第458期|128年陶氏公司：以有机硅技术，破局热管理芯车双赛道

本期话题：

00:262nm工艺的AI芯片来临，芯片散热成为拦路虎，如何破

06:33算力中心、智能汽车强势崛起，对散热材料有何新需求？

09:52石墨烯PK有机硅，该怎么选

13:22有机硅与碳纳米管融合，带来散热材料新王者

22:22百年企业的发展原则，坚守与预判

2nm工艺的AI芯片来临，

芯片散热成为拦路虎，如何破

幻实（主播）：

各位芯片揭秘的粉丝，大家好，我是主播幻实。今天我邀请到了一个非常有名且号称是全球有机硅领域前三甲的一家公司——陶氏公司（以下简称：陶氏）。现在坐在我旁边就是陶氏公司消费品解决方案事业部电子业务亚太区技术与研发总监李大超博士。

陶氏消费品解决方案事业部电子业务

亚太区技术服务与研发总监 李大超 做客芯片揭秘

李大超（嘉宾）：

谢谢幻实的介绍，今天也很高兴能来到咱们芯片揭秘，和大家一起交个朋友，聊一聊。首先，陶氏是一家有128年历史的，非常重视创新的材料公司。陶氏有机硅方案解决事业部的前身为道康宁，在有机硅行业已积淀80余年历史，始终作为全球技术与市场双领先的有机硅解决方案提供商。当道康宁回归陶氏之后，其产品体系与陶氏整体的产品portfolio（组合）进行了一个融合。如今，我们更有信心为汽车电子及消费电子领域提供更为优质的散热解决方案。值此之际，非常荣幸能与您及《芯片揭秘》的听众们展开分享与交流。

幻实（主播）：

李博士言简意赅的就把我们陶氏有机硅的历程做了揭秘，我觉得最核心的是历史非常悠久，所有的材料公司想将材料做好，都需要长久的坚持。

李大超（嘉宾）：

确实如此，尤其像陶氏、杜邦这类既重视Innovation（创新）又拥有悠久历史的传统公司。这类公司要实现长期良性发展，尤其有100多年甚至200年的历史，其产品结构需不断调整与优化的。以陶氏为例，其起家于氯碱化工领域，但随着该行业逐渐趋于commodity（同质化），难以创造充足的利润空间，陶氏便对这部分业务进行了剥离。在长达128年的发展历程中，陶氏经历了多次业务整合与重组，并通过持续优化，始终专注于为客户提供兼具创新性与高价值的解决方案。而在助力客户成功的过程中，陶氏也实现了自身的盈利与发展，这个是陶氏不断重复的一个历程。

幻实（主播）：

我认为陶氏在发展过程中不断推陈出新这一点，极具启发性。去年，我与广西的一家国企交流时，他们正为氯碱行业的衰落而苦恼，不知该如何实现公司转型，我当时查阅资料后发现氯碱行业确实在逐渐走向落后。在这样的大环境下，陶氏能够不停地推陈出新，然后还能在相应的场景下占据非常高的份额，肯定是有很独特的原因促成了这个结果。

今天我们聚焦有机硅材料这一话题，我想先请教您一些技术方面的问题，据我了解，在芯片封装与键合等环节，有机硅这类特殊材料发挥着不可或缺的作用。如今，芯片行业对小型化的追求愈发强烈，摩尔定律推动着芯片尺寸不断缩小，台积电已实现2纳米、3纳米制程技术。但随着芯片尺寸的减小，散热难度急剧增加，这无疑对相关的材料提出了更高的挑战。我想知道，在您所处的材料行业中，您如何看待芯片小型化进程中的这些约束条件？我们是否能够突破摩尔定律的这种局限性，去适配越来越小的这个要求，或者说您认为在达到何种尺寸时，这些挑战将难以突破，有没有这样的一个共识？

李大超（嘉宾）：

这个问题可能需要从semiconductor（半导体）专业维度进行阐释，就个人观点而言，芯片尺寸无法无限缩小。当这个尺寸越来越小，到了纳米级别，甚至几百个埃米之后，越来越接近于原子的size（尺寸），那么这个是无法突破的，因为有物理的limitation（局限性）。当前摩尔定律的演进速度逐渐放缓，而芯片尺寸的持续缩小伴随功率与算力的同步提升，散热效率面临的技术挑战也愈发严峻。您所提出的问题非常有前瞻性，精准切入了当前芯片设计领域，尤其是热管理方面所面临的重大挑战。

埃米（外文名Ångstrom或ANG或Å）是晶体学、原子物理、超显微结构等常用的长度单位，音译为"埃"，符号为Å，1Å等于10-10m，即纳米的十分之一。

幻实（主播）：

因为你们是国际大厂，若面对国内初创公司，或许不会探讨此类前沿议题。正因今日得以与李博士展开交流，还是想听听你们作为行业领头羊怎么看散热的问题。我觉得您的分享会对大家有启发。

