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

材料類型

銦片兩種使用模式：焊接式 sTIM vs 壓合式（2026-07-22 查證）

銦片不是只有一種用法，焊接與壓合是兩條不同的工程路線，判讀設備 / 鍍層 / 表面處理供應鏈時需先確認是哪一種：

• 兩種模式都可做 TIM1：Indium Corp 官網 sTIM 產品線明寫「TIM1 and TIM1.5 sTIM solutions」（reflow 路線）；Heat-Spring 亦有「ultra-low thermal resistance, no-reflow as TIM1」規格書（壓合路線）。「可拆 = 一定壓合、焊接 = 只能 TIM1」的直覺不成立，TIM1.5 也有 reflow 方案。
• 對設備判讀的含義：焊接路線 reflow 前仍需點膠（助焊劑）、銦片精準置片、Lid 置放與治具夾持加壓進爐——貼合壓合設備與 reflow 是上下游關係，不是替代關係。7751_竑騰（櫃）銦片設備強調精度 / 壓力 / 氧化管理，與銦焊接製程特徵一致；2026-08-20 第一金座談確認「銦片製程特殊才需要上助焊劑、散熱膏製程不需要」，指向其銦片設備服務的是需助焊劑潤濕的焊接（reflow）路線，先前的待確認事項至此收斂。
• 對鍍層判讀的含義：走 sTIM 就連動 die BSM 與 Lid 鍍鎳金需求（3653_健策精工（市）鍍層邏輯）；純壓合則不需金屬化，鍍層邏輯要另找依據。

Removable Lid / TIM1.5 工法對 TIM 製程的影響（2026-08-20）

NVIDIA 在 Rubin Ultra 世代評估的 Removable Lid（R-Lid，又稱 disposable lid＋TIM 1.5）把永久性 Lid 與一層 TIM 拿掉，改以螺絲把 Lid 鎖在 Stiffener 上。設備端觀察（7751_竑騰（櫃），第一金法人座談 2026-08-20）：

• 客戶尚未最終定案；即使採用，Stiffener 仍要貼（Stiffener 的功能是抑制 substrate 翹曲並保護 substrate 周圍，與 Lid 是否可拆無關），貼一個可拆卸 Lid 對既有貼合設備亦非技術障礙。
• 平面度責任轉移：傳統貼 Lid 由封裝廠以治具壓合確保平面度，過程中 TIM1 材質會被擠壓溢出；改用螺絲鎖固後，平面度與精密度變成客戶（組裝端）要克服的問題。
• 採用範圍有限：目前僅 NVIDIA 單一顆晶片會用此工法，成本高、產出效率慢；發熱較低的 AI ASIC 不會採用，市場上仍有許多客戶使用傳統散熱膏。對 TIM1 高階材料（如銦片）的替代效果因此侷限於單一產品線。

Metal TIM 覆蓋率：TIM1 最關鍵的指標是覆蓋率——均熱片與晶片貼合後客戶要求 95%，竑騰 metal TIM 設備可做到 99%；金屬液化後外溢流向周邊元件造成短路的疑慮，以四周噴 UV 膠即可阻絕。其他品牌則採液態金屬路線。metal TIM 設備對台灣 OSAT 預計 2H26 開始大量出機。

散熱方案階梯與 ASP（統一投顧，2026-07）

散熱層數越多熱阻越大，設計方向是盡量減少中間層數——愈往後發展中間層愈少、冷板愈直接貼近裸 die，散熱效率愈好，ASP 也從 10 幾美元一路提升至 200 美元以上。

圖說：單片式 Lid（MCCP）堆疊剖面示意，由上而下為 Cold Plate (Fluid)／Gold 鍍金層／TIM 2 (VnGr 導熱片)／Lid 上蓋／TIM 1 導熱界面材料／SOC 晶片／Substrate 基板（統一投顧，2026-07）。

台廠分層佈局（同來源）：晶片端（Stiffener、Lid、VC Lid、MCL）以 3653_健策精工（市）、2486_一詮（市） 為主；模組端（Cold plate、Manifold、QD、波紋管）含 3017_奇鋐（市）、3324_雙鴻（櫃）、健策、富世達等；系統級（Fan Wall、RDHx、Sidecar L2A、CDU L2L）含 2308_台達電（市）、光寶、6125_廣運（櫃）、高力、Vertiv 等。L2A 屬過渡方案，未來將往 L2L 演進。中國積極推金剛石（鑽石）複合材料，優點是輕、導熱高，但成本高、硬度高難加工，仍在研發階段未量產，Lid 目前仍以銅為主。

關鍵參數

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

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

圖說：三種 TIM 30 天後熱阻柱狀圖——S-TIM 0.61、HS-TIM 0.34、HCF-TIM 0.19 °C·cm²/W。來源：SPIL, ECTC 2026 © SemiAnalysis

相關分析

• 分析_均熱片與TIM供應鏈（2026-06-10 深度報告：封裝散熱疊構、Rubin 規格升級、台股供應鏈財測）

來源

• 報告_統一投顧_VR登場AI伺服器價值鏈_20260731，統一投顧，2026-07 — 散熱方案階梯與 ASP（Stiffener 10-20 → MCL 200+ 美元）、台廠三層佈局、金剛石複合材料現況
• 活動_竑騰7751_第一金法人座談_20260820，第一金法人座談，2026-08-20 — R-Lid／disposable lid＋TIM 1.5 工法對貼合製程的影響、metal TIM 覆蓋率 99%（客戶要求 95%）、銦片製程需上助焊劑
• 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）
• Indium Corporation — Solder TIM (sTIM)，2026-07-22 查證：reflow 製程、需金屬化潤濕、TIM1 與 TIM1.5 皆有 sTIM 方案
• Indium Corporation — Heat-Spring 壓合式 TIM，2026-07-22 查證：HSD/HSHP/HSK/HSx 系列、no-reflow、HSK 鋁阻擋層用於 burn-in；另有 no-reflow as TIM1 規格書（PDS 100326）

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