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石墨烯/碳納米管復合基板量產!AI芯片散熱率突破500W/m

來源: 發布時間:2025-07-04

蘇州納米所開發的石墨烯/碳納米管(G/CNT)復合基板已實現量產,熱導率達526W/mK,較傳統Al?O?基板(28W/mK)提升18倍。這一突破直接解決了AI芯片(如H100)因功耗超400W導致的熱密度過高問題,某頭部服務器廠商采用該基板后,數據中心PUE從1.58降至1.12。

一、材料革新:從“被動散熱”到“主動導熱”

復合基板的重要優勢源于三維導熱網絡的構建:

1. 納米級界面優化:通過等離子體處理使G/CNT與環氧樹脂的界面熱阻降低70%,熱傳導路徑更順暢;

2.梯度結構設計:基板表層CNT含量80%(高導熱),底層石墨烯含量60%(柔韌性),兼顧散熱與抗彎折需求;

3.金屬化工藝突破:采用磁控濺射技術在納米材料表面沉積5μm厚的銅層,附著力達5N/cm,滿足SMT焊接要求。


二、實測數據對比

在某AI訓練服務器中,搭載G/CNT基板的GPU模塊:

指標
傳統基板
復合基板
改善幅度
結溫
92℃
68℃
↓26.1%
頻率穩定性
1.8GHz波動±5%
2.4GHz波動±1%

↑33.3%/波動

↓80%

壽命
3萬小時
10萬小時
↑233%


三、散熱方案重構

某云計算廠商采用“復合基板+微通道液冷”組合方案,實現:

1. 散熱效率提升:熱阻從0.5℃/W降至0.12℃/W,液冷流量需求減少40%;

2. 成本優化:取消傳統方案中的風扇陣列(占服務器成本15%),并降低冷卻液用量;

3. 空間釋放:散熱模組體積縮小60%,服務器算力密度提升至2.5PetaFLOPS/U。


四、采購決策建議

當前G/CNT基板單價約800元/平方分米(傳統基板150元),但全生命周期成本優勢明顯:

1.TCO測算:以1萬臺服務器為例,3年可節省電費1.2億元,超過基板采購溢價(6500萬元);

2. 供應商選擇:優先考慮具備卷對卷生產能力的企業(如常州第六元素),其產能達5000平方米/月,交期較實驗室樣品縮短80%;

3. 測試要點:重點關注熱循環測試(-40℃~125℃,1000次)后的熱導率衰減率(應<5%)。


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