当AI无处不在,热管理材料成为电子产业的“隐形基础设施”

AI大爆炸时代
电子产业的热管理挑战与时代命题

　　AI 的渗透正在重塑每一个电子细分领域，也让散热挑战呈指数级放大。无论是主流消费电子、5G 基站，还是数据中心、光伏设备，尽管应用场景各异，但高功率密度、小型化集成带来的散热问题已成为横跨各电子领域的共同挑战。并且，对于数据中心和光伏设备而言，受系统成本与维护成本约束，7×24 小时运行可靠性以及严苛环境适应性，也是产品设计之初就必须考量的关键因素。

　　如今，研发人员需要在设计环节的各个阶段，以及整个产品生命周期里，对热管理予以高度重视。

　　在芯片层面，先进封装使芯片从 2D 向 2.5D、3D 的堆叠架构演进，热量被困在更小的空间内。对于应用于芯片的界面导热材料而言，核心挑战归结为两点：一是材料导热性能，通常需要高导热系数、低热阻，并兼顾二者之间的平衡，实现难度很大；二是“长期可靠性”，大尺寸芯片在反复高低温热循环中会产生不均匀翘曲，对界面材料持续施加应力—— 芯片在高低温热循环中反复变形，对界面材料施加循环应力，传统导热材料面临失效风险。

　　在模组层面，高速光通信模块和可再生能源领域的功率模块均面临严苛的散热挑战。高速光通信模块从 400G 向 800G、1.6T 甚至 3.2T 升级，微小的模块空间内需要实现高效热传导，对材料的导热性能提出极致要求；光伏逆变器的 IGBT、碳化硅功率模块不仅要解决模块内功率器件的散热问题，同时需在户外严苛环境下 7×24 小时运行，并应对极寒、酷热、振动、腐蚀与机械疲劳等多重考验。

　　在设备层面，最迫切的需求来自数据中心。当前，PUE（Power Usage Effectiveness，电源使用效率）已成为数据中心能源效率的核心指标，直观反映冷却、电源损耗、照明及配套基础设施的额外能源消耗量，帮助数据中心运营商精准掌握能源使用效率。根据山西证券发布的《数据中心低 PUE 数据研究》，从典型数据中心的能耗占比来看，制冷系统占比达 40%，在各类能耗中仅次于 IT 设备。

　　进入 AI 时代，一台 AI 服务器的功耗较传统服务器翻倍增长。在这种情况下，传统液冷技术出现换热效率与能耗的双重失配，不仅导致制冷成本非线性激增，更引发散热不均、性能降频和可靠性风险，服务器散热开始转向冷板式和浸没式冷却。更值得关注的是，传统的散热结构设计已逼近物理极限，无论是风冷的风道优化，还是水冷的结构改造，都无法从根本上解决 “高功率密度 + 小型化” 的核心矛盾，材料层面的技术革新，成为电子产业突破热管理瓶颈的唯一破局点。

OEM需求深潜
电子应用全场景的“热设计”博弈

　　从材料供应商的视角来看，客户的需求逻辑正在发生深刻变革。陶氏公司消费品解决方案全球战略市场总监楚敏思敏锐地捕捉到了这一变化，她表示：“过去材料是‘辅材’，客户采购时与材料厂商接触频次低，甚至有时候只需对接代工厂即可。但现在，热管理材料成为制约他们发展的关键材料，能否选择到最合适的导热材料，并且更早地将热管理材料方案结合进产品的设计开发，决定了他们能否更快推出产品抢占市场先机。热管理材料厂商开始被邀请进入客户核心供应商的讨论圈层。”

　　当前，OEM 厂商的散热焦虑具有高度的行业共性，其核心诉求已从 “单纯的导热散热” 升级为 “全生命周期的热管理解决方案”：如何在有限的空间内实现高效的热传导与热耗散，突破设备性能的算力瓶颈？如何保证热管理材料在长期使用中保持性能稳定，抵御高低温循环、振动、腐蚀、老化等多重考验，提升设备的可靠性与使用寿命？如何让热管理方案与产品的整体设计、生产工艺深度融合，实现降本增效，提升产品的市场竞争力？如何让热管理方案兼顾绿色低碳，契合“双碳”目标与行业政策要求？这些共性诉求，成为 OEM 厂商选择热管理材料供应商时的核心考量标准。

