在浸沒式液冷場景中，TIM導熱界面材料是選PCM相變化材料還是液態金屬材料
隨著數據中心、人工智能等行業飛速發展，芯片算力持續演進，高密高功耗成為新常態。傳統風冷散熱模式已經達到極限，浸沒式液冷這種高效低能耗的散熱方式，受到越來越多的關注。浸沒式液冷主要分為單相式和兩相式，單相式中熱量隨著浸沒液循環被交換出去；兩相式中熱量由浸沒液相變蒸發散發出去，浸沒液冷凝后循環使用。
簡單理解，浸沒式液冷就是將發熱的器件浸泡在浸沒液中，熱量看似可以直接從熱源傳遞給浸沒液，但實際卻并不樂觀，存在以下兩點問題：1、浸沒液都是有機物，自身導熱率只有0.2~0.3W/mK，比熱容也較小，運行中溫度會保持在40攝氏度左右。2、熱源面積較小，熱流密度較大，熱量釋放比較集中。因此，在較大功率密度的芯片上，僅靠浸沒液的循環難以獲得理想散熱效果，芯片的溫度難以快速釋放。以均熱板和熱沉將熱量先從芯片端散發出去，是當前浸沒式液冷中熱設計普遍采用的方式，因此也就仍然需要熱界面材料。
浸沒式液冷場景對熱界面材料有哪些要求
無論是單相式還是兩相式浸沒式液冷，場景中都會有加熱、機械力和有機溶劑溶解等作用，對散熱系統存在潛在的破壞風險。因此熱界面材料至少要具備如下特點：高導熱系數、低熱阻、高熱穩定性、抗機械沖刷、抗有機溶解侵蝕溶解。
導熱粉體填充的聚合物基熱界面材料仍然是市場上的主流，主要成分一般包括導熱粉體、線性液態聚合物及小分子修飾劑。如果按照線性聚合物的交聯程度由低到高的差異，可將其分為導熱脂（不交聯）、導熱凝膠（低交聯）、PCM相變化材料（低交聯）和墊片（高交聯）。結合浸沒式液冷的要求我們不難發現，不交聯的導熱脂和低交聯的導熱凝膠及PCM相變化，抗機械沖刷和抗有機侵蝕的能力較差，而墊片的熱阻一般較高、厚度較大。
近些年，液態金屬類導熱界面材料逐步引起人們的重視，它不含任何有機成分，具有導熱率高、熔點低、零揮發、熱阻低的特性，已經在多個高功率商品中被用作熱界面材料。尤其，泰吉諾最近研發了多款液態金屬片，熱性能和機械性能優異。我們通過對比實驗，為浸沒式液冷的熱界面材料的選型提供參考。
材料在冷卻液中的可靠性對比實驗
我們詳細對比了硅脂、PCM相變化材料和液態金屬片，相同實驗條件下在合成油和氟化液中的外觀變化。在合成油和氟化液環境中，將三種材料夾在兩塊玻璃板中間，疊加機械攪拌和加熱兩種加速老化條件，模擬真實場景中導熱界面材料的形態變化。
材料在合成油中的可靠性對比
材料在氟化液中的可靠性對比
在合成油中，48小時后，硅脂內部出現大量的空洞。PCM相變化材料也有明顯的溶解。在氟化液中，空洞現象明顯抑制，但仍能發現有空洞的出現。這兩種現象的差異主要由浸沒液的理化性質差異造成，氟化液的極性更低、對有機物的溶解和溶脹作用更弱，但仍不能完全避免有機侵蝕作用的發生。 而液態金屬片在合成油和氟化液中經過更長時間的觀察，沒有任何變化。 以上對比實驗驗證了液態金屬片的抗機械沖刷、抗有機侵蝕能力，為浸沒式液冷場景中，熱界面材料的選型提供了有利的參考。泰吉諾研發生產液態金屬片，具有優異的機械性能和熱性能。
泰吉諾液態金屬材料Fill-LM SP8000
泰吉諾液態金屬材料Fill-LM SP8000是一款高可靠銦基合金導熱片，該產品專為高熱流密度功率器件設計，物化性能穩定，能夠長期在高溫環境中正常工作。固體片材操作簡單易于施工，可直接作為墊片使用以滿足不同的應用環境。針對固態金屬片延展性差、與上下界面硬接觸無法充分填充微小間隙的問題，Fill-LM SP8000基于獨特的配方、工藝，借助表面花紋使壓縮率大于40%，可充分填充界面之間的毛細微孔，大大降低了接觸熱阻。
產品特點
極高導熱系數、極低熱阻
高觸變性，壓縮率>40%
高可靠性，無腐蝕、溢出等問題
安全環保，不易揮發
耐高溫，遠高于現有熱界面材料
兼容所有冷卻液
典型應用
服務器、液冷數據中心散熱
CPU、GPU處理器等芯片組
測試分揀
光模塊
航天、軍工雷達TR組件等
LED、激光器等光學器件
近年來浸沒式液冷逐漸步入應用階段，快速擁抱這一新技術的過程中，仍面臨不少阻礙和挑戰。泰吉諾持續關注行業“熱點”和“痛點”，立足應用需求提供創新解決方案。液態金屬材料Fill-LM SP8000以其高可靠、低接觸熱阻、兼容所有冷卻液等關鍵性能為浸沒式液冷場景帶來了高性能導熱解決方案，已逐漸在液冷場景量產應用。未來，泰吉諾也將繼續投身液態金屬產品研發，以更為豐富的高質量產品矩陣滿足增長的散熱需求。
