
从芯片热管理工程师的视角来看,“放弃”液态金属这个说法本身就不准确。
英伟达Vera Rubin架构转向金刚石-铜复合材料辅以石墨烯散热片,不是在液态金属和石墨烯之间二选一,而是在架构上做了一次系统性升级——液冷方案从单相冷板进化到微通道,与之配合的热界面和散热结构件材料自然也要更新迭代。
不是液态金属不行,是高端算力这盘棋已经大到单一材料吃不下了。
从英伟达、英特尔、谷歌等头部企业的路线图来看,AI芯片单芯片功耗已跃升至2300W,Gartner预测2030年峰值可能突破3000W。在这个量级下,散热系统必须从“哪里热、哪里贴散热片”的打补丁模式,升级为架构、材料、流体三者联动的系统工程。
从散热工程师的视角看,这是在架构升级下重新算账,而不是情感上“放弃”谁
英伟达GB200时代采用风液混合方案,GB300才做到全单相冷板液冷。到了下一代Ruby架构,管径从2-3毫米直接压缩到微米级(0.3毫米甚至50微米),通过增加介质回旋路径提升带热能力,让单芯片散热能力上限拉到2300W 。微通道液冷成为海内外主流厂共同选定的技术路线。
微通道的致命问题是管径太细,介质流动性不足、容易脏堵。传统水加乙二醇溶液已经玩不转了,行业正攻关氟化液添加等技术。
热界面材料同样有适配要求:在高接触压力、微米级间隙下,液态金属的流动性反而可能带来短路风险,而石墨烯基导热垫片可以提供稳定的无硅油渗漏、高绝缘性能,同时导热系数做到130W/(m·K),远高于镓基液态金属30-40W/(m·K)的典型值 。
不同石墨烯含量及材料的导热系数对比图表
所以不是石墨烯“优于”液态金属,而是在微通道液冷这个新架构下,石墨烯的物理形态更匹配。这就像房子从平房改成了40层高层,原来的红砖墙自然要换成钢筋混凝土——不是红砖不好,是场景变了。
对国产供应链而言,这扇门打开后看到的不是蜡烛,是探照灯
过去高端散热材料长期依赖进口,国内企业只能做低端配套。但AI算力爆发的热管理需求,彻底改变了这一局面。
中国科学院工程热物理研究所已研发出石墨烯增强非硅基导热胶,导热系数达到14.03W/(m·K),通过构建“石墨烯-氮化铝”多尺度协同导热网络,大幅降低界面热阻 ——这已经进入了英伟达等巨头看重的“材料+架构协同”战场。
各类石墨烯及散热相关材料展示
鸿富诚是更直接的案例。它的石墨烯导热垫片导热系数最高130W/m·K,已切入全球头部AI芯片供应链,2025年热管理材料业务营收占比80.77%,正在冲刺创业板,募资3.4亿元扩充产能 。
高烯科技更猛,2019年就建成全球首条通过IGCC认证的单层氧化石墨烯十吨级量产线,单层率大于99% 。更关键的是,高烯主导制定的氧化石墨烯IEC国际标准已发布——标准制定权在手,意味着国产企业不再只是供应商,而是开始参与定义技术规则。
全球首条IGCC认证单层氧化石墨烯生产线授牌现场
而液态金属阵营同样在加速壮大。云南中宣液态金属主导制定了国标GB/T 43611-2023,2024年正式实施,累计授权专利300余项,2025年企业产值12.54亿元,已向国内外企业稳定供货 。中宣液态金属的镓基配方导热效率提升5-10倍,解决了高功率芯片高温降频的行业痛点。
这其实是两条腿都在跑。石墨烯和液态金属不是淘汰赛,而是各自在散热链条上占据最优生态位:液态金属主攻CPU/GPU裸die级别的热界面,石墨烯接管从导热垫片到散热结构件的面内扩散。
真正的大信号,是热管理正在反向定义芯片架构的上限
过去芯片设计的逻辑很简单:晶体管密度堆上去,性能自然来,散热是封装之后才考虑的后期问题。但在2300W时代,这条逻辑被彻底推翻。三星HBM5的第一步不是优化带宽,而是在20层堆叠中植入散热结构HPB(Heat Path Block),先解决热积聚问题再谈性能提升 。
英特尔18A工艺的核心卖点之一是Parvia背面布线技术,把布线从芯片正面移到背面,直接降低热阻,让功耗下降20%——这正在吸引微软、谷歌等大客户回流。
“热管理决定芯片架构上限”不再是业内自嗨,而是有了实证:如果散不出去热,HBM5堆20层就是自杀;如果背面不能布线,3nm以下制程的漏电问题就无法解决。散热已从“辅助配套”跃升为芯片架构设计的先决条件,这才是英伟达Rubin架构选择金刚石-石墨烯方案的底层逻辑。
综合判断是:高端算力的热管理已进入“材料+架构双轮驱动”阶段,单一材料躺赢的时代结束了,能同时玩转架构设计、材料创新和供应链整合的企业才会拿走最大份额
英伟达选石墨烯不是因为液态金属不好,而是微通道液冷架构需要热界面材料在绝缘性、机械稳定性、面内导热效率上拿出更全面的表现。国产石墨烯产业抓住了这个窗口,在量产规模、国际标准话语权、客户认证上都取得了突破,但液态金属阵营同样在崛起——两者会长期并存。
真正的胜负手在更高的维度:谁能打通“从芯片内部原生散热到系统级液冷再到材料突破”的完整链条,谁就能在3000W时代定规则。散热已不是IT机房的低端话题,它正在成为AI算力迭代的物理底座。