　　而在共性之外，电子各细分领域的热管理材料差异化诉求同样鲜明，这种差异化源于各领域的设备特性、应用场景与技术发展阶段，例如：

• AI 数据中心与服务器厂商的核心诉求是超高导热效率与液冷系统适配性，迫切需要低阻、高可靠的界面导热材料与环保、兼容、高效的液冷材料，以应对超高功耗散热需求；
• 先进半导体封装厂商聚焦低应力、低挥发性、高粘接性的导热材料，解决 2.5D/3D 封装、Flip Chip、CoWoS 等先进封装工艺中的芯片翘曲、界面分离等问题，保障芯片长期可靠性；
• 消费电子厂商的核心需求是散热与多功能融合，追求导热、密封、防水、减震、轻薄一体化解决方案，兼顾设备性能与用户体验；
• 可再生能源厂商则需要耐高低温、抗油腐蚀、耐候性强的热管理材料，适配户外严苛工况环境，保障设备全生命周期稳定运行；
• 通信设备厂商的诉求则是高导热率与小型化的平衡，在微小的设备空间内实现高效散热，保障 5G/6G 信号稳定传输。

　　市场需求的变化，也推动热管理材料技术发展呈现两大核心趋势：一是材料体系的多元化与高性能化，从有机硅到碳纳米管，从石墨、石墨烯到复合导热材料，热管理材料体系不断丰富，导热率持续突破，同时材料综合性能持续优化，低阻、低挥发、高可靠成为核心发展方向；二是解决方案的系统化与定制化，单一导热材料已无法满足 OEM 厂商需求，市场需要从芯片级、模组级到系统级的全链路热管理方案，实现导热、密封、保护、粘接、屏蔽的协同发力，同时根据不同领域、不同客户的个性化需求，提供定制化材料与解决方案设计。

　　陶氏公司消费品解决方案电子业务部亚太区技术服务与研发总监李大超博士表示：“更复杂的挑战在于，行业边界正在消融。比如，机器人赛道同时涌入消费电子巨头和传统汽车供应商；汽车厂商以消费电子的速度迭代产品…… 当终端设备设计复杂度提升至一定程度时，单一公司无法解决这一系统性挑战，材料厂商和下游客户联动会更加频繁紧密，这要求材料供应商具备跨行业的技术储备和快速响应能力，以更优质的散热材料助力下游客户打造具备市场竞争力的最新产品设计。”

　　相较于全球其他国家和地区，中国市场的独特之处在于对创新速度的极致追求，一个直观的体现是国内厂商会快速采用新材料开发创新性应用。相比之下，国外市场相对保守，往往由个别头部客户主导技术路线，而后才能逐步形成规模化市场应用。

陶氏公司DOW™ Cooling Science
—— 从材料供应到系统赋能

　　在算力时代的热管理挑战面前，陶氏公司凭借全球领先的材料科学技术、本土化的研发创新能力、全场景的解决方案布局，以及对电子产业各领域需求的深度理解，构建起覆盖电子产业全价值链的热管理材料体系。2025 年 11 月，陶氏公司全球首个 “热管理材料科学实验室（Cooling Science Studio）” 在上海陶氏中心揭幕；2026 年 3 月，增设汽车智能化平台（Mobility Intelligence Lab）。该实验室的正式启用，标志着陶氏公司在热管理材料领域迈出关键一步。

　　依托 Cooling Science Studio，陶氏打造了独有的 “DOW™ Cooling Science” 热管理材料科学平台，将材料研发、应用测试、客户共创、工艺优化深度融合，为半导体先进封装、AI 数据中心与服务器、通信与光模块、消费电子、可再生能源、汽车智能化与具身智能等领域，提供定制化、系统化、全生命周期的热管理解决方案，彰显出陶氏公司在热管理材料领域的技术广度与深度。

　　综合而言，DOW™ Cooling Science支持了一个全新的商业合作模式——陶氏公司的团队与客户在产品设计研发的早期就进行共创，将材料方案嵌入热设计前端，帮助客户加速产品的研发和生产。依托陶氏热管理材料科学实验室，可以将材料验证前移到设计阶段，帮助客户在设计早期就完成材料筛选和方案优化，减少后期反复修改；加快从“想法”到“样件”的转化速度，压缩整体开发周期。此外，相比单一的材料测试，陶氏公司更强调“材料+结构+工艺”的系统验证，帮助客户一次性解决多个问题，降低系统级试错成本。

　　从材料本身来讲，陶氏公司也拥有品类丰富、应用广泛的热管理产品矩阵，且针对不同应用领域的特有热管理需求不断推陈出新，让各个前沿领域都能找到适配的冷却解决方案。例如在今年慕尼黑上海电子生产设备展（productronica China）期间，陶氏公司就针对上述领域展出了数十款创新材料解决方案，体现出该公司在导热冷却、界面粘接、密封保护等方面的核心优势。

面向数据中心冷却领域

• DOWFROST™ LC 25 冷板冷却液面向当前渗透率最高的冷板式液冷架构，聚焦解决铜基微通道在高流速、长周期运行下的流动腐蚀问题。随着冷板设计从折叠式向 3D 微通道持续演进，管路尺寸不断收窄，哪怕极其轻微的腐蚀或沉积，都会迅速推升流阻、削弱换热效率，甚至影响系统稳定性。DOWFROST™ LC 25 通过针对性的抑制体系，在保障高效换热的同时，显著延缓材料劣化和性能衰减，实现更长的使用寿命和更低的全生命周期维护成本。
• 另一款DOWSIL™ ICL-1100浸没冷却液则面向更长远的未来，闪点高于200°C，以高安全性和优异热传导性能，实现将服务器整机浸没入液体运行的极致散热应用场景。

