被英伟达推上神坛的“石墨烯导热垫片”市场现状到底如何？

01 引言

当一颗AI加速芯片的热流密度突破100W/cm²，传统硅脂和普通导热垫就开始力不从心。芯片与散热器之间那道几十微米的缝隙，成了热量导出的”咽喉”——界面热阻每降一点，芯片结温就下来一截。

在这个背景下，石墨烯导热垫片开始从实验室走向产线。它到底是真刚需，还是又一个被炒热的材料概念？这篇文章从技术现状、竞争格局和市场空间三个维度，把这件事讲清楚。

02 TIM家族中的明星——“石墨烯导热垫片”

简单说，石墨烯导热垫片是一种以石墨烯膜为原材料、搭配有机硅或聚氨酯基体的柔性热界面材料（TIM）。它夹在发热元件和散热结构之间，靠形变填充微观缝隙，把热量”导”过去。

但它不是”石墨烯粉混进橡胶”那么简单。单层石墨烯的理论导热系数高达5300 W/m·K，是铜的十多倍——问题在于，石墨烯片层在基体里如果随机散落，热流会在片层之间反复碰壁，宏观导热能力反而出不来。

真正决定性能的，是取向工艺：让石墨烯片层沿着厚度方向或面内方向定向排列，构建连续的导热通路。目前主流路线有两种——面内取向（适合大面积均热）和厚度方向取向（适合垂直传热），不同应用场景选不同路线。

02 技术现状：量产线卡在什么水平

实验室和量产是两回事。学术论文里石墨烯复合导热材料的热导率早已突破200 W/m·K，但真正进入批量交付的产品，数据要务实得多：

• 量产石墨烯导热垫片的导热系数普遍在70–130 W/m·K区间；
• 界面热阻可低至0.04–0.10 °C·cm²/W；

对比一下：普通硅脂约5–8 W/m·K，常规导热硅胶垫约3–6 W/m·K，高端氧化铝/氮化铝填充垫约10–20 W/m·K。石墨烯垫片在性能上确实拉开了代差，但代价是——价格也高了一个数量级。目前行业的核心挑战不是”能不能做出高导热”，而是如何在保持性能的同时把成本打下来。石墨烯膜、分散均匀性、取向工艺良率，每一项都直接影响最终成本。

而目前石墨烯导热垫片为何很多厂家还没有大规模量产化问题所在，就是没有好的原材料——石墨烯膨胀膜；目前优质且适用于制备石墨烯导热垫片的膨胀膜生产厂家很少，目前小编已知的只有墨睿科技、富烯科技两家。所以在原料方面被卡死，再加上工艺方面良品率不是很高，导致石墨烯导热垫片的价格还是居高不下。

03 实际应用现状

目前石墨烯导热垫片主要是作为TIM2、TIM1.5使用在芯片散热的关键节点上。这里先解释一下TIM1、TIM2和TIM1.5是啥关系？

芯片和散热器之间需要TIM（导热界面材料）作为中间的导热桥梁，而我们一般看到的芯片基本都是封装好的，外面有个金属盖板，其实在金属盖子里面也是有TIM材料的，它是直接连接芯片本体和金属盖板内侧的，叫TIM1；在金属盖板外侧与散热器连接的就是TIM2；最新出现的裸Die芯片方案是为了减少导热路径，就是直接取消了中间的金属盖板，让芯片直接贴着散热器，而这种裸Die芯片与散热器之间的热界面材料就是TIM1.5。

目前芯片传统封装工艺（有Lid盖子）中的TIM1，石墨烯导热垫片是不太适合的，一是因为目前垫片最薄也只能做到0.2mm，还是太厚了，不方便装配其中；二是因为石墨烯导热垫片使用时需要较大的压力，这样才能把它的低热阻性能激发起来，而在芯片封装盖子内侧没办法施加很大压力，这样一来石墨烯导热垫片的低热阻性能没办法全部发挥，效果反而没有硅脂类的TIM1好；三是因为TIM1的选型与采购主要是封装厂来操作，验证门槛非常高，有业内朋友估算过想要做TIM1全套验证至少要1000w，而且只是自己出钱搭个验证实验室，终端封装厂配合验证，验证周期非常长，就算验证完了是否采购还是个大问号，所以没有哪个冤大头愿意去拿钱打水漂。

所以TIM1这块目前主要还是几家老牌外资大厂如陶氏、信越、杜邦、汉高、迈图等占据主要市场。

而石墨烯导热垫片作为TIM2、TIM1.5来说，在高算力芯片方面应用的优势非常大，TIM1.5、TIM2主要由服务器或者PC组装厂采购，更看重散热性能和可靠性，导入速度快得多。

