材料研发突破 - 广东工业大学团队研发出高频-导热一体化石墨烯掺杂聚四氟乙烯(GO-PTFE)材料，能同时满足芯片的高频绝缘与高效散热要求，打破了国外的长期垄断 [1] - 该材料已被多家通信设备制造、高端芯片封装等行业龙头企业的严格认证，合作订单超过1.4亿元 [1] - 传统聚四氟乙烯(PTFE)材料虽拥有极佳绝缘性能，但阻碍散热，成为制约显卡性能跃升的主要瓶颈之一 [3] 技术难点与研发历程 - 市场上能同时满足高频绝缘与高效散热"严苛标准"的PTFE基复合材料长期被国外垄断，是我国高端电子产业亟待突破的难题 [3] - 团队核心成员甄智勇博士2015年开始研究PTFE材料，初期研发设备在学校科创基地，从石墨烯的纳米级官能团修饰工艺到模拟生产线的参数调试，每个环节都要反复琢磨 [3] - 经过7年攻关，团队于2022年成功研发出GO-PTFE材料 [5] 商业化进展 - 甄智勇创立广州沙魁科技有限公司，将GO-PTFE材料进行进一步研发和测试推广 [5] - 公司成立半年后，国内行业龙头企业的测试报告显示，GO-PTFE材料性能全面达标，核心性能包括优异的导热性、稳定的低介电常数和高剥离强度 [5] - 团队目标不仅要打破国外垄断，更要建立具有完全自主知识产权的高频导热材料体系 [5]

半导体热管理技术发展 - 晶体管数量持续增长接近硅的物理和热极限，漏电流增大且热量难以消散，业界转向先进封装技术如小芯片、3D堆叠和中介层来突破限制 [2] - 性能提升不再仅依赖晶体管尺寸缩小，更多依赖于架构、互连和热设计策略 [2] - 芯片热源主要来自开关功率(动态)、短路功率(动态)和漏电功率(静态)，其中漏电功率随晶体管尺寸缩小问题日益严重 [6][7][9][11] 热力学基础原理 - 热量是原子分子随机运动的表现，通过接触从高温物体传向低温物体直至平衡 [4] - 热导率差异显著：泡沫塑料0.03，铜400，钻石超过2000，真空为0 [4] - 热质量概念解释不同体积物体加热难度差异，如房间加热比整栋房子容易 [5] 芯片热源机制 - 开关功率源于数十亿栅极电容充放电，与活动因子、频率、电容和电压平方成正比 [9] - 短路功率产生于CMOS晶体管切换时的瞬时导通，与短路电流、电压和频率成正比 [9] - 漏电功率随晶体管尺寸缩小而加剧，成为限制新一代芯片性能的主要因素 [11] 散热技术演进 - 被动冷却适用于1瓦以下功耗，主动冷却应对几十瓦以上热负荷 [12][15] - 液冷和热管技术将热传递效率提升10-100倍，热管利用相变原理增强散热 [18][20] - 热电冷却(珀耳帖)和蒸汽压缩系统可实现亚环境温度冷却，前者效率待提升 [23][26] 前沿研究进展 - MIT开发基准测试芯片模拟千瓦/平方厘米功率密度，集成加热器和温度传感器阵列 [27][28] - HRL实验室研究3D异质集成冷却系统，需处理相当于190个笔记本CPU的热量 [28] - DARPA资助的Minitherms3D项目推动军用3D集成系统散热方案开发 [28] 行业发展趋势 - AI加速器密集计算带来全新散热挑战，数据中心探索液浸冷却和热回收技术 [11] - 绿色冷却技术加速部署，包括低GWP制冷剂和可持续散热方案 [11] - 3D芯片堆叠使散热路径复杂化，需要创新冷却方法支持异构集成 [27][28] 技术限制与挑战 - 芯片温度无法通过常规冷却低于环境温度，需要热电或相变系统 [23] - 散热器设计需平衡翅片厚度与热接触效率，非越大越优 [22] - 物理定律限制晶体管漏电控制，热管理成为性能扩展的核心瓶颈 [30]

高功率芯片的散热挑战 - AI芯片功耗指数级增长导致功率密度大幅提升，以H100为例最大功耗达700W，芯片尺寸814mm²，发热引发的翘曲问题日益严重 [1] - 芯片温度每升高10℃可靠性可能降低约50%，高效散热对维持AI芯片稳定运行至关重要 [1] - 传统热界面材料（TIM）在1000mm²级以上封装中面临"泵出效应"，动态形变导致热传导效率下降 [3] 热界面材料技术分层 - TIM1 5用于裸芯片与散热器直接连接，TIM1用于芯片与Lid间，TIM2用于Lid与散热器间 [2] - 传统硅脂、相变材料、铟片虽满足低BLT（≤0 3mm）和低热阻（≤0 1℃cm²/W），但无法解决CTE失配引发的0 1-0 3mm翘曲 [3] 鸿富诚石墨烯导热垫片创新 - 纵向石墨烯垫片通过超薄工艺实现BLT达0 1mm，搭配70%压缩量 [4] - 单层石墨烯理论导热系数5300W/mK，实际热阻低至0 04℃cm²/W [5] - 多孔结构设计可吸收翘曲位移，防止材料挤出，通过1000小时老化测试后热阻变化率＜5% [6][7] 商业化与竞争优势 - 已实现自动化产线量产，获国内外芯片龙头认可并获"质量优秀协作奖" [8] - 相比导热硅脂：无蠕变风险、热阻更稳定、硅氧烷含量极低 [11] - 相比铟片：工艺简化无需镀金/真空回流焊，避免Void偏大等缺陷 [11] 应用场景与产业布局 - 典型应用包括AI算力芯片、智驾域控制器、高性能显卡等 [14] - 在深圳、马来西亚、泰国设生产基地，拥有完整知识产权和专利 [8] - 产品在SEMICON China等国际展会展示 [15]