随着半导体产业持续迭代升级,业内工程师愈发清晰地认识到:决定下一代算力上限的,已不再仅仅是光刻机精度与晶体管微缩工艺,长期被低估的关键材料,正成为引领下一轮技术突破的核心变量。

3月25日,2026慕尼黑上海电子生产设备展在上海新国际博览中心正式开幕。作为电子制造领域的重要风向标,本届展会展览面积近十万平方米,汇聚逾千家参展商,覆盖半导体、新能源与智能制造全产业链。在这场年度行业盛会上,材料科学公司陶氏亮相W1.1552展位,围绕“AI数智时代”的产业升级需求发布了其贯穿技术布局的战略平台——DOW™ Cooling Science热管理材料科学平台。

展台上,从导热凝胶、导热硅脂、浸没式冷却液到先进封装材料,数十款有机硅产品构建起一条贯穿“芯片—封装—系统—终端应用(数据中心、消费电子、智能汽车、具身智能等)”的完整材料解决方案路径,也勾勒出热管理从局部优化走向系统工程的演进趋势。

“当硬件设计逼近物理极限,材料性能的跃迁,将成为打开产业升级空间的关键钥匙之一。”陶氏公司消费品解决方案全球战略市场总监楚敏思在展会期间表示,依托深厚的有机硅技术积累,陶氏正致力于在设计自由度、长期可靠性与可持续性之间寻找最优解,以材料创新回应AI时代的核心挑战。

从配角到卡脖子变量

过去,热管理材料是电子产品设计链条末端的辅助材料之一,采购部门一纸询价单、代工厂直接跟进就能解决,如今,它正以越来越高的权重进入核心供应商的讨论圈。

这一转变背后,是AI算力需求的爆发式跃升。

根据IDC统计预测,全球AI服务器市场规模将从2022年的195亿美元增长至2026年的347亿美元,复合年增长率达17.3%,同时,算力密度的持续攀升也让散热问题愈发严重,以英伟达GB200 NVL72系统为例,单柜热设计功耗已高达130kW至140kW,远超传统气冷系统的处理极限。

面对这一背景,陶氏公司在展会上重磅发布了DOW™ Cooling Science热管理材料科学平台。楚敏思在交流中表示:“原来热管理材料通常被看作辅材,但如今却被纳入许多客户的核心供应商之中,可以说,热管理材料已经成为制约AI算力发展的关键材料之一了。”

这种地位的转变不只体现在供应链关系上,更深层的影响在于研发制造节奏。楚敏思在交流中回忆,过去的合作模式是客户提需求,供应商再开发材料,从研发到交付周期漫长;而现在,“能不能在行业里率先推出最高能效方案,热管理材料成为了重要因素之一”。与客户早期共创、嵌入热设计前端,成为陶氏在新格局下的基本竞争逻辑,也是DOW™ Cooling Science平台支持下的全新合作模式。

液冷赛道:全技术路线卡位

如果说热管理材料需求的爆发,是这个时代少数确定性的趋势之一,那么液冷,正成为数据中心迈向下一阶段的关键路径。工信部数据显示,采用液冷技术的数据中心,PUE可降至1.1以下,相比传统风冷系统可实现20%至30%的能耗降低。

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在交流中谈到,越来越多的新建数据中心项目需要满足政府设定的PUE门槛,这直接影响着业主的技术路线选择——从风冷到液冷,乃至浸没式冷却。

围绕这一趋势,陶氏在展会上呈现了两款各有侧重的冷却液产品。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。

值得关注的是,陶氏并不回避技术路线之争的复杂性,楚敏思强调,业界对液冷还没有确定的答案,而陶氏会从材料上完全配合,准备了多种方案以供客户选择。这种全天候待命的策略,恰恰是材料供应商在技术路线未定局时最有价值的竞争姿态。

热界面材料:毫米之间的关键战场

如果说冷却液决定的是数据中心级别的宏观散热效率,那么热界面材料(TIM)的战场则更为精微,它在芯片与散热盖之间那层薄如蝉翼的空间内,决定着算力系统能否持续稳定地跑满性能。

现代芯片的封装把越来越多的芯片堆叠进越来越小的空间,带来惊人的性能提升,也带来了热管理的全新挑战。

李大超博士将TIM的核心挑战精准地归结为两点: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,“问题不仅在于材料的初始热性能,而更在于经过成千上万次热循环之后,它的导热性能是否稳定,TIM材料有没有出现泵出现象”。

围绕这一痛点,陶氏此次集中展示了DOWSIL™ TC-5xxx系列导热硅脂和DOWSIL™ TC-3xxx系列导热凝胶:DOWSIL™ TC-5960导热硅脂以6.0 W/m·K的导热系数和0.04°C·cm²/W的超低热阻,配合优异的抗泵出性能,直面裸芯片级界面散热的苛刻工况;DOWSIL™ TC-5888则将界面厚度压至0.02mm,通过无溶剂配方切入传统热垫片的替代市场。在消费电子和可穿戴设备侧,DOWSIL™ TC-3035 S和DOWSIL™ TC-3076导热凝胶以超低BLT和柔性应力释放设计,应对AR/VR眼镜、折叠手机等极致紧凑设计场景的散热需求。