石墨烯垫片价格一般是以面积定价，面积越大越贵，像传统的导热硅脂、导热凝胶是以克重定价。

目前实际应用量最大的案例就是英伟达Rubin系列架构。在Rubin机柜中，每个GPU上都会使用60mm*70mm的石墨烯垫片，单片价格大概在100-150元之间。整个NVL72机柜中共有108颗芯片，如果平均每颗芯片上石墨烯垫片的成本在100块左右，那么一个NVL72机柜中石墨烯垫片的使用总成本就要一万多元，那一万个NVL72机柜集群就需要一亿多元的石墨烯垫片。

而华为目前的昇腾384集群中也采用的石墨烯导热垫片作为TIM2，相当于384颗芯片上都有一片小小的石墨烯导热垫片，那一个机柜中石墨烯垫片的价值就要40000多元，如果是一万个机柜集群，那就是4个亿的价值！

目前石墨烯垫片的价格相比普通导热硅脂要贵上很多，大概是50倍的差价；但真正的区别不是在价格上，而是在长期稳定性和持久性方面。芯片与TIM之间讲究一下结温度，一般石墨烯垫片刚装上的时候结温大约在96度，而导热硅脂、相比材料的结温分别是90度和89度，所以石墨烯垫片的结温略高一些。而在实际跑满一年后，导热硅脂和相变材料的性能逐渐衰减，结温升到100度左右，而且石墨烯垫片仍能保持在95度左右，这个对于像服务器、交换机这样设备集成度高且怕拆机返修的客户群体来说，是非常利好的。

长期运行中还有个致命问题——TIM材料的“泵出”。传统导热硅脂、相比材料通常是填充在大约0.1mm的间隙中，当1000瓦以上高算力芯片工作时，由于芯片本身材质与散热器材质的热膨胀系数不同就会发生翘曲现象，翘曲可能超过0.1mm，这样长时间的热胀冷缩反复摩擦就会使得导热界面材料从间隙中挤出去，界面热阻持续增大，导致散热失效。而且导热硅脂里面的硅油本身就会慢慢挥发渗出，这个是材料本身的特性，没办法改变。而石墨烯垫片至少不太会有泵出问题，也能很好的适应芯片发热时的翘曲问题。

04 目前市场与未来预期

据相关机构统计，目前所有功耗超过500瓦的大功率芯片，包括交换机芯片、GPU、CPU，对应的散热材料潜在空间大约为100亿元。实际上，其中传统材料大约占35%，而石墨烯导热垫片这块明星产品目前市场规模大约有6-7亿元，预计2027年可能翻一倍。而且石墨烯垫片的应用场景也在不断扩张，如光模块、游戏显卡、机器人、汽车电子、SSD存储等，未来在成本和性能上找到一个平衡点，有望突破千亿级市场。

目前石墨烯导热垫片的主流供应商是我们国内的一家热管理材料黑马——深圳市鸿富诚新材料股份有限公司（简称“鸿富诚”，股票代码301716‌）。鸿富诚是全球首个实现石墨烯导热垫片量产化厂家，也借此明星产品成功在深交所创业板上市。而国内另外几家如富烯科技、傲川新材料、三元电子、博恩新材、汉华热管理等老牌导热界面材料厂家也都已经开发出对标产品，并且已经送样给几家头部服务器大厂验证中。

小编认为，后面各大厂家产品都逐渐成熟起来，石墨烯导热垫片的价格竞争也会越来越焦灼。

高端规格产品性能提高10%，相当于热阻下降10%，但良品率可能会降到原来的三分之一，成本就会大大增加。而从客户角度来看，理论上提升10%性能，实际中可能只能收获1%，结温从90度降到89度，但价格却要增加很多，这样的性价比太低，客户就会寻找其他优解。所以目前短期内最优的打法就是：提高自身产品的良品率，优化工艺流程，把130W主流规格产品的价格打下来，率先抢到更大的市场份额，而不是一味的去砸钱最求更高性能和规格的产品，这样反而会得不偿失。

05 总结

石墨烯导热垫片是一个”性能驱动型”的细分赛道，它不会一夜之间替代所有传统TIM，但在高功率密度、高可靠性要求的场景里，渗透率会持续提升。

并且这款高端导热界面材料必将是我们国内厂家主导，也是我们第一次超越外资老牌大厂，是导热界面材料行业弯道超越的绝对核心产品。