面向数据中心电源和 AI 服务器热管理应用

• DOWSIL™ TC-5960 导热硅脂，具备 6.0W/m・K 导热系数及 0.04℃・cm²/W 超低热阻，优异抗泵出性能适配裸芯片界面散热；
• DOWSIL™ TC-5888 导热硅脂，拥有 5.2W/m・K 导热率，界面厚度可达 0.02mm，无溶剂配方可替代传统热垫片；
• DOWSIL™ TC-3080 导热凝胶，以 7.0W/m・K 导热系数和高温高湿稳定性，为服务器长期高负载运行保驾护航；
• DOWSIL™ TC-7006 导热泥拥有7.5 W/m·K高导热率，支持单组份室温储存，兼具易重工和优异抗垂流特性，适配印刷和点胶工艺，完美替代传统导热垫片。

面向 400G/800G/1.6T 光模块导热应用

• DOWSIL™ TC-3065 导热凝胶，以 6.5W/m・K 导热率及极低小分子挥发物含量，保障高速光模块稳定传输；
• DOWSIL™ TC-3120 导热凝胶，凭借 12W/m・K 卓越导热性能和极低挥发物特性，进一步提升光模块运行性能。

面向智能手机、智能穿戴、无人机等消费电子领域

• DOWSIL™ TC-3035 S 导热凝胶，具备 4.0W/m・K 导热系数，超柔软特性有助于应力释放与减震，在高温高湿、冷热冲击等恶劣环境下保持长期传热可靠性；
• DOWSIL™ TC-3076导热凝胶拥有7.0 W/m·K导热系数，作为一款室温可固化、超低BLT的导热凝胶，其最小BLT<50μm，且易于返修，这为功率芯片与存储模块提供了可靠应力释放和优异传热。

面向先进半导体封装

• TIM 1 高效导热材料和芯片封装胶粘剂，主打中高导热率与低热阻，良好粘附性可兼容其他封装材料，其中 DOWSIL™ ME-1603 导热胶粘剂导热率约 3W/m・K，超低挥发性适用于芯片散热与散热盖粘合；
• 创新有机硅热熔技术，凭借卓越应力释放能力降低封装体翘曲，对多种基材具备牢固粘接强度，DOWSIL™ SHF-7300S300T 有机硅热熔薄膜可利用真空压合技术实现大面积压模应用；
• 完整微机电系统（MEMS）封装方案，涵盖丰富有机硅产品选择，符合严苛环保法规要求，DOWSIL™ ME-1445 胶粘剂作为无溶剂型高模量方案，适用于传感器芯片粘接与外盖贴合；
• 用于 QFN 胶带的有机硅粘合剂，专为芯片封装制程设计，在电子器件高温制程中提供可靠的保护、固定与遮蔽，确保精密工艺稳定运行。

　　李大超博士强调：“陶氏公司不仅是材料供应商，更是为各行业提供热管理一站式解决方案的合作伙伴。上海 Cooling Science Studio 的成立，打造了在中国市场与客户共创的平台，其有三大核心价值：一是为客户提供具备差异化竞争优势的创新方案，以先进封装为例，陶氏不只是关注导热，而是提供覆盖导热、粘接、应力释放及环保合规的完整解决方案；二是为客户提供创新融合的系统化视角，通过整合陶氏在电子行业、热管理领域的全系列解决方案，赋能客户创新；三是共同提升陶氏与客户的研发速度，通过在芯片、模组和设备端与客户开展早期合作，与客户共同成长。”

　　楚敏思进一步表示：“中国的产业链非常完整，我们的材料研发出来后能直接送到客户实验室验证，再送至工厂前线组装，效率极高；我们在中国研发的产品，不仅服务中国市场，还辐射全球市场，中国已成为陶氏公司热管理材料重要的创新中心。”

未来图景 ——
材料赋能，让 AI“冷静”前行

　　当 AI 成为电子产业的核心驱动力，当算力密度、功率密度、小型化成为技术突破的核心指标，热管理不再是单一的材料问题，散热能力决定了性能的边界。而且，热管理的创新与 AI 技术一样永无止境。以数据中心散热为例，从风冷到液冷的趋势已十分明确，但冷板式和浸没式技术仍在并行发展，需要设备厂商和像陶氏这样的材料科学公司携手探索高效散热技术的性能边界。

　　陶氏公司此次重磅发布DOW™ Cooling Science，这不是一次性的投资，而是一项持续深化的战略，让热管理材料科技成为算力时代电子产业不可或缺的 “隐形基础设施”。