李大超（嘉宾）：

我觉得从行业发展趋势来看，器件的小型化与芯片设计从2D向3D集成的演进，对散热技术提出了愈发严苛的要求。尤其是不同芯片的异构集成与算力从消费级向AI级的跃迁，使得散热需求呈现指数级增长。在我们看来，散热问题一定会成为一个瓶颈。当前多数芯片与封装公司在设计时仍将性能置于首位，散热管理常作为后端环节处理。但随着芯片产热密度持续攀升、结构复杂度从2D平面向3D堆叠演进，散热难题将愈发棘手，在这种情况下，热管理以及热解决方案的设计可能会从后端挪到前端。换言之，芯片设计伊始便需纳入热移除考量，毕竟当热积累突破临界温度时，不管是它的性能还是寿命都有非常显著的影响。

幻实（主播）：

在这种情况下，芯片可能直接不工作了。

李大超（嘉宾）：

对，随着算力的不断提升以及应用场景的日益复杂，散热难题愈发凸显。在此背景下，必须将热管理技术，尤其是创新的导热材料放在前端，放在设计里面，这样才能保证最后的热不会成为芯片算力的瓶颈。

算力中心、智能汽车强势崛起，

对散热材料有何新需求？

幻实（主播）：

没错，所以说这是研发新器件时不同的一些变化和挑战。您刚刚也提到了AI芯片，当下我们对大算力、高运算速度的需求与日俱增，事实上，陶氏早已敏锐察觉到这一发展趋势了，那你们在这个方向有做什么样的产品布局吗？

李大超（嘉宾）：

是有的，像我刚才说的AI芯片和普通芯片是有显著差异的，集中体现在对热密度控制及可靠性保障的严苛要求上。陶氏围绕着这些要求，构建了以有机硅为核心的多层次热管理创新材料体系，包括3xxx系列的导热凝胶、5xxx系列的导热硅脂，以及去年推出的浸没式冷却液ICL Immersion Cooling Liquid 1100系列，这些材料从不同技术层级与冷却路径出发，为AI芯片提供了不同使用场景下的解决方案。

随着散热需求的持续升级以及芯片尺寸与设计的迭代演进，市场对相关材料的性能要求也在不断攀升。在此背景下，那我们非常重要的principle（原则）就是“与客户共赢”。具体而言，我们通过前端介入客户设计团队的方式，去了解他们没有被满足的需求，并与他们一起来设计最新的导热产品，这个才最make sense（合理）的做法。

幻实（主播）：

所以材料公司要懂得和终端走得更近。

李大超（嘉宾）：

是的，在人才储备策略上，我们有很多半导体人才，尤其是对Semiconductor（半导体）封装工艺有非常独特见解的，这类人才既能帮助我们与行业内专业人士建立高效沟通并达成技术共识，又能凭借其对封装工艺的深入理解，在导热材料的实际产品设计中实现更精准的技术把控。

芯片揭秘 主播幻实（右） 对话

陶氏消费品解决方案事业部电子业务

亚太区技术服务与研发总监 李大超 （左）

幻实（主播）：

确实半导体行业要求是非常高的，正如我们此前探讨的，诸多技术已逼近当前人类技术发展的极限了。注意到您负责的业务板块聚焦于汽车领域，所以我想问问汽车行业的技术要求会不会好一些？你们在汽车行业又制定了哪些针对性的突破策略？

李大超（嘉宾）：

若你在三五年前问这个问题，我可能会说，是。因为三五年前电车还没有这么普及、流行和这么广泛的被接受，同时智能化的程度也没有这么高。而今天来参加EAC2025展会,可以看到非常多的汽车智能化解决方案，且消费电子领域的技术正加速向车载场景迁移，从芯片、激光雷达至各类传感器，越来越多原本应用于消费电子的技术场景被移植到汽车领域。当前汽车动力系统的技术壁垒已不再是不可逾越的高地，具备研发能力的公司数量显著增加。实际上，汽车智能化进程中，座舱智能化升级与车载芯片（尤其车载AI芯片）的应用，正与消费级乃至算力级芯片领域的技术路径呈现显著趋同。这一趋势直接推动电动汽车产品周期向智能手机迭代节奏靠拢，以前是5年一代，甚至是更长。如今，新车迭代周期大幅缩短，快的半年便推出新品。在这一过程中，动力系统并不再是最重要的differentiation。最重要differentiation（差异化）是汽车的智能化、座舱的智能化和人机交互的体验，所以一台具备“智慧属性”的汽车，正成为吸引消费者的核心卖点。

