2026.10.10 | AC | Thermal | Graphene TIM Inflection for AI Chips

摘要

①“石墨烯TIM产业化拐点”从产业话题成为市场关注焦点，AI算力散热从“风冷→液冷→新型界面材料”的升级链条正把上游材料推到台前。②单颗GPU功耗从约400W升至1400W，传统高分子基与金属基TIM难以同时满足“高导热、低热阻、低应力、高回弹”，以垂直取向石墨烯为代表的碳基TIM窗口打开。③全球TIM市场2024年约20.12亿美元，预测2031年向41亿美元以上迈进，石墨烯垫片是结构性增速最快的细分[8][9][10]。④鸿富诚9月29日创业板上市，国内散热材料上市公司2025年收入与利润双升、2026年上半年延续高增，订单能见度已到2026年。⑤激光落点：石墨烯散热膜/TIM制造中的激光切割（UV皮秒精度±5μm）、防分层防短路工艺、均温板激光焊接，是国产激光设备的确定性增量。

一、是什么把石墨烯TIM推上风口？

2026年9月的最后一周，散热材料赛道发生了两件标志性事件。

第一件，9月29日，深圳市鸿富诚新材料股份有限公司在深交所挂牌上市，其中3.40亿元投向先进电子功能材料基地建设（新增石墨烯导热垫片产能3.6万平方米、金属基导热材料产能1万平方米），2.30亿元投向研发中心攻坚液态金属与超高导热材料。这家最核心的“卖点“”不是传统导热硅脂，而是垂直取向石墨烯导热垫片——130W/m·K的纵向导热系数、0.04-0.06℃·cm²/W的热阻，已批量供应全球头部AI芯片客户，并实现TIM1（芯片与散热盖之间的一级热界面）小批量供货突破[1][2 ]。

第二件，9月27日，国金证券在研报中指出石墨烯TIM将是下一代散热材料迎来产业化拐点，核心逻辑是：AI算力建设持续拉动芯片散热需求升级，单颗GPU功耗由400W提升至1400W，TIM成为保障高功率芯片性能与可靠性的关键材料，碳基路线有望开启国产突围窗口[3]。

AI服务器单机价值量最高的环节是GPU、HBM与交换芯片，但决定整机长期可靠性的，恰恰是散热——而TIM，是这个卡点里最直接、也最容易被忽视的一环。

热界面材料（TIM）是连接芯片与散热器的关键一层。芯片、封装盖板和散热器的表面存在细微起伏，装配后仍会留下空气间隙，阻碍热量向外传递。TIM填充这些间隙，让热量更顺畅地从芯片传至散热器或液冷冷板。[3]

数据来源：国金证券-填充TIM前后器件界面接触的微观示意图

二、为什么传统TIM触顶？

TIM（热界面材料）的作用，是填充芯片与散热器（或散热盖、均热板）之间的微观缝隙，把热量“接力”传导出去。芯片越热、功率密度越高，TIM的性能就越关键[3]。

传统TIM分两大类：

①高分子基复合材料：导热硅脂、导热凝胶、导热胶、导热垫、相变材料。优点是工艺成熟、成本低、可压缩；缺点是导热系数天花板低（常规硅脂3-8W/m·K，高端10-15W/m·K），且硅脂存在泵出、老化、挥发问题，高功率密度下性能衰减快。

②金属基材料：低熔点焊料（如铟片）、液态金属。导热系数高（铟片约80W/m·K），但应力大、工艺窗口窄、液态金属有腐蚀与流动风险，规模化应用门槛高。

传统高分子基与金属基TIM难以同时满足“高导热、低热阻、低应力、高回弹”的综合要求[3]。高功率大尺寸芯片带来的翘曲形变，让“既要导得好、又要贴得牢、还要不损伤芯片”成了三重悖论——这正是石墨烯的机会。

