在浸没式液冷场景中，TIM导热界面材料是选PCM相变化材料还是液态金属材料
随着数据中心、人工智能等行业飞速发展，芯片算力持续演进，高密高功耗成为新常态。传统风冷散热模式已经达到极限，浸没式液冷这种高效低能耗的散热方式，受到越来越多的关注。浸没式液冷主要分为单相式和两相式，单相式中热量随着浸没液循环被交换出去；两相式中热量由浸没液相变蒸发散发出去，浸没液冷凝后循环使用。
简单理解，浸没式液冷就是将发热的器件浸泡在浸没液中，热量看似可以直接从热源传递给浸没液，但实际却并不乐观，存在以下两点问题：1、浸没液都是有机物，自身导热率只有0.2~0.3W/mK，比热容也较小，运行中温度会保持在40摄氏度左右。2、热源面积较小，热流密度较大，热量释放比较集中。因此，在较大功率密度的芯片上，仅靠浸没液的循环难以获得理想散热效果，芯片的温度难以快速释放。以均热板和热沉将热量先从芯片端散发出去，是当前浸没式液冷中热设计普遍采用的方式，因此也就仍然需要热界面材料。
浸没式液冷场景对热界面材料有哪些要求
无论是单相式还是两相式浸没式液冷，场景中都会有加热、机械力和有机溶剂溶解等作用，对散热系统存在潜在的破坏风险。因此热界面材料至少要具备如下特点：高导热系数、低热阻、高热稳定性、抗机械冲刷、抗有机溶解侵蚀溶解。
导热粉体填充的聚合物基热界面材料仍然是市场上的主流，主要成分一般包括导热粉体、线性液态聚合物及小分子修饰剂。如果按照线性聚合物的交联程度由低到高的差异，可将其分为导热脂（不交联）、导热凝胶（低交联）、PCM相变化材料（低交联）和垫片（高交联）。结合浸没式液冷的要求我们不难发现，不交联的导热脂和低交联的导热凝胶及PCM相变化，抗机械冲刷和抗有机侵蚀的能力较差，而垫片的热阻一般较高、厚度较大。
近些年，液态金属类导热界面材料逐步引起人们的重视，它不含任何有机成分，具有导热率高、熔点低、零挥发、热阻低的特性，已经在多个高功率商品中被用作热界面材料。尤其，泰吉诺最近研发了多款液态金属片，热性能和机械性能优异。我们通过对比实验，为浸没式液冷的热界面材料的选型提供参考。
材料在冷却液中的可靠性对比实验
我们详细对比了硅脂、PCM相变化材料和液态金属片，相同实验条件下在合成油和氟化液中的外观变化。在合成油和氟化液环境中，将三种材料夹在两块玻璃板中间，叠加机械搅拌和加热两种加速老化条件，模拟真实场景中导热界面材料的形态变化。
材料在合成油中的可靠性对比
材料在氟化液中的可靠性对比
在合成油中，48小时后，硅脂内部出现大量的空洞。PCM相变化材料也有明显的溶解。在氟化液中，空洞现象明显抑制，但仍能发现有空洞的出现。这两种现象的差异主要由浸没液的理化性质差异造成，氟化液的极性更低、对有机物的溶解和溶胀作用更弱，但仍不能完全避免有机侵蚀作用的发生。 而液态金属片在合成油和氟化液中经过更长时间的观察，没有任何变化。 以上对比实验验证了液态金属片的抗机械冲刷、抗有机侵蚀能力，为浸没式液冷场景中，热界面材料的选型提供了有利的参考。泰吉诺研发生产液态金属片，具有优异的机械性能和热性能。
泰吉诺液态金属材料Fill-LM SP8000
泰吉诺液态金属材料Fill-LM SP8000是一款高可靠铟基合金导热片，该产品专为高热流密度功率器件设计，物化性能稳定，能够长期在高温环境中正常工作。固体片材操作简单易于施工，可直接作为垫片使用以满足不同的应用环境。针对固态金属片延展性差、与上下界面硬接触无法充分填充微小间隙的问题，Fill-LM SP8000基于独特的配方、工艺，借助表面花纹使压缩率大于40%，可充分填充界面之间的毛细微孔，大大降低了接触热阻。
产品特点
极高导热系数、极低热阻
高触变性，压缩率>40%
高可靠性，无腐蚀、溢出等问题
安全环保，不易挥发
耐高温，远高于现有热界面材料
兼容所有冷却液
典型应用
服务器、液冷数据中心散热
CPU、GPU处理器等芯片组
测试分拣
光模块
航天、军工雷达TR组件等
LED、激光器等光学器件
近年来浸没式液冷逐渐步入应用阶段，快速拥抱这一新技术的过程中，仍面临不少阻碍和挑战。泰吉诺持续关注行业“热点”和“痛点”，立足应用需求提供创新解决方案。液态金属材料Fill-LM SP8000以其高可靠、低接触热阻、兼容所有冷却液等关键性能为浸没式液冷场景带来了高性能导热解决方案，已逐渐在液冷场景量产应用。未来，泰吉诺也将继续投身液态金属产品研发，以更为丰富的高质量产品矩阵满足增长的散热需求。
