AI算力散热材料调研：石墨烯垫片在Rubin平台的量价分析

AI算力散热材料调研：石墨烯垫片在Rubin平台的量价分析

一、调研背景与核心结论

石墨烯垫片主要应用于TIM1.5与TIM2层级，Rubin机柜GPU单片价值量约100至150元，NVL72整柜价值量约一万万余元。石墨烯垫片相较于硅脂价格高出约50倍，但长期运行可靠性极高，可有效避免高功率芯片因泵出效应导致的散热失效。技术趋势方面，Rubin Ultra或采用“裸Die+石墨烯垫片”方案取消TIM2，但对垫片价值量影响有限，且更凸显界面填充优势。量产目前集中于中国，核心壁垒在于繁杂工序带来的先发工艺优势及劳动力成本，而非单一化学配方。

二、TIM层级划分标准与石墨烯垫片应用定位

TIM1、TIM1.5和TIM2根据热界面材料在芯片与散热器之间的应用位置进行划分。TIM1应用于带盖封装芯片内部，TIM2位于封装盖与散热器之间，TIM1.5应用于无封装盖的裸Die芯片。石墨烯垫片目前主要应用于TIM1.5和TIM2层级，虽向TIM1方向发展，但测试和导入周期较长。

三、石墨烯垫片未应用于TIM1层级的成因分析

石墨烯垫片未应用于TIM1层级是多方面因素共同作用的结果。技术参数上，TIM1材料要求厚度极薄，而石墨烯垫片最薄仅0.2毫米；工艺上，TIM1需要施加很大压力才能实现低热阻，环氧胶粘合的芯片封装盖无法提供足够压力；供应链和导入流程上，TIM1验证门槛更高，测试和导入周期更长。

四、Rubin平台单片价值量与定价模式

Rubin机柜中，应用于GPU的单片石墨烯垫片价值量在100元至150元之间，尺寸约为60毫米乘以70毫米。定价模式按面积计算，通常以平方米为单位，面积越大价格越高，与硅脂、凝胶等传统材料按重量定价不同。

五、石墨烯垫片与传统散热材料的价值对比

与普通硅脂相比，石墨烯垫片价格高出约50倍，但与高导热凝胶相比未必更贵。最终成本还取决于应用厚度，硅脂涂覆薄，单次使用成本低；凝胶填充厚间隙，用量大，总成本未必更便宜。

六、Rubin机柜TIM方案构成及石墨烯价值占比

Rubin机柜采用多种TIM材料，石墨烯垫片主要应用于CPU和GPU。整柜中石墨烯垫片部分总价值量约在一万多元，其他部件仍使用传统导热凝胶和垫片。市场更关注石墨烯垫片，因其应用于核心算力芯片，且传统高性能凝胶或硅脂市场主要由海外厂商占据。

七、石墨烯垫片潜在应用场景与长期市场空间

石墨烯垫片潜在应用场景包括汽车支架、笔记本电脑、游戏显卡等，价值最能体现于芯片功率大且散热器能施加较大压力的应用中。其在替代高导热凝胶方面也具备优势，如汽车电子和光模块领域。长期市场空间巨大，全球传统TIM材料市场规模达万亿级别，而石墨烯垫片当前市场规模约100亿，未来有望增长至千亿级别甚至更高。

八、大功率芯片散热材料市场规模与增长预期

对于功耗超过500瓦的大功率芯片，其散热材料的市场空间是潜在的还是实际存在的。100亿人民币的市场空间是针对所有功耗超过500瓦的大功率芯片的潜在市场容量，其中部分市场尚未触及。实际市场规模约6至7亿元，预计明年该部分市场规模有望翻一番。

九、石墨烯垫片价格体系与未来走势判断

常规功率应用的石墨烯垫片未来价格趋势是下降的，预计每年降幅在10%至20%之间。更高性能的产品价格可能更高，达到每平方米7万、8万甚至10万元，但其推广面临边际效益的挑战。短期来看，通过降低现有主流规格产品价格换取更大市场份额是更优策略。

十、提升导热系数导致良率下降的主因与工艺壁垒

提升导热系数导致良率大幅下降的主要原因与客户愈发严格的验收标准相关。为达到更低的热阻标准，生产工艺的控制难度显著增加。核心技术壁垒在于生产工序极其繁杂且多为半自动化，依赖人工操作，容错率低。

十一、RubinUltra取消TIM2的技术路线与需求影响

Rubin Ultra平台可能不再使用TIM2，采用“裸Die+石墨烯垫片+冷板”的散热结构。这种方案减少了一层热阻，提升热传递效率，但存在裸露Die被磕碰损坏的风险。对石墨烯垫片的需求影响不大，产品价值量基本没有区别。

十二、液态金属、相变材料与硅脂的竞争前景

未来构成主要竞争的将是金属基材料，包括液态金属和焊料等。相变材料和硅脂受其材料体系固有缺陷的限制，在热性能和可靠性上难以实现大的突破。硅脂存在硅油挥发和渗出问题，相变材料和硅脂都面临泵出效应的挑战。

十三、主流TIM方案技术优劣势与未来应用前景

液态金属热阻极低，但存在泄漏、泵出和氧化问题。焊接方案面临热膨胀系数不匹配和大面积焊接空洞的挑战。石墨烯垫片在装配效率和可靠性方面表现更优。金刚石热沉片主要功能是横向均热，价格极为高昂，未来五年内不具备大规模应用的可能性。

十四、鸿富诚客户结构、产品线收入与潜在风险

公司客户结构高度集中，主要依赖海外客户，其中石墨烯垫片业务占比较大。产品线收入主要由石墨烯垫片和金属碳基复合垫片支撑。客户和产品线的双重集中带来了潜在风险，增长主要依赖于价格下降后带来的应用场景拓宽，而利润率则预计会随之下降。

十五、海外头部客户验证流程与供应商导入关键因素

每一代芯片的散热方案测试至少会提前一年进行，全新材料的验证周期可能需要两年甚至更久。供应商获得导入机会的关键并非简单地提供同类产品并进行价格竞争，而是要解决供应链风险、技术突破，并深入理解客户未来的技术路线图。

十六、国内外竞争格局与国内厂商核心优势

石墨烯垫片材料的量产目前主要集中在中国，基于资源和产业链优势，以及劳动力成本优势。核心壁垒在于工艺和工序，而非单一化学配方。国内竞争对手中，各自具备不同的优势，如原材料供应商和同时涉足导热材料和胶粘剂业务的企业。

十七、企业核心壁垒、产能规模与扩产计划

公司的核心壁垒主要体现在时间和工艺的先发优势上。产能若按100mm乘100mm的尺寸计算，已达到每年2500万至3000万片，足以覆盖现有客户的需求。扩产能力不存在明显的瓶颈，未来重点将更多地放在材料体系的优化上。