散热设计是高可靠电子设备的重要技术之一。国科环宇建立了基于传导散热技术的自然散热服务器专利体系，研制了金属导冷系列产品。其中，GPU服务器热流密度非常高，是电子设备散热技术最具代表性的挑战，一般采用风冷或液冷散热方式，公司推出的GPU自然散热服务器体现了明显的差异化技术能力。热界面材料是实现自然散热的关键环节之一。
下文来自Laird网络研讨会资料，主要分享了Laird关于大尺寸、高功耗芯片在界面材料应用上的研究及对应产品。这个网络研讨会，更多的是一个产品推介会，但其中讲述了一些针对业内关注的芯片发展趋势、芯片界面材料应用存在的问题及应对措施进行了讲述。
主要包含4大块内容：
1）芯片发展趋势及动态
2）Laird的创新技术
3）性能测试结果
4）创新应用工艺
芯片的容量每2~3年增加2~3倍；封装技术也在不断发展，2.5D已经广泛应用，3D技术也在发展；功耗快速增长，而尺寸却并没有增长这么快；这就导致芯片的功率密度不断上升。
对于65mm×65mm这么大的裸die芯片，功耗可达400~1000W，其Warpage会很大很大。
右下角的柱状图显示了芯片功耗密度的增长，每一代之间增幅很大。（此图上最大的功耗密度显示在25+W/mm²，但实际很多芯片已经远远超过该数值）
我们一般把裸die芯片和散热器之间的界面材料叫TIM1.5；把Lid封装中，die和Lid之间的界面材料叫TIM1，把Lid和散热器之间叫TIM2.
为了减小芯片散热器之间的热阻，一方面我们需要减小BLT，另一方面要使用高导热系数的界面材料。
针对单die芯片来说，其平面度一般是0.025mm，die的尺寸大概在100mm²~400mm²；而现在主流的2.5D封装，因为多die因素，平面度0.1mm，尺寸在1000mm²~3000mm²。也就是尺寸更大、平面度更差。
单板、芯片、散热器随着温度的变化，都会产生一定的形变，其材料属性不同，CTE也不相同，温度变化时的变形量不一致，就产生一些负面影响，对于界面材料而言，就会产生泵出效应，而且尺寸的增大会导致泵出效应愈发明显。
目前，主流应用在大功耗芯片上的界面材料是硅脂，而硅脂泵出情况比较明显，业内通过采用相变材料可以明显减小泵出问题；Laird的新产品IceKap具有更高的粘性，对抗泵出效应能力更强。
IceKap P30000
IceKap典型的几个属性：
1、软化温度高：80~120度
2、对抗泵出效应的能力更强
Laird在一款典型的显卡GPU上做了高低温循环测试，共1000个Cycle。
从测试结果来看，IceKap没有明显的泵出，而两种对比的相变材料均有一定程度的泵出（材料缺失）。
IceKap材料随着循环次数的增多，其温升及热点温度均呈现下降缺失，而相变材料都是上升趋势。
IceKap材料具备连接点修复能力，上图展示了该属性的测试方案
从测试结果可见，IceKap材料经过测试后，热阻保持基本不变，而参照产品则出现了显著的增大。
IceKap材料总结：
1、可用于TIM1.5场景
2、高性能、低热阻
3、很好的对抗泵出效应
4、减少客户TCO
5、无硅油
6、易于返工
7、兼容回流焊
8、连接点修复
从雷达图可见，相对硅脂类产品在很多属性上都有优势，而和相变材料比较，则在对抗泵出效应上有明显优势。
Tpcm7000
再介绍一款产品：相变材料 Tpcm 7000
产品属性上，热导率可以达到7.5W/mK，相比之前产品明显提高。
热导率相对Tpcm 780提升35%
同样，高低温测试，结果显示Icepak空洞率0.085%；对标的两种相变材料空洞率分别是4.716%、1.691%；而Tpcm 7000经过2000个Cycle后，仅0.905%；显示出很好的抗泵出能力。
下一代TIM1.5材料
Larid下一代TIM1.5材料的目标：
1、热导率12~15W/mk
2、热阻0.2℃cm²/W @ 0.1mm
3、可以更高的应用在大尺寸芯片上，抵抗大尺度的形变
4、在2000小时、高温150℃的稳定性更好
TIM1 Print技术
这里讲了关于TIM Print的技术，字面意思就是界面材料印刷技术，是一种低成本、高可靠、高效、高质量的导热材料安装技术。
相对传统的贴装技术，该技术不仅减少了一道工序，还采用自动化技术减小了工人安装中存在的问题。
TIM Print不仅实现了自动化，而且还具备检测能力，确保贴附在芯片上的导热材料满足应用要求。
相对传统的贴装工艺，TIM Print的优点非常明显，自动化、低成本、高效率、高可靠性、易于操作、安装质量高。
总结
总结：
1、芯片封装技术发展趋势：大尺寸、大功耗、高密度
2、CTE不匹配会产生很多问题，其中产生散热问题是其中一个很严重的风险
3、热解决方案不仅仅是解决热量的传递，也必须应对挑战和风险，提供长期、可靠的方案