• 數據資料庫
  • 部落格
  • 關於我們
  • 加入我們
  • 產品資訊

鍍金水冷板是什麼?晶片層級散熱技術介紹!

fiisual

2026/4/16

隨著 AI 晶片功耗與資料中心熱密度快速提升,散熱系統的重要性大幅上升,晶片層級散熱逐漸成為關鍵技術。本文聚焦於 TIM 2 材料升級與鍍金水冷板的發展,說明銦金屬導入後帶來的散熱效率提升與化學反應問題,並解析鍍金製程如何成為解決方案。在液冷散熱趨勢與高階製程門檻下,台灣電鍍廠商 (匯鑽科 8431.TW) 有望切入供應鏈,掌握 AI 伺服器散熱升級帶來的新機會。

隨著晶片運算能力與資料中心密度持續提升,散熱系統的重要性亦同步上升。過去散熱產業主要應用於一般伺服器與 PC 的氣冷模組,屬於技術與需求相對成熟的領域;然而在 AI 快速發展下,高功耗晶片與高密度資料中心機櫃逐漸普及,使散熱系統由輔助角色逐漸轉變為 AI 基礎建設中的關鍵環節。

鍍金水冷板技術背景

資料中心散熱系統:系統、機櫃與晶片

資料中心散熱系統可依架構分為系統層級、機櫃層級與晶片層級三個面向。三者雖分工不同,但核心目標一致,即在功耗與熱密度持續提升的環境下,將晶片所產生的熱能有效地由源頭一路導出資料中心。

近年來,資料中心在系統層級與機櫃層級的散熱技術均出現明顯進展。相較之下,晶片層級雖為最貼近熱源的一環,但過去在技術架構上並未出現明顯升級。本篇將介紹的鍍金水冷板技術即屬於晶片散熱技術的一環!

層級說明技術升級
系統層級主要關注整體資料中心或伺服器系統如何將熱排出,其重點在於冷源形式、熱交換架構與整體能效管理。目前多數資料中心採用水對氣散熱架構,但隨資料中心設計規格持續升級,未來將逐步轉向水對水散熱方案,以提升熱能導出效率並降低整體能源消耗。
機櫃層級著重於單一機櫃內部的熱管理與液冷配置,包括水冷板布局、管路設計、分歧管、CDU、快接頭以及整櫃液冷模組的整合。技術升級主要集中於水冷板配置與散熱系統架構的優化;當單顆 GPU 功耗突破 1,000W 後,傳統水冷板面臨散熱瓶頸,因此逐漸升級至微通道冷板架構,增加冷卻液與散熱表面的接觸面積,進一步提升局部熱點的散熱能力。
晶片層級聚焦於晶片表面產生的熱量如何有效傳導至散熱器表面,屬於最貼近熱源、也是整體散熱系統的起點。雖為最貼近熱源的一環,但過去在技術架構上並未出現明顯升級。

晶片層級散熱兩大核心:TIM 1 與 TIM 2

晶片層級散熱目前多以被動式散熱為主,其核心目標是將晶片表面產生的熱能有效傳導至散熱器,再藉由散熱器與空氣或液體的熱交換,進一步將熱能帶出伺服器機櫃。 由於晶片散熱主要依賴熱傳導效率,因此晶片裸晶與封裝蓋之間的熱傳導介面材料 TIM 1(Thermal Interface Material 1, TIM 1),以及封裝蓋與散熱器之間的熱傳導介面材料 TIM 2(Thermal Interface Material 2, TIM 2),為晶片層級散熱的兩個關鍵環節。

晶片級散熱示意圖。

  • TIM 1 通常在半導體封裝製程中完成,封裝後即不再涉及維修或更換需求,因此對材料的要求包括高熱傳導性、長期可靠性及不易翹曲或劣化,同時厚度需極薄,常見材料包括金屬或石墨等高導熱材料。
  • 相較之下,TIM 2 主要負責連接封裝蓋與散熱器,由於散熱器與晶片表面之間存在製程公差,且散熱器本身亦可能出現翹曲,因此需透過 TIM 2 填補間隙,使散熱器與晶片封裝表面能夠緊密接觸;同時考量散熱器可能需要更換,TIM 2 亦需具備良好的可重塑性與可重新填充特性,因此通常採用具高導熱性的複合材料導熱膏。

隨著晶片功耗持續攀升,市場近期開始嘗試在導熱介面材料上進行改良,透過改善晶片與散熱器之間的熱傳效率,以進一步強化整體散熱效能。

TIM 2 導入銦金屬材料,提升散熱效率與介面可塑性

隨著高功率 GPU 與高密度伺服器的散熱需求快速提升,晶片層級散熱中的 TIM 2 開始出現材料升級,以因應更高熱流密度所帶來的散熱挑戰。市場傳出下一代晶片可能採用石墨結合銦金屬的複合材料方案,其主要原因在於石墨具備優異的平面內熱傳導能力,能迅速將局部熱源產生的熱量擴散至整體材料表面;然而,石墨本身缺乏延展與壓縮特性,且介面平整度較難控制,因此難以單獨作為 TIM 2 使用。透過加入具高度延展性的銦金屬,可有效填補散熱器與晶片封裝之間的表面空隙,同時提升垂直方向的熱傳導效率。 根據相關資料顯示,石墨與銦金屬組成的複合材料,其垂直熱傳導率優於純銦片的表現。

