致力于提高各類服務器的CPU速度和處理能力，這就需要微處理器不斷地改善散熱性能。

同時，在其他應用領域，諸如視頻游戲控制臺、圖像設備以及需要更高性能支持高清晰圖像的數字應用中，也有對更強的計算性能的需求。于是，芯片制造商比以往任何時候更關注導熱材料(Thermally-Conductive Interface Materials，TIM)和其他能夠帶走多余熱量的技術，這些熱量對組件穩定性和壽命均有反作用。眾所周知，接合處的操作溫度對電路(晶體管)耐用性有極大影響，溫度小幅降低(10℃-15℃)便能夠使設備壽命增加兩倍。

而“秦膜”產品的技術路線正是貼近這種發展路徑。“使用我們的產品，因為良好的導熱性能，能夠在芯片堆積上面實現突破，比如做到二十層、三十層，也能保證一致性。”一位研究團隊核心成員如是說。

就HDI板(高密度互連板)方面，此前通過層級堆疊方式，芯片內部結構可以實現二十層，甚至是三十層，受制于散熱問題，算力水平有限。而采用“秦膜”產品之后，高層板之前散熱性能不佳的問題迎刃而解，導熱性提高三倍，芯片性能因此有了大幅提升，可以幫助芯片實現高速運轉，從而讓算力大幅提升。

另據了解，公司天和嘉膜、光速芯材面向新的市場機遇，完成了類 ABF膜的中試和小批量試產，正在進行成套設備的設計和制造，并計劃于2023年下半年實現量產；HDI增層材料以及高導熱金屬基板、玻璃基覆銅板及透明顯示模組等產品已經完成開發，進入市場推廣階段。

天和防務在2022年度年報中提到，天和嘉膜、光速芯材的產品采用自主研發的高性能有機材料制備，在HDI、載板及高性能導熱基板等市場領域無論從成本、產品性能、環境友好性等方面均具有一定競爭力。

如成本方面，目前陶瓷底板的每平方米的成本在三、四千元左右，而天和防務高導熱金屬基板的成本只需要五、六百元，且導熱性能比陶瓷底板還要好。

可以預見，隨著天和嘉膜、光速芯材材料業務的不斷拓展，將有望為公司打造新的利潤增長點，成為公司再次騰飛的新增長極。(覽富財經網)

關鍵詞