石墨烯面内导热系数理论值高达5000W/m·K，即使宏观块体材料也能做到数百W/m·K级别。但难点在于：石墨烯本身是各向异性的，面内导热强、垂直方向导热弱，而TIM恰恰需要“垂直导热”。解决的路径就是垂直取向技术——让石墨烯片层垂直有序排列，把导热通路“竖起来”[1][3]。鸿富诚的量产数据是这项技术从实验室走向产线的直接证据。

三、全球TIM多大，石墨烯能切走哪块？

全球TIM市场目前没有单一权威口径，各家机构数字差异较大：

①QY Research：全球TIM市场2024年约20.12亿美元，预计2031年增至41.48亿美元，2025-2031年CAGR约10.7%；

②The Business Research Company：2025年30.9亿美元，2026年34.4亿美元，CAGR 11.1%[10]；

③Future Market Insights：2026年38亿美元，2036年62亿美元，CAGR 5.1%[8]；

④Roots Analysis：2026年44亿美元，2040年131.6亿美元，CAGR 8.14%[9]。

口径差异主要来自“TIM”的定义边界（是否含导热胶带、石墨膜、均温板等）。取中间偏保守的口径：全球TIM市场2026年在30-45亿美元之间、2031年向40-60亿美元迈进，增速中枢10%左右，这个判断在主流机构间分歧不大[8][9][1 0]。

从产品结构看，导热垫片和导热硅脂是最大两块：Future Market Insights口径下，导热垫片占38.6%、导热硅脂占28.4%、导热胶带17.9%、相变材料10.3%[8]。导热垫片在AI服务器、GPU散热场景渗透率提升最快——而石墨烯导热垫片，正是要在这个最大的细分里做“材料升级”。

数据来源：QY Research、TBRC、Future Market Insights、Roots Analysis、Research Nester-全球热界面材料（TIM）市场

数据来源：Future Market Insights-全球TIM市场产品类型结构（2026年）

数据来源：Roots Analysis-全球热界面材料市场规模预计将从2026年至2040年预测

四、垂直取向石墨烯凭什么做到130W/m·K？

石墨烯TIM目前有三条主流技术路线：

· 垂直取向石墨烯导热垫片（鸿富诚为代表）：通过创新取向工艺让石墨烯片层垂直有序排列，纵向导热系数最高130W/m·K、热阻低于0.06℃·cm²/W，且保留优异的压缩回弹性，可适应高功率大尺寸芯片的翘曲形变[1][3]；

· 石墨烯复合硅脂/凝胶：在传统硅脂中掺入石墨烯填料，导热系数比纯硅脂提升明显，但受限于填料分散与界面热阻，天花板仍低于取向垫片；

· 石墨烯导热膜（面内导热为主）：用于手机等消费电子的均热扩散，主攻面内导热，与TIM的垂直导热需求是两回事，但同属“碳基散热”大框架。

垂直取向垫片之所以在2026年迎来“拐点”，国金证券总结了三个产业化条件成熟：一是纵向导热性能达标（130W/m·K已能覆盖高功率场景需求）；二是柔软回弹与界面适配能力解决（贴合度和应力吸收）；三是有企业实现批量供货并进入头部AI芯片客户装机场景[3]。实验室数据到产线良率，是过去几年最大的坎；一旦跨过，就是“从1到10”的放量周期。

格局未定——这正是国产厂商的窗口。

五、为什么说国际巨头守高端，国产鸿富诚、中石科技、思泉新材、飞荣达、碳元科技能突围？

传统TIM市场长期由杜邦、陶氏、汉高、霍尼韦尔、莱尔德（Laird）、信越等国际巨头主导，竞争格局相对固化。但在石墨烯导热垫片这个细分，格局“未定”：国产厂商以垂直取向技术为矛，直接切入AI芯片这一最高端场景。

国内玩家分两个梯队：

· 第一梯队：鸿富诚——石墨烯导热垫片收入占比最高的厂商，也是当前“最纯正”的石墨烯TIM厂商[1][3]。

·第二梯队（石墨/导热材料平台）：中石科技、思泉新材、飞荣达、碳元科技等——以人工合成石墨、石墨散热膜、导热界面材料为主，逐步向石墨烯材料与AI散热方案延伸，其中思泉新材明确布局垂直取向石墨烯TIM项目，飞荣达综合布局散热+电磁屏蔽[4][5][6][13]。

