GPU功耗从400W飙至1400W，芯片与散热器之间的石墨烯垫片成国产突围口，TIM市场CAGR约10.7%

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国金证券研报指出，AI算力升级推动芯片散热需求提升，英伟达单颗GPU功耗由A100的400W提升至GB300平台的最高1400W，传统硅脂、凝胶等高分子热界面材料受低导热基体限制，液态金属又面临导电、泄漏及腐蚀挑战，高性能TIM持续迭代。根据QY Research数据，全球TIM市场规模预计由2024年的约20.12亿美元增长至2031年的约41.48亿美元，2025-2031年复合增速约10.7%；石墨烯导热垫片作为新兴细分方向市场格局尚未定型，国产厂商有望率先突围。相关公司：鸿富诚、中石科技、飞荣达。

1）TIM填在芯片与散热器之间，AI把这条缝顶成关键材料环节

芯片、封装盖板与散热器表面存在微小起伏，TIM通过填充界面空隙，将热量从芯片传向散热器或液冷冷板，其性能直接影响芯片温度和长期运行可靠性；芯片结温升高，电子器件失效率会加速上升。带盖封装通常用TIM1连接芯片与封装盖板、TIM2连接盖板与散热器，无盖封装则由TIM1.5直接连接裸芯片与散热器或冷板，缩短传热路径但对材料柔软性与装配受力提出更高要求。

需求端的跳变来自整机功耗的抬升：英伟达DGX A100、DGX B200及新一代DGX Rubin NVL8的单台整机功耗分别为6.5、14.3及约24kW；与此同时2.5D/3D封装把芯片、HBM等器件集成于更大面积的封装中，材料热膨胀差异和封装翘曲加大了界面贴合难度，推动TIM向高导热、低热阻及高可靠性方向升级。

2）垂直取向把面内导热拧成纵向导热，高性能垫片产业化持续推进

石墨烯层间距仅约0.335nm，本征面内热导率优异，但普通石墨烯膜主要沿水平方向导热，而TIM恰恰要求热量由芯片向散热器纵向传递。通过切割、取向等方式使石墨烯沿厚度方向排列后，垂直排列石墨烯TIM等效热导率达到75.5W/(m·K)，而水平排列结构仅为1.39W/(m·K)，TIM总热阻由511降至30.5mm²·K/W。

可靠性上，石墨烯TIM在-20℃至125℃、500次冷热循环后热阻仍基本稳定在约15K·mm²/W，固态结构有助于减少热循环中的材料迁移和泵出；而硅脂等流动性TIM在长期冷热循环下可能出现泵出、渗油及干涸，使界面状态恶化。公开的高性能石墨烯导热垫片热导率约为90-200W/(m·K)，材料本征性能已能通过结构设计转化为芯片所需的散热能力。

需求侧空间明确。IDC数据显示，AI基础设施投资规模有望在2029年突破1万亿美元；弗若斯特沙利文预计全球AI服务器出货量由2024年的约2.0百万台增至2030年的约6.5百万台，2025-2030年CAGR为21.2%，GPU、ASIC、服务器CPU等应用对高性能TIM的需求增长，并向光模块、功率半导体等场景延伸。

3）传统TIM海外巨头把持，石墨烯新赛道国产先发卡位

2024年全球热界面材料市场由杜邦以11.5%的市占率位列第一，陶氏化学、德国汉高紧随其后，竞争格局相对固化。2025年中国热界面材料市场中，飞荣达以13.1%的市场份额位居第一，汉高、中石科技分列第二、第三，鸿富诚以5.4%跻身前六。石墨烯导热垫片是碳基路线中导热性能最强、竞争门槛最高的细分品类，具备材料设计、量产工艺与客户认证三重壁垒，目前实现规模化批量供应的厂商仍较少，国产厂商有望在这一新赛道率先突围。中石科技、思泉新材、飞荣达等厂商亦陆续发布石墨烯/碳基导热产品或启动垂直取向产线建设，产业化进程有望提速。

相关公司：

鸿富诚：行业内极少数能够量产制备石墨烯导热垫片并实现规模应用的企业，量产130W/(m·K)垂直取向石墨烯导热垫片、热阻低至0.04-0.06℃·cm²/W，已批量供应全球头部AI芯片客户，并实现TIM1热界面材料小批量供货突破。受益于产品放量，鸿富诚2023-2025年碳基导热垫片收入由3,561.0万元增至25,226.6万元、连续两年同比增速超138%，收入占比由13.8%提升至35.8%；2025年毛利率65.6%、扣非后归母净利率37.4%，显著高于中石科技、思泉新材、苏州天脉、飞荣达等以高分子基产品为主的可比公司。

中石科技：重点研发垂直取向石墨烯导热垫片等石墨烯基散热材料，已推出产品，正在推进性能优化、可靠性验证、客户送样及重点客户导入。

飞荣达：自研高导热石墨烯垫片（导热系数120-200W/(m·K)），处于客户送样验证阶段，同步推进产能扩充。

研报来源：国金证券，满在朋，S1130522030002，机械行业：石墨烯TIM，下一代散热材料迎来产业化拐点。2026年9月27日