在数据中心向高算力演进、液冷技术迅速部署的背景下，我们习惯性地将焦点放在冷却液、换热器、系统设计上，却常常忽略一个藏在“芯片之下”的关键角色——热界面材料（TIM）。

在风冷系统中，TIM已经是大家熟悉的“标配”；但在液冷时代，这层看似薄如蝉翼的材料，正在变成影响系统可靠性与散热效率的“隐形天花板”。

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什么是热界面材料TIM

热界面材料根据使用的不同可分为TIM1/1.5/2，我们一般把裸die芯片和散热器之间的界面材料叫TIM1.5，把Lid封装中，die和Lid之间的界面材料叫TIM1，把Lid和散热器之间叫TIM2。

TIM1/1.5/2使用示意图

看似非常不起眼的材料确承担了所有电子器件散热的第一道关卡。通常采用流体状材料作为热界面材料的原料，如目前最常用的环氧树脂。然而，包括环氧树脂在内的高分子聚合物材料为热绝缘材料，其热导率只有0.1–0.3 W/mK左右。因此，为降低热界面材料自身热阻，通常会在聚合物中掺杂高热导纳米材料制成纳米复合材料，如金刚石颗粒、纳米碳管或 者金属颗粒或金属线，以增加热传导效率。

热界面材料有很多种，每一种都针对不同的应用场景和需求，具有各自的优点和局限。常见的热界面材料如鸿富诚导热硅胶垫片、鸿富诚导热凝胶、鸿富诚材料、鸿富诚碳纤维导热垫片、鸿富诚石墨烯导热垫片等等。

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冷板式液冷的“高要求”：TIM选型的三大挑战

冷板液冷结构中，热量需要从芯片通过TIM传导到冷板，再带走。

这一过程中，热界面材料必须面对：

（1）更高的接触压力与多次装配风险：冷板模组结构复杂，组装与维护中TIM往往需要经历多次拆装，对材料的回弹性与结构稳定性提出更高要求。

（2）更低的热阻目标：液冷系统本身散热效率高，反过来也意味着热瓶颈集中在芯片-TIM-冷板这一界面，导热率不达标就可能限制整机性能。

（3）与冷板材料及密封件的化学兼容性：冷板内部常使用铜、铝、不锈钢等材料，TIM需具备良好的化学惰性，避免长期渗漏、界面污染、腐蚀等现象。

常见适配选项：高导热硅脂、固态导热垫片、金属基TIM（例如钎焊片、软金属箔），但仍需兼顾可靠性、易返修性和成本控制。

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浸没式液冷的“材料边界”：TIM面临全新考验

相比冷板式液冷，浸没式液冷场景中，芯片及其周边全部浸泡在液体中。这种直接接触的环境，对热界面材料提出了极端要求：

（1）冷却液渗透风险与材料溶出问题：许多导热硅脂和有机相变材料在浸没环境中易吸附或释放成分，可能导致冷却液污染或材料性能退化。

（2）介电液对材料的稳定性验证：冷却液为介电液，通常为氟化液或矿物油，对TIM的化学稳定性、体积稳定性及低分子挥发物控制需专项测试。

（3）兼容裸芯片封装或异形封装的界面适应能力：部分浸没服务器采用异形封装或定制散热结构，要求TIM具备柔性可塑性与热机械耦合稳定性。

常见适配选项：热导凝胶、导热相变材料（改性PCM）、少量应用金属导热膜，但都必须通过冷却液长期兼容性验证。

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不只是导热率：液冷时代的TIM“新指标”

在液冷场景中，TIM的评价标准需要从“导热率优先”拓展为：（1）低热阻 + 高可靠性 + 高兼容性；（2）抗泵出、抗干裂、抗析油；（3）长期热老化下性能保持；（4）便于自动化点胶或批量施工。

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