从2025年财务数据看，散热材料上市公司整体处于“量价齐升”通道：中石科技2025年实现收入18.35亿元、归母净利3.39亿元；飞荣达2025年实现收入65.27亿元、归母净利3.65亿元；思泉新材2025年实现收入9.28亿元。2026年上半年延续高增：中石科技收入8.28亿元、归母净利1.38亿元；飞荣达收入37.09亿元；思泉新材收入5.21亿元[4][5][6]。

飞荣达为综合电子材料平台，收入含电磁屏蔽、天线等非散热业务；中石科技、思泉新材以散热功能材料为主业，石墨烯类产品占比更高，业绩弹性更直接。

数据来源：飞荣达&中石科技&思泉新材法定披露-国内散热材料上市公司2025年收入规模与增速

六、石墨烯TIM制造里，激光为什么被称为“隐形裁缝”？

石墨烯散热膜/TIM的制造，离不开激光加工，而且越高端越依赖。

一是激光切割/模切成型。石墨烯导热膜、合成石墨膜（人工石墨散热膜）属于超薄、高脆性、易分层的层状材料，机械模切会产生毛刺、分层和边缘塌陷，尺寸精度只有±50μm左右；传统激光切割存在氧化、熔珠和碳尘问题（精度约±20μm）；而UV皮秒激光切割可实现±5μm以内公差、无毛刺、无热影响区，成为高端石墨膜加工的主流方案[11]。国内已有超快激光微纳切割设备（皮秒/飞秒）用于这类超薄材料的高精度切割[12]。

二是防短路工艺要求。石墨膜激光切割会产生导电碳颗粒，一旦落在电路上会引发短路，因此必须配备除尘与过滤系统；皮秒/飞秒级短脉冲能最小化热输入、防止石墨层间剥离——这正是超快激光相对长脉冲激光的核心优势[12]。

三是均温板（VC）与热模组的激光焊接。TIM之上是均温板、热管与冷板，AI服务器散热模组里的铜/不锈钢焊接大量采用激光焊接工艺，焊缝密封性直接决定液冷系统与均温板的可靠性；在VC均温板制造中，激光焊接负责上下盖板合焊与吸液芯固定，气密性要求极高，焊接良率直接决定模组成本。散热材料放量，会同步拉动上游激光焊接、切割与检测设备的需求。

从激光器选型看，石墨烯膜切割对脉冲宽度、功率与重复频率的匹配要求高于普通薄膜材料：脉宽越窄（皮秒量级）热输入越小，但重频与功率决定切割节拍，量产线通常需要在“保良率”与“提效率”之间做参数寻优；配合光束整形获得均匀光斑、振镜扫描实现异形轮廓切割，再叠加在线视觉检测对边缘质量实时判定，才能支撑高端石墨烯垫片的高良率量产[11]。

从国产化角度看，超快激光器与微纳切割整机近年快速进步，国内厂商已能提供覆盖石墨膜、铜箔等超薄材料高精度成型的皮秒/飞秒切割与钻孔设备，配套视觉定位与自动上下料；石墨烯TIM进入放量期后，膜材加工设备需求将从“单机验证”走向“产线级配置”——一条石墨烯垫片量产线往往需要多台激光切割设备并联完成不同尺寸与异形产品落料，激光工序的良率与节拍直接决定产线综合效率，这正是国产激光设备厂商切入散热材料供应链的确定性窗口[12]。

还有激光在TIM产业链上的“多环节复利”：上游膜材切割、中游模组焊接、下游终检，几乎每个环节都有激光设备的用武之地；相比单点替代，能够同时提供切割、焊接与检测方案并做好工艺验证的国产厂商，在散热客户中的绑定深度更高[11][12]。

