技術_TIM導熱介面材料

定義

TIM（Thermal Interface Material，導熱介面材料）用來填補兩個固體表面之間的微小空隙，排除空氣層並降低熱接觸阻抗。AI GPU / ASIC 功耗進入千瓦級後，TIM 不只是「導熱膏」，而是封裝、液冷、材料、表面處理與自動化貼合共同決定的熱路徑。

TIM1 vs TIM2

類型	位置	主要製程位置	典型材料 / 形態	供應鏈重點
TIM1	Die / chiplet → Lid / IHS / Heat Spreader	OSAT / 封裝端	散熱膏、相變材料、銦片、石墨烯 / graphite sheet 等	精度、壓合力、厚度均勻性、翹曲控制；7751_竑騰（櫃）聚焦此段設備
TIM2	Lid / IHS / Heat Spreader → Cold Plate / Heat Sink	模組 / 系統組裝端	散熱膏、pad、PCM、液態金屬、軟金屬片	可重工性、泵出、可靠度、冷卻液 / 液態金屬腐蝕控制、表面鍍層

投資語境

市場常把「均熱片」混用於 Vapor Chamber、IHS、Lid、Heat Spreader。判讀供應鏈時需先確認位置：竑騰是 TIM1 貼合設備；健策、奇鋐、高力等多在散熱零組件 / 液冷模組；匯鑽科則較接近表面處理 / 鍍層觀察。

材料類型

材料	優點	限制 / 風險	常見位置
散熱膏 / gel	成熟、成本低、可填補粗糙表面	pump-out、老化、厚度控制影響熱阻	TIM1 / TIM2
Thermal pad / gap filler	容忍公差、組裝簡單	熱阻通常較高，薄型高導熱材料成本高	TIM2、板級散熱
PCM 相變材料	到達相變溫度後降低接觸熱阻，適合量產一致性	熱循環可靠度與滲出需驗證	TIM1 / TIM2
銦片 / 軟金屬	高導熱、可塑性佳、適合高功耗晶片	成本高，氧化與壓合條件需控制	高階 TIM1
石墨 / 石墨烯片	面內導熱佳、輕薄	垂直導熱與界面接觸需設計	TIM1 輔助散熱 / 模組端
液態金屬	導熱率高，適合高熱通量 TIM2	腐蝕、滲漏、電性風險高，需鍍層與密封設計	高階 TIM2 / 液冷

關鍵參數

指標	意義	觀察重點
Thermal conductivity	材料本體導熱能力	高數字不等於低系統熱阻，仍要看 BLT 與接觸面
BLT（Bond Line Thickness）	介面材料厚度	越薄通常熱阻越低，但需兼顧翹曲、公差與可靠度
Contact resistance	接觸熱阻	表面粗糙度、壓力、鍍層、材料濕潤性都會影響
Pump-out / dry-out	熱循環後材料被擠出或乾化	AI 伺服器長時間高功耗下是可靠度重點
Corrosion / compatibility	與銅、鎳、金、冷卻液、液態金屬的相容性	液態金屬 TIM2 對鍍金 / 鍍鎳等表面處理需求更高
Reworkability	維修與重工難度	模組端 TIM2 通常更重視可拆修與一致性

為什麼 AI 讓 TIM 需求上升

單顆功耗上升：Rubin GPU 功耗 profile 已進入 1.8kW / 2.3kW 級，封裝到冷板的熱阻預算更緊。
熱點更集中：CoWoS / SoIC、chiplet 與 HBM 讓熱源分布不均，TIM 厚度與壓合一致性影響良率。
液冷與液態金屬導入：100% liquid cooled compute tray 使 cold plate、micro-channel cold plate、TIM2 與表面鍍層同時升級。
測試循環增加：burn-in / SLT 等高功耗測試後仍需回到 FT 驗證，封裝後散熱材料與貼合穩定性會影響測試良率與重測成本。

圖解

flowchart LR
    D1["單顆功耗上升<br>Rubin GPU 1.8kW/2.3kW"] --> A["Die/Chiplet"]
    A -->|"TIM1<br>散熱膏/相變材料/銦片/石墨"| B["Lid/IHS/Heat Spreader"]
    D2["熱點更集中<br>CoWoS/SoIC/HBM"] --> B
    B -->|"TIM2<br>散熱膏/pad/PCM/液態金屬/軟金屬片"| C["Cold Plate/Heat Sink"]
    D3["液冷與液態金屬導入<br>100%liquid cooled compute tray"] --> C

台股供應鏈映射

環節	公司	角色
TIM1 貼合設備	7751_竑騰（櫃）	Chip-TIM1-Lid 段點膠、植片、壓合與 AOI
IHS / Lid / Cold Plate	3653_健策精工（市）	散熱蓋板、水冷板、微通道蓋板與特殊電鍍
散熱模組 / 液冷	3017_奇鋐（市）、8996_高力（市）	冷板、manifold、CDU / 熱交換等系統端整合
表面處理 / 鍍層	8431_匯鑽科（櫃）	散熱件表面處理觀察股，需追蹤實際 AI 訂單與認證
焊接 / 接合材料	3305_昇貿（市）	錫膏、BGA 錫球、Bumping 錫膏、預型錫片等；屬焊接 / 封裝材料，與 TIM 材料需分開判讀

ECTC 2026 新材料進展（SemiAnalysis 2026-07-02）

台積電的直達矽冷卻可完全移除 TIM1，但 SemiAnalysis 判斷近期多數系統仍需更好的矽-均熱片介面材料：

SPIL（日月光旗下）液態金屬複合 TIM 實測（55mm×55mm FO-EB 封裝）：
鎵基液態金屬 + 矽膠基 HS-TIM：5.7 W/m·K；+ 碳纖維 HCF-TIM：10 W/m·K（商用矽膠 TIM 為 4 W/m·K）
可靠度分化明顯：HCF-TIM 在 150°C 1,000 小時後維持 95% 覆蓋率；HS-TIM 掉到 75%（矽膠基質硬化局部剝離）→ HCF-TIM 性能與可靠度雙優
Purdue / Aveiro / UCLA：Cu/Sn microbump 嵌入奈米晶鑽石，互連層面內導熱 500–600 W/m·K（約為傳統 microbump+underfill 的 20 倍）；非 TIM1 替代，而是讓熱在 3D 堆疊互連層橫向擴散；仍屬早期（單面測試結構）
SiC 作為 TIM1／散熱方案在本屆討論少，SemiAnalysis 判斷距成熟仍遠

EMIB-T HBM4 Challenges Microfluidic Cooling Photonic Interconnects_045

來源

memo_竑騰_中信座談_20260518：TIM1 / TIM2 製程差異、竑騰設備定位、健策鍍金設計變更影響
260521_7751竑騰_康和：Chip → TIM1 → Lid / Heat Spreader → TIM2 → Heat Sink 結構與竑騰設備應用
memo_SemiAnalysis_Vera_Rubin_NVL72_20260520：Rubin compute tray 100% liquid cooled、micro-channel cold plate、液態金屬 TIM2 腐蝕風險與鍍金表面需求
報告_SemiAnalysis_ECTC2026先進封裝_20260702，SemiAnalysis，2026-07-02（SPIL 液態金屬 HS-TIM/HCF-TIM 實測與可靠度、鑽石互連層 500–600 W/m·K）

TIM導熱介面材料

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