
本文成文于26年2月上旬。我之前相当程度的关注过垂直取向石墨导热技术。
从最开始Smart High Tech发布,但见不到实际产品的GT200pro
下一代液金何必还是金属,垂直取向石墨导热片技术已经卷出了新魔王
最新垂直取向石墨导热片的生产商是家专门搞石墨烯的上市企业,与AMD刚有合作
到实际已经出货的暴力熊kryosheet和鑫谷石墨烯
测测除液金外的非绝缘导热材料们——Kryosheet石墨导热片实测
测测除液金外的非绝缘导热材料们——鑫谷石墨烯,第二轮导热材料测试冠军
再到去年在国外,联合整机制造商一起发布,小火过一阵的Carbice的碳纳米管
石墨TIM家族又有新兵投入PC散热,Carbice碳纳米管?形态更像石墨软刷
这项技术已经渐渐成熟,可以很实用的作为台式机CPU的导热介质材料,而且不少老哥也得到了和我差不多的结论,这货在易用性和性能上,相比于硅脂甚至相变片方案,都会有所提升。
但是此技术路线有个问题一直没能完美解决,就是压力特性。
拿国内玩家最常见的此技术路线产品——鑫谷石墨烯为例子,就会发现其只有在50-60psi的压强下,热阻才会显著的低于硅脂和相变。

对于有顶盖的台式机CPU,这种压强是安全而且比较好实现的。
勘误,芯片和芯片的体质不能一概而论,台式机与笔记本用的主芯片们是其中的“体育生”
但对于裸die芯片(笔记本上的芯片和GPU芯片)来说,这样的压强过大了。
研究笔记本CPU和GPU芯片下压力与TIM的路上有无数的坑需要避开,以天选5为例
而且现在最赚钱且功率最大的芯片是nvidia的AI芯片,它们无一例外都是裸die的,所以之前垂直取向石墨(后面简称石墨烯)导热材料从压力特性上来说,和AI芯片不太配合。
赚不到这个潮流风口上的大钱,可把对应的厂商急坏了,当然就必须对于裸die使用低压力条件进行优化,而本专栏就说一个厂商的对此的优化产品。
它就是来自于波士顿材料(Boston Materials)的Liquid Metal ZRT TIM(导热接口材料)。思路就是我文章标题里面写的,石墨烯+液态金属。液态金属不需要压力,但是流动性高,石墨烯没有流动性,但是需要压力,它俩结合结合,是不是能做到总体导热系数高,而且不需要压力的产品了嘛,排列组合式做产品就是这么简单粗暴。
在其官网的动图里面有很艺术化的表达,先弄出垂直取向石墨片,然后上面涂少量液金。

最后的成品石墨烯膜长这样


明显可以看出表明液金的光芒。
既然是加了液金,就不得不面对一个问题,就是液金会不会流动或者偏移。在这点上,此产品有所考虑。
1. 从液金用量上来看,和泰吉诺之前弄出来的三明治液金差不多,由于流动性的液金只有石墨烯片的正反两面,所以总体用量比标准液金TIM少非常多。少了,自然就比较难以偏移。

2. 垂直取向的碳纤维会起到骨架作用,限制液金流动的作用,加上液金本来就不多,进一步缓解了此问题

3. 加入的液金的熔点也被调整到了30°,所以低温时候直接是固体,高温状态才会熔融流动。当然这样设计让此产品对于运输过程中的温度是有要求的,太热的话就不太行了。

上述优化的效果如何呢?至少从手册来看,非常的好:20psi就基本可以满血了,非常适合现在裸die芯片越来越大,对于装配压力要求降低的趋势。

放到硅脂常用的40psi来看,热阻低于0.03cm^2-K/W,确实厉害。其吹嘘的为了TIM1.5做了优化是确实存在。

另一个性能厉害的点在于其BLT大,面对大芯片变形严重的情况,更加游刃有余。

比如其150um的时候热阻也只有0.05cm^2-K/W,意味着即使大芯片变形了20um,其热阻还是很低,而如果此时候导热材料的BLT太小(比如TC5288这种奇葩硅脂,BLT只有7um),在同样的形变程度下,BLT过小的材料受到的性能损失明显会更大,更别提还有导热材料的泵出现象了。

除了理论性能强以外,波士顿材料公司还对其材料进行了实测。
实验平台是个1000W发热功率的TTV+同样的分体水冷散热系统。

这部分内容,我之前写过:
自问自答4:芯片内部测温和高强度泵出测试也许能一石二鸟的解决,关键在“从芯开始”
而且很巧合的,它使用的TTV就是我之前介绍过的Nanotest公司的TTV10,从外形就能看出来,看来它家的TTV卖的那是相当不错的啊。

另一个佐证是TTV是4区加入和6个测温点,这正好和TTV10的特点完全对的上。

TTV10的特性

测试在不同流量下的水冷散热器来散热1000W和500W的TTV上的温度,结果如下:

结论就是只需要更换TIM,在1000W功率下,ZRT比传统导热脂平均降温4.3°C–5.5°C,最高温差达13°C(如93.2°C vs 80.2°C)。
除了温度以外,ZRT在仅用25%流量(1.5 LPM)时,性能接近传统材料高流量(6 LPM)水平,可降低水泵功耗与漏液风险。
总体来说,性能确实够强劲,但是说完好处后,也得说说其问题。
第一个问题前面已经提到了,运输过程中的温度不能高于30°,所以对于运输链有一定的要求,虽然不至于需求冷链,但是有要求总归不太好。
第二个问题就是其价格及其高昂。
其技术白皮书里面提到,TIM是对于散热系统的占比可能达到25%到40%。

要知道这是给AI等不差钱的应用写的白皮书,每个散热机架的散热器价格是5.57万刀,平摊到144个GPU上,每个散热器的成本386刀。

如果此TIM的价格真的占到了散热系统成本的1/4,其售价可以来到恐怖的96刀。

其高昂的价格已经和顶配散热器差不多了,拿散热器的预算来买“硅脂”的这种行为,不“发烧”到一定程度,肯定是下不去手的。
我能想到的唯一降价可能是祖国版赶快出来,从鑫谷石墨烯和暴力熊kryosheet的价格性能的对比来看,国内厂商应该完全有能力进行仿制并且做出性能更好的版本的,希望这天早点到来吧,我还是希望我笔记本上的导热材料除了相变片和液金外,有这种集两家所长的好玩意可以试试看的。
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