石墨烯TIM的放量，不只是“材料公司的故事”，也是“激光设备公司的确定性增量”——每多一平米石墨烯垫片，就多一平米要激光切割的膜材。

七、鸿富诚、中石科技、思泉新材、飞荣达等上市公司里面，具体是谁在受益？

鸿富诚：9月29日上市，募资12.20亿元扩产石墨烯导热垫片3.6万平方米+金属基材料1万平方米；碳基导热垫片收入从2023年约3000万元提升至2025年约2.5亿元[1][2]。

数据来源：鸿富诚官网-鸿富诚TIM1&TIM2型石墨烯导热垫片

中石科技：2025年收入18.35亿元，归母净利3.39亿元，2026年1月业绩预告即提示净利预增63.86%-83.73%，AI散热业务是增长引擎；产品线含高导热石墨、TIM、热管、均热板、热模组[4][7]。

思泉新材：2025年收入9.28亿元，2026年上半年收入5.21亿元；布局垂直取向石墨烯TIM项目，加码液冷赛道，全球冷板式液冷市场预计从2024年53亿元增至2028年1056亿元[6][13]。

飞荣达：2025年收入65.27亿元、归母净利3.65亿元，综合散热+EMI平台，2026年上半年收入37.09亿元[5]。

风险提示

1.放量不及预期：石墨烯导热垫片目前仍处“从1到10”早期，若头部AI客户认证/放量节奏低于预期，业绩兑现可能延后。

2.技术路线替代：液态金属、金刚石铜、金属基材料（铟片）等路线并行竞争，石墨烯未必是唯一终局。

3.价格与盈利：新材料导入期毛利高但良率爬坡成本高，量产初期盈利波动大。

4.竞争加剧：格局未定意味着后来者（含国际巨头反扑）可能改变竞争态势。

5.海外供应链依赖：高端石墨烯粉体、PI膜等上游材料仍部分依赖进口，存在供应与价格波动风险。

风险提示：以上内容不构成任何投资建议，请风险自担。

参考引用

1] 鸿富诚-首次公开发行并在创业板上市之上市公告书

https://disc.static.szse.cn/download/disc/disk03/finalpage/2026-09-28/9ea37c6d-1d19-4962-80e9-f64a14949674.PDF

2] 中国日报网-鸿富诚2026年9月29日正式登陆深交所创业板

http://caijing.chinadaily.com.cn/a/202609/29/WS6abb1ebbe4b09a165c78d3d0.html

3] 国金证券-《石墨烯TIM：下一代散热材料迎来产业化拐点》

https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202609291829978094_1.pdf

4] 证券日报网-中石科技2025年度审计报告

http://xinpi.zqrb.cn/pdf/CYB/300684/2026/0429/8916202ca5aac984f1ffe371264f1961.pdf

5] 上海证券报-飞荣达2025年年度报告摘要

http://paper.cnstock.com/html/2026-04/28/content_2208070.htm

6] 巨潮资讯-思泉新材2025年年度报告摘要

http://static.cninfo.com.cn/finalpage/2026-04-28/1225204016.PDF

7] 上海证券报-中石科技前三季度净利同比激增90.59%

https://www.cnstock.com/commonDetail/571094

8] PRNewswire-Future Market Insights·TIM市场

https://www.prnewswire.com/news-releases/thermal-interface-material-market-to-reach-usd-6-2-billion-by-2036-as-semicond uctor-ev-and-data-center-expansion-accelerate-global-demand-302826257.html

9] Roots Analysis-TIM市场

https://www.rootsanalysis.com/thermal-interface-materials-market

10] The Business Research Company-TIM市场报告

https://www.thebusinessresearchcompany.com/report/thermal-interface-materials-global-market-report

11] Beyond Laser-UV皮秒激光石墨精密切割

https://www.beyond-laser.com/news/397.html

12] MimoWork-石墨膜激光切割的可行性与工艺要点

https://www.mimowork.com/news/laser-cut-pyrolytic-graphite-vs-other-methods

13] 证券时报-思泉新材加速布局AI散热与全球化产能

https://www.stcn.com/article/detail/3697622.html