诚挚感谢
唐先生 吴先生 王先生 翟先生
中国赛宝实验室 张莹洁女士
给予本文的专业意见
核心提示
小米YU7的智驾SoC地放弃了成熟的导热凝胶方案，转而采用了刚刚进入市场不久的石墨烯导热垫片。表面看来这个选择很激进，实则是一次针对“高热流密度+超大BLT”场景的精准选型！
01 惊现YU7的“石墨烯”
小米YU7可以说延续了雷总一贯的风格：不光要把价格打下来，配置也要给到米粉们最好的！
于是我们就看到，这款新车虽然最低只要23万，但依然全系标配了NVIDIA顶级的Thor智驾芯片——相较于友商们同样配置的车型动辄都要40万的售价，雷总这次的确是在买车“免费送”智驾了～
不过作为一个专注于材料应用的公众号，我们更感兴趣的还是伴随配置的提升，YU7的材料方案是否也实现了同步的进化。
果然，在经过多方打探之后得知，这款车的TIM材料的确出现了重大调整！
就以智驾域控制器为例，虽然主流的导热凝胶依然在各主要发热元器件上得到了沿用，但是唯独在最为核心的Thor芯片上它却悄然缺席；
取而代之的是一种技术前沿、概念爆红但依然处于商业化初级阶段的新型TIM材料——石墨烯导热垫片！
（雪岭深研）
虽说“石墨烯”这个概念在营销界都快被玩坏了，但是对于TIM材料行业来讲它依然是让人心心念念的“白月光”。原因无他，只因其独特的微观结构带来的超高导热率实在是太香了！
我们知道，热量在非金属固体中的传导，主要依靠晶格振动产生的“声子”。
但是传统导热填料都是三维结构，声子在里面传播时会上下左右地互相乱撞（散射），这种情况下热量就像穿行在人来人往的菜市场，根本没办法沿着目标方向快速行进。
而石墨烯就不一样了，它是单层原子构成的二维晶体，声子在其上传播时没有了来自垂直方向的加塞和碰撞，这就给它带来了更长的平均自由程，同时也实现了一个高达5300 W/m·K的理论导热率！
正因如此，自从石墨烯在2004年被首次被成功分离之后，热管理材料领域的专家们就一直尝试用它取代传统的导热填料——
借助其逆天的超高导热率，开发出跨时代的全新概念TIM材料！
（Development and Characterization of Reliable Graphene-based Materials for Lightweight and Efficient Thermal Management in Electronics_MARKUS ENMARK）
只是问题在于，TIM材料毕竟属于产业链下游的“终端产品”，其商业化进程完全取决于上游原材料的供应链是否就绪。
我们大致捋了一下石墨烯产业链的时间线之后发现，用来制造TIM材料的石墨烯膜要到2019年才实现工业级量产；而轮到石墨烯TIM走出实验室进入规模化的应用阶段，都已经是2024年前后的事情了。
也就是说，就在YU7为Thor芯片挑选TIM材料的那个时间点，石墨烯导热垫片其实刚刚进入市场不长时间，而有相应制造能力的供应商肯定更是凤毛麟角了！
(gemini)
那么问题就来了，智驾SoC芯片是如此核心如此重要，YU7为什么放着成熟稳定的导热凝胶不用，反而异常激进地选择了尚处在量产初级阶段的石墨烯导热垫片呢？
抱着这个疑问，我们仔细研究了网上几段很火的拆机视频，然后赫然发现了一些尚未浮出水面的“真相”……
02 大升级的YU7“智驾”
为了更直观地说明YU7的问题，我们不妨先看一下更早上市的小米SU7是个什么情况。
首先，SU7采用的还是NVIDIA上一代的智驾芯片Orin，也许因为这款SoC的TDP只有65W吧，其封装用的还是比较传统的IHS散热盖。
而出现在这块芯片上的TIM材料，就是在之后的YU7上被换掉的导热凝胶！
（https://www.ltec-biz.com/report/xiaomi-adasecu-teardown/）
接下来再看YU7的变化——
其智驾SoC换成了最新的Thor芯片自不必说，TDP也跟着飙升117%，来到了130W新高度！
如此之高的热功耗估计也让NVIDIA的工程师心里打鼓吧，于是我们就看到这款芯片也从之前的盖板封装变成了更加“清凉”的裸die封装。
（https://live.autohome.com.cn/live/957924?pvareaid=28086821202；雪岭深研）
而之后AI的反馈也印证了这一点，因为芯片的发热往往会聚集在面积很小的核心热点上，所以从这个角度展开计算就能发现，Thor芯片的热流密度竟然高达323W/cm²，是Orin芯片的240%！
那么如此之高的发热量，想必就是YU7激进地转向石墨烯导热垫片的原因了吧！
然而就在我们以为找到了问题根源的时候，网上一段理想L9的拆机视频却又让我们陷入了迷茫……
(deepseek)
在视频中，不仅可以清晰看到新款L9也同样采用了Thor芯片，更重要的是出现在这块芯片上的，竟是被YU7抛弃的导热凝胶！
也就是说，Thor芯片的发热量虽大，但导热凝胶也是依然够用的！
显然，单纯的发热量问题并不是驱动YU7激进转向石墨烯垫片的真正原因……
（中飞新能源动力科技有限公司）
就在我们百思不得其解之时，网上另一段拆机视频又提供了新的线索——在YU7的Thor芯片散热器上，可以清晰看到还有一个很高的凸台！
这种结构的出现，往往意味着电路板上存在高大元器件，导致散热器基板无法与芯片靠得太近。而“高凸台”的任务正是填补散热器与芯片的大间距。