陶氏公司为智能汽车六大关键域中各类应用

提供高性能有机硅解决方案（图源：陶氏公司）

石墨烯PK有机硅，该怎么选

幻实（主播）：

从李博士的的分享中可以明确，当下行业发展节奏极快，想要紧跟行业步伐并非易事,导致一个做材料的公司都要不停地推陈出新。以前我们说材料行业好，因为做出一代东西可以卖很久，配方都不用改，但如今这种观点已难以适应时代发展。

谈及散热材料，传统领域往往会提及石墨烯，且国内做石墨烯材料的公司也很多，所以我想请教您一个关于产品本身的问题，有机硅导热材料与石墨烯相比，在性能、散热效果、绝缘性等方面存在哪些差异？会比石墨烯更好吗？你们选这个赛道，并投入大量资源进行开发，背后的原因是什么？

李大超（嘉宾）：

这是个很专业的问题。比较general（概括性的）的回答是不同类型的材料肯定是各有优缺点。以石墨烯为例，其理论导热系数极为优异，可以到2000W/m・K；同时也有一些自带的缺点，比如说，它作为一个固体材料，石墨烯在与其他部件接触时，极易因界面接触不良形成热阻层，导致整体系统的导热性能远低于材料本身理论值，无法充分发挥其导热优势。同时，石墨烯还面临加工比较复杂、材料成本比较高以及质地脆等问题，这些因素共同制约了它在电子封装领域的大规模应用，这是石墨烯材料的一些优缺点。

有机硅导热材料的优势，体现在对导热、绝缘和工艺性这三点的平衡，不同材料平衡的点不一样。以这个有机硅导热材料为例，首先从导热性能上来分析，陶氏的有机硅导热材料可以覆盖比较宽的范围，从低至0.7-0.8W/m・K，到高达十几W/m・K不等。以陶氏TC-4083为例，其导热率约10 W/m・K，该产品也是为了适配高功率芯片散热的需求。从绝缘性能角度来看，有机硅材料的分子结构赋予其出色的绝缘特性。硅氧键拥有较高的键能，加之低极性甲基基团的包裹，使得有机硅导热产品不仅具备优异的耐候性，而且化学稳定性极强，这种特性使其在高压的境中表现卓越。

DOWSILTMTC-4083点胶式导热凝胶（图源：陶氏公司）

那最后在工艺性上，陶氏在与Carbice公司合作之前，绝大多数有机硅导热产品都是液向导热产品，所以有比较低的粘度。同时，由于其表面能非常低，它可以在各种界面上有非常好的润湿性能。在实际应用中，这种低粘度与高润湿性使得有机硅导热材料在施工时能够与界面形成非常好的接触，有效降低界面热阻，实现导热、绝缘与工艺性之间的良好平衡。

当然，具体应用场景对材料的偏好及所需平衡维度需结合实际需求分析，很难断言有机硅材料在所有应用场景中均优于石墨烯或其他体系的材料。但从平衡可调性角度来看，有机硅材料具备显著优势。

有机硅与碳纳米管融合，

带来散热材料新王者

幻实（主播）：

谢谢李博士刚刚的分享，非常专业，我看你们不止一款材料，还有跟碳纳米管相结合而开发出的一款新型热界面材料，这么大胆的跨界合作非常具有想象空间，请问这是为了满足什么样的市场空白呢？希望李博士可以为我们揭秘一下背后的故事。

李大超（嘉宾）：

好的没问题，但在这之前我要先科普一下现状，在整个行业里面，尤其电子设备，都是持续地在向高功率密度以及小型化方向去演进的。在这种高热流量密度场景下，一旦芯片上或者热界面上有热点产生的话，很快就会导致性能下降，进而引发产品失效等问题。所以怎么解决热点问题，即当一个热点产生的时候，使其能够快速均匀地在界面上散发开，同时又能满足高功率密度以及长期的可靠性，就成了行业的一大痛点。这也是为什么我们选择和Carbice这样的碳纳米管公司合作开发产品，为行业痛点提供解决方案。怀着这样的初心，我们现在已经有两款产品在准备商业化了，分别是Carbice® SW-90与Carbice® SA-90。它们的结构中间是一层很薄的铝膜，我们在其两侧用几十亿根非常非常薄的碳纳米管，通过气相沉积的办法来生长，并由陶氏有机硅包覆。我们会进行这样的合作也是因为碳纳米管的导热系数非常高，我们一直想将其利用起来，但如果只有碳纳米管的话，又会出现与石墨烯相同的问题，它跟界面的润湿性不好，而这一点恰恰是有机硅材料的优势。有机硅的界面润湿性、碳纳米管的高导热、垫片材料的高可靠性，几大优势通过陶氏与Carbice的技术融合，最终促成了新一代热界面材料解决方案。