至於 TIM 1 的升級幅度則相對有限,主因在於兩者在功能定位上存在本質差異。TIM 1 主要作為封裝內部的固定熱傳導層,結構相對穩定,且因厚度極薄,材料已多採用高導熱金屬或石墨等方案;而 TIM 2 除了承擔熱傳導功能外,亦需補償散熱器端的機械公差與翹曲問題。由於散熱器與晶片封裝表面之間往往存在高度差與變形,TIM 2 必須具備填補間隙的能力,使冷板與封裝表面能夠緊密接觸,因此需要同時滿足高導熱、可塑填縫與可重工等特性。石墨單獨使用難以達成上述需求,而在加入銦金屬後,複合材料便能同時兼顧導熱效率與機械適應性,使其更適合作為 TIM 2 的介面材料。

鍍金水冷板解決銦金屬與銅反應問題

鍍金水冷板示意圖。

然而,雖然導入銦金屬可提升散熱效率並改善介面翹曲問題,但亦衍生出新的挑戰。由於銦金屬與水冷板常用材料銅之間容易發生化學反應,且在高溫環境下反應速率將進一步加快,使 TIM 2 介面與水冷板表面之間可能生成銦銅化合物。此類化合物會導致介面材料出現脆化現象,降低接觸面的密合度,進而使整體熱傳導效率下降。

為解決上述問題,市場提出新的解決方案,即在水冷板與 TIM 2 介面材料的接觸面進行鍍金處理。 由於金的化學性質穩定,不易與其他金屬產生反應,同時具備良好的熱傳導能力,可有效避免銦與銅之間的反應並維持介面穩定性。因此,在水冷板接觸面導入鍍金製程,已成為目前水冷板廠商積極發展的重要技術方向。

台灣機會廠商

鍍金製程技術門檻高,台灣既有電鍍廠商有望切入

儘管鍍金水冷板被視為未來散熱技術的重要發展方向,其核心鍍金製程並不易快速普及。 首先,鍍金製程涉及高毒性化學藥劑,且需直接應用於水冷板表面,對製程控制與良率管理的技術門檻較高。目前部分中國廠商在良率與製程穩定度上仍存在明顯落差,預期相關需求可能逐步轉向具備成熟製造能力的台灣廠商。

而台灣方面對電鍍製程設有嚴格的環保與排放管理規範,若未妥善處理將對環境造成重大影響,因此電鍍相關牌照的申請流程與審查時間均相當冗長。對水冷板廠商而言,若自行建立鍍金產線,不僅需投入大量時間與資本成本,亦需具備相當程度的製程與品質控制能力。基於上述因素,具備既有電鍍技術、環保許可與過往實績的台灣電鍍廠商,有望在此趨勢下切入相關供應鏈。

匯鑽科(8431.TW)

匯鑽科為台灣少數具備金屬表面處理與鍍金量產能力的業者,在 AI 伺服器液冷散熱升級趨勢下,有望切入鍍金水冷板供應鏈,其競爭優勢主要來自以下三點:

  1. 公司具備成熟電鍍製程、環保許可與量產基礎,可在高污染與高監管門檻環境下承接鍍金製程需求。
  2. 公司過往已累積鍍金量產實績,在新一代 AI 液冷供應鏈中具備稀缺性。
  3. 公司於泰國設有生產據點,與主要水冷板供應商奇鋐的設廠地點相同,具備地理位置上的供應鏈協同優勢。

展望 2026 年,匯鑽科有望受惠兩大成長動能:

  1. NVIDIA Rubin 預計自 2H26 起導入鍍金水冷板,將帶動相關表面處理需求開始放量。
  2. 部分 ASIC 業者如 Google TPU 亦逐步採用類似 NVIDIA 的液冷架構,將進一步推升鍍金水冷板在 GPU 與 ASIC 兩大平台的滲透率。

整體而言,匯鑽科雖非傳統散熱模組廠,但憑藉鍍金製程所具備的技術門檻、法規門檻與既有量產實績,在 AI 伺服器液冷升級、TIM 2 材料變革與鍍金水冷板逐漸成為主流的趨勢下,有望透過關鍵製程技術切入相關供應鏈。 隨著 2026 年 GPU 與 ASIC 平台同步推進,匯鑽科可望成為台灣鍍金水冷板供應鏈中具稀缺性的潛在受惠者。

對散熱相關文章有興趣的朋友,也可以參考一下文章:

2026 展望系列文 part 3 - 重點產業 散熱

散熱概念股大解析:從產業技術看出投資價值

Blog Post Ad

其他標籤