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芯片散热选型指南
2026-09-08 群崴电子
在芯片散热领域,TIM1、TIM1.5、TIM2是高频专业名词,不少从业者容易混淆,选错材料会直接造成散热失效、器件损坏。三者核心差异为安装位置不同,进而带来性能要求、选材方向的巨大区别。下文通俗拆解三类散热界面材料,帮你快速掌握选型要点。


一、基础认知:什么是TIM?
      
TIM全称Thermal Interface Material,即散热界面材料,也被称作“导热中间人”。芯片运行会持续产热,发热芯片与散热器、冷板等散热部件之间,肉眼看似平 整,微观下却布满缝隙,缝隙中的空气导热能力极差,会严重阻碍热量传递。
TIM的核心作用:填补界面微观缝隙、排走空气、降低界面热阻,让热量高效 从芯片传导至散热结构,杜绝芯片过热降频、烧毁等问题。TIM1、TIM1.5、 TIM2都属于TIM大类,依据安装位置划分,各司其职。


二、核心区分:TIM1/TIM1.5/TIM2详解


  • TIM1|芯片核心的第一道导热屏障

    全称:一级导热界面材料
    安装位置:裸芯片(Die)↔芯片集成散热盖(IHS/Lid),是芯片核心向外导热的第一层结构。
    典型应用:高算力封装芯片,如AI GPU、高端CPU、FPGA(昇腾、高性能 算力卡等)。

    性能 & 选材要求

    此处热流密度极高(常规≥100W/cm²,高端芯片可达1000W/cm²),要求最为严苛:

    • 导热系数:≥15W/m·K,高端场景常用铟片、焊锡(导热系数最高可达       86W/m·K);

    • 核心标准:极致低热阻、耐高温、长期工作稳定性强,材料需与芯片、顶盖兼容匹配。

配图参考:带顶盖芯片内部剖面图 [1]

  • TIM1.5|无盖芯片的直接导热桥梁
    TIM1.5是特殊品类,仅应用于无顶盖(Lidless)封装芯片。
    安装位置:裸芯片(Die)↔外部散热器/均热板/冷板,跳过芯片顶盖环节,芯片核心直接对接外部散热系统。

    典型应用

    手机SoC、无盖封装高端笔记本GPU、人形机器人主控、AI加速器等。

    性能&选材要求

    热流密度仅次于TIM1,区间为50–500W/cm²:
    • 导热系数:5–20W/m·K,主流选用镓基液态金属、高导热相变材料、石墨烯复合材料;

    • 核心标准:低界面热阻、适配裸芯片不规则表面,同时兼顾设备返修、可拆卸  需求。

配图参考:无顶盖芯片散热结构示意图 [2]


  • TIM2|系统级散热传递纽带

    全称:二级导热界面材料

    安装位置:芯片集成散热盖(IHS)↔外部散热器,是芯片热量传导至终端散热系统的“最后一环”。

    典型应用

    所有带顶盖的芯片设备,如台式机/服务器CPU、工业控制器、车载电子、常规笔记本硬件等。
    性能 & 选材要求
    热量经过顶盖扩散后,热流密度大幅下降(常规<50W/cm²),要求相对宽松,更侧重实用性:
    • 导热系数:主流2–6W/m·K,高端产品可达8–12W/m·K,常用导热硅脂、导热垫片、相变材料、导热凝胶;

    • 核心标准:电绝缘(防短路)、压缩性佳、抗泵出(长期使用不流失)、安装便捷、可重复使用。


三、核心参数对比表(收藏备用)

类型

安装位置

热流密度

导热系数

核心侧重

典型应用

TIM1

裸芯片→集成散热盖(IHS)

极高(≥100 W/cm²)

≥15 W/m·K(高端 86 W/m·K)

极低热阻、高可靠性

AI GPU、高端 CPU、FPGA

TIM1.5

裸芯片→外部散热器(无顶盖)

高(50–500 W/cm²)

5–20 W/m·K

低阻、适配裸晶、可返修

手机SoC、无盖 GPU、机器人主控

TIM2

集成散热盖(IHS)→外部散热器

中低(<50 W/cm²)

1–12 W/m·K(主流 2–6 W/m·K)

安装便捷、绝缘、可复用

PC/服务器、工业、车载电子

注:热流密度单位W/cm²,导热系数单位W/m·K。


四、选型避坑:3条核心原则


掌握以下规则,从根源避免选型错误:

  1. 看芯片封装:带集成散热盖,搭配TIM1+TIM2;无顶盖封装,直接选用TIM1.5。
  2. 看热流密度:芯片功率、热流密度越高,优先选择导热系数更高的材料;高功率首选焊锡、液态金属,中低功率可选导热硅脂、导热垫片。
  3. 看使用场景:消费级DIY装机优先高性价比导热硅脂;工业/服务器设备优先
    高稳定相变材料、导热凝胶;需要频繁检修返修的设备,选用可拆卸、可重复使用的导热垫片、凝胶。

五、全文总结


三类材料的选择逻辑万变不离其宗:安装位置决定性能需求

✅TIM1:芯片核心→顶盖,主打极致导热,适配超高热流场景;
✅TIM1.5:裸芯片直接对接散热器,主打低阻适配、方便返修,专属无盖芯片;
✅TIM2:顶盖→外置散热器,主打实用便捷、绝缘稳定,通用绝大多数带顶盖设备。

三者组成芯片完整散热链路,按需选对导热材料,才能保障芯片稳定运行,规避散热故障。


六、行业实操经验


undefinedTIM1.5层级要求界面材料具备较高的导热率与极低的界面厚度。由重庆群崴电子材料有限公司研发生产的镓基液态金属,由无毒性金属镓、铟、锡、锌、银等加工而成;该产品在常温下呈液态,拥有超高导热系数,约为高端硅脂的5-10倍。完美适配这一层级。并且,依托液态金属特有的低界面热阻特性与高流动性,它能紧密贴合裸芯片表面的微观凹凸与不平整,最大限度消除因填充不充分产生的接触热阻。在去除IHS(集成散热盖)的高性能场景下(如AI芯片、高端显卡),液态金属直接连接芯片与冷板,能以微米级的厚度将热阻降至极限,应对千瓦级热流密度挑战。此外,还可广泛服务于大功率电力电子/储能功率模块散热。目前,该系列产品已全面通过欧盟RoHS环保标准认证,兼具高性能与绿色安全性。


收藏这篇文章,下次选型时对照着看,再也不用被TIM1、TIM1.5、TIM2搞晕啦!如果有具体选型需求,也可以在评论区留言,一起交流~


配图参考:
1.热界面材料TIM1:芯片到散热盖的第一道关键导热通道-粉体圈2026-01-27
2.数通行业高功率器件散热设计新选择-中国热设计网2023-05-08