Carbice® SW-90与Carbice® SA-90（图源：陶氏公司）

幻实（主播）：

听起来这个工艺很复杂，还用到了化学气相沉积的方式来长这个材料，请问相关的工艺开发对陶氏来说有挑战吗？

李大超（嘉宾）：

这个工艺实际上是陶氏和Carbice的专利工艺。第一要解决原位生长的问题，比如几十亿根垂直排列的碳纳米管怎么才能不长歪；第二要解决有机硅包覆、润湿以及和碳达米管材料结合等问题，这两点兼具才能实现液态的润湿性和碳纳米管良好的导电性。

幻实（主播）：

那这个材料我们用肉眼看，它是一个什么形态呢？是固态还是液态？

李大超（嘉宾）：

我们的两款产品SW-90和SA-90只用肉眼看的话，就是一个黑色的柔性片状物体，因为中间的铝箔非常薄，没有很强的钢性，所以它可以在不同弯曲度的界面下实现很好的贴合度。SW-90是一款碳纳米管和硅蜡相结合的产品，它能达到非常好的润湿性；SA-90更为特殊一点，它是一款在SW-90基础上把有机硅的界面粘接材料结合上去的产品。当客户有结构稳定性需求的时候，比如汽车及其他领域的避震，或者10年、15年的寿命要求等，这个时候用SA-90可能更合适一点。两款产品的厚度均可调，目前是在90微米左右，不同的厚度具备不同的导热率，这其中又分为两个导热率，一个是界面和界面之间纵向的热传导，导热率为12 W/m·K；另一个就是该产品能快速匀热，通过导热系数非常高的铝膜，可以使这个材料在平行于界面方向的导热率高达200 W/m·K，因此在处理界面热点、快速匀热的应用时就非常有价值。

Carbice®导热垫片（图源：陶氏公司）

幻实（主播）：

这些东西感觉挺贵的，在当前汽车行业普遍降本的情况下，请问你们的目标客户为什么愿意付出更高的成本来选择这款材料？

李大超（嘉宾）：

Carbice这款材料的推出从汽车开始，但不仅限于汽车，也包括数据中心，或其他对长期热稳定性有要求、对热点快速匀热有要求的行业等等，这些有需求的场合我们都会去探索。我们陶氏卖的是一个solution（解决方案），它的价值并不体现于材料本身的价值，而是我们能成体系地帮助客户解决多少问题，比如说长期的稳定性、良好的导热、热点快速匀热等都会带来很多的价值，同时这款材料中间的铝膜是可回收的，碳材料直接烧掉，剩下的铝100%可回收，非常环保，几方面叠加，就能给客户带来非常多体系上的价值。

幻实（主播）：

所以对于客户而言还是要看系统性的价值，而不是单纯只看单个成本的增减。

李大超（嘉宾）：

是的，对于我们自己而言这款材料比起一般的有机硅材料，研发生产成本也会高出很多。

幻实（主播）：

很多材料公司一般会有一代拳王产品一直卖下去，因此会害怕自己的产品线之间形成竞争关系。我想问问陶氏作为一家全球型的材料公司，已经有这么多产品线，而且还会持续开发有一定替代关系的产品线的情况下，你们是怎么处理这个问题的？在战略上会做什么样的选择？

李大超（嘉宾）：

我们在跟Carbice合作推出这几款产品的时候，就有这方面的考量，最终得出的结论是跟我们现有而且很强的有机硅导热材料相比，Carbice并不算是一个直接的竞品，我更倾向于称其为“强强联合，优势互补”。因为陶氏始终致力于为客户提供多样化、多选择、基于客户应用的不同解决方案，客户在不同的应用环境下可能对产品的施工便利性、传热速率、快速匀热等有不同的需求，在这几点上，有机硅解决方案和Carbice解决方案它们的优势是不太一样的。Carbice的解决方案可以达到一些原本有机硅不能达到的要求，这也是为什么我说两者是“强强联合，优势互补”。而且从另一方面来讲，陶氏目前的有机硅产品解决方案多数是液态的，比如凝胶、硅脂、导热泥等，Carbice则是固态的垫片，可以重复施工，所以两者直接的冲突并不多。

陶氏公司的多元化有机硅热管理产品（图源：陶氏公司）

幻实（主播）：

Carbice这种垫片型的解决方案是否在非汽车方面也有应用？你们探索了哪些场景？

李大超（嘉宾）：

其实不管是AI芯片还是大型数据中心我们都有探索，同时我们在美国也有一些非常成功的应用于卫星上的商业化案例，因为卫星的需求其实跟我们Carbice这款产品非常吻合，第一它value（