但问题是，高凸台也会带来高公差，所以为了保险起见，组装之后的芯片与散热器之间还是会预留出较大间隙。
（https://live.autohome.com.cn/live/957924?pvareaid=28086821202；雪岭深研）
为了验证这一点，我们把这个图片喂给了AI让它评估这个间隙会有多大。果然，在经过一系列的比对与推导之后它给出的回答是：
芯片与散热器间距的最可能值：0.5～0.8mm！
（kimi）
看到这里，一切就都说得通了——
原来Thor芯片的发热量只是导火索，真正促使小米YU7非常激进地从导热凝胶转向石墨烯垫片的，其实是这个高达0.5~0.8mm的“超大”BLT！
至于这其中的选型逻辑，就要从石墨烯导热垫片与导热凝胶完全不同的微观结构说起了……
03 专治“超大”BLT的石墨烯垫片
首先让我们来看导热凝胶——
这种TIM材料的传热介质是胶体内微米至纳米级的导热填料，比如最经典的氧化铝，又比如当前备受关注的金刚石。
这些填料颗粒在凝胶中的填充量级往往高达10¹⁰颗/cm²，也就是说热量在导热凝胶中的传播，其实是靠着海量填料颗粒的持续接力才完成的。
那么问题就出现了：任意两颗相邻的填料之间都存在“本体热阻”，热量在它们之间每“转手”一次，都会被热阻“过滤”掉一些。
结果就是，虽然芯片发出的热量极其汹涌，但是由于经过太多轮“转手”，最终能够传导到散热器的热量就变得极其有限了……
正因如此，在热管理领域大家就形成了一个共识——TIM材料在应用时一定要尽可能薄！
这不是为了让热量走过的“路程”更短，而是让热量经过的“关卡”更少。唯有如此，它才能更加顺畅地从芯片传导出来！
但是石墨烯导热垫片就完全不一样了——
在此类TIM材料中，负责传导热量的不再是随机堆砌的填料颗粒，而是完整连续的石墨烯膜。
(Environment-adaptive, anti-fatigue thermal interface graphene foam_Yanru Chen)
因为TIM材料厂商在买回石墨烯膜后，会先将它们一张张层叠着用树脂“粘”成柔软有弹性的立方块，然后再通过横向裁切的方式将其分切成不同厚度的垫片产品；
所以此时在垫片内部的石墨烯膜，不仅呈现出整齐的垂直取向排布，还能在芯片与散热器之间搭起一条条直连通道，这无疑就极大规避了导热凝胶的那种严重的“本体热阻”问题！
(Deformable surface design of vertical graphene thermal interface materials for efficient heat dissipation_Chao Tian)
特别值得一提的是，小米在2020年投资了一家名为“墨睿科技”的石墨烯材料厂商，而且在今年四月份还追加了新一轮投资。
巧的是这家企业刚好就是业内石墨烯膜的主要供应商之一，那么YU7这次采用的石墨烯导热垫片，会不会就用到了墨睿开发的石墨烯膜，这还真不好说～
（https://www.morion.cn/products/detail/id/344）
当然“石墨烯膜”这个叫法也存在一定的误导性，实际上它并不是真正的石墨烯，而是由数百万层的石墨烯“大片”靠着范德华力拼接出来的“膜”。
这种“膜”一方面比较疏松有弹性，能让做出来的石墨烯垫片像传统导热垫那样柔软贴服；另一方面就是凭借极佳的传热性能，赋予了石墨烯垫片遥遥领先的导热率。
就以国内某材料厂商的TIM产品线为例——
其导热凝胶系列目前最高导热率做到了15W/m·K，可以说这已经是该品类之中的顶尖性能；
但是再看他们的石墨烯导热垫片产品线，导热率最低的牌号都达到了70W/m·K，而最新推出的高性能产品竟然突破了130W/m·K！
我们知道，TIM材料能否很高效地将热量传导出去，一方面取决于它的BLT厚度是否足够低，而另一方面就是要看它的导热率是否足够高。
既然现在小米YU7的芯片设计已经将TIM材料的BLT焊死为很厚的0.8mm，那么如果还想保证Thor的热管理不失控，也就只剩提高导热率这一条路可以走了！
为了验证这个思路，我们又动用AI进行了一番推演，让它评估同为0.8mm的“超大”BTL情况下，15W/m·K导热凝胶与130W/m·K石墨烯导热垫片的芯片结温有何差异。
结果显示，石墨烯导热垫片的结温比导热凝胶低了近10℃！
为了公平起见，我们又让导热凝胶在自己最擅长的0.08mm“超低”BLT下参与评比，然后我们就得到了一个近乎完美的结果——
0.08mm的导热凝胶，与0.8mm石墨烯垫片，有着同样的结温！
（kimi、gemini）
至此事情就彻底明朗了！
在一般情况下，电路板都会尽可能将芯片与散热器的缝隙设计得尽可能小，这样就能保证TIM材料以更低的BLT来有效行使自己的导热使命。
但是这次的小米YU7，偏偏芯片散热器的间隙异常之大，再叠加上Thor芯片更高的发热量，就让身怀绝技的石墨烯导热垫片，虽为“刚出道新人”，却依然顺利站上了车载智驾域控SoC热管理这个炙手可热舞台的C位！
（Ultralow Interfacial Thermal Resistance of Graphene Thermal Interface Materials with Surface Metal Liquefaction_Wen Dai）
本文来自胶我选，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