光模块是另一个陶氏着力投入的细分市场。随着数据中心内部传输规格从400G攀升至800G、1.6T乃至将来的3.2T、6.4T,光模块的功耗密度急剧上升。DOWSIL™ TC-3065和DOWSIL™ TC-3120两款导热凝胶正是为此专门设计,导热率分别达6.5 W/m·K和12 W/m·K,且均以极低挥发物含量保障光学信号传输的长期稳定性。

先进封装:材料跟上设计变革的速度

热管理材料的换代挑战,在先进封装领域更为集中。

当封装架构从2D走向2.5D再走向3D,芯片制程从7纳米演进到1.5纳米,每一次设计迭代都意味着原有材料方案可能需要从头验证。楚敏思直言,三五年前先进封装只是概念,大家仍用传统Wire Bond形式封装,但现在2.5D、3D先进封装已有大量实际应用——“这样不同的半导体技术对我们导热材料提出了很多新的需求,因为原来设计不一样,产品也要完全不同的设计”。

陶氏针对先进封装场景带来了多元化的材料组合。DOWSIL™ SHF-7300S300T有机硅热熔薄膜以极低应力释放能力降低封装体翘曲,通过真空压合实现大面积压模应用;DOWSIL™ ME-1603导热粘接胶以约3 W/m·K的导热率和超低挥发性,适用于芯片与散热盖之间的粘接;DOWSIL™ ME-1445胶粘剂则作为无溶剂型高模量方案,专为MEMS传感器芯片粘接和外盖贴合提供长期可靠的密封保护。

此外,本届展会上陶氏展示了与合作伙伴Carbice共创的碳纳米管热界面材料,作为突破传统有机硅性能边界的新型方案亮相。“创新材料层出不穷,我们在市场上每个月都会发现有新的材料出现,热管理材料已经远远不止有机硅这一种了。”楚敏思表示。

跨界融合中的系统视角

在交流中,李大超博士和楚敏思反复强调的一个词是“系统”。在他们的描述中,单一材料性能的堆叠早已不是核心竞争力,真正的壁垒在于能否提供一套在真实工况下经过验证的完整解决方案——从材料开发到应用研究,从热设计仿真到生产工艺匹配,环环相扣。

这一系统视角在新兴应用领域尤为重要。汽车智能化加速,EV厂商以消费电子的速度迭代汽车产品,让原本以三到五年为研发周期的汽车材料体系面临颠覆。消费电子的极致散热方案开始向汽车域控制器迁移,汽车级的长期可靠性标准也开始渗透进消费电子设计。

具身智能的兴起更制造了全新的交叉地带。一个机器人关节里,同时集成了驱动电机的动力散热、关节运动需要的应力管理、控制芯片所需的导热保护,还有整体结构的密封防护——这四件事原本分属不同行业的不同材料体系,如今要在一个拳头大小的空间里同时解决。

“要动能动,停能停,还要有好的控制,把这三方面的能力集成在一个关节里,不能只靠散热,还有应力、柔性、长期耐久性,这是有机硅材料体系化价值的体现。”李大超博士谈到。

针对可再生能源基础设施,陶氏此次还重点展示了面向IGBT/SiC功率模块保护的四款核心产品,包括耐高温且具备自粘结特性的DOWSIL™ EG-4175有机硅凝胶、主打抗硫腐蚀并兼具高可靠性的DOWSIL™ EG-4180AS有机硅凝胶、单组分粘接剂DOWSIL™ EA-7158和双组分粘接密封胶DOWSIL™ EA-3939,完整覆盖逆变器从保护到密封的全域需求。

中国研发:从“引进”到“输出”

此次展会,陶氏另一个引人关注的动作,是面向外界展示其于去年底在上海落成的Cooling Science Studio热管理材料科学实验室。

选择上海而非美国本部率先建立这一实验室,显然经过了深思熟虑。楚敏思指出,中国电子产业链的完整性是无可替代的优势:客户的研发在这里,工厂在这里,从材料研发到实验室验证再到生产线落地,整条链路可以在同一个城市甚至同一个工业园内走完,效率是其他地区难以复制的。“在这样的完整产业链中,中国速度体现出来了。”

更深刻的变化发生在研发体系的方向上。以往跨国公司的惯常路径是把全球技术成果引进中国本地化,而现在陶氏的电子材料研发,包括从前期立项到最终产品化,正在以中国团队为主导推进,并进一步辐射全球。楚敏思将这一转变概括为:“以前是in China for China,现在是in China for Global,地位已经完全不一样了。”

李大超博士进一步描述了这种逻辑的驱动力:新一代产品往往在中国电子行业的快速发展中首先完成验证,因为这里有最快的客户需求、最完整的产业配套,以及最高密度的研发迭代压力。技术从这里出发,再向全球其他地区扩展——“这个方向确实在某种程度上逆转了”。

算力的边界,正在越来越多地被材料科学重新划定。有分析认为,2026年AI对数据中心的改造已不再是升级,而是重建——重建算力单位、重建散热哲学、重建能源逻辑。

陶氏这次在慕展上的亮相,不仅是DOW™ Cooling Science这一概念、平台、创新合作模式的发布,也是一家材料科学公司对这场重建的公开表态:从每一克导热硅脂、每一毫米界面厚度出发,参与定义这个算力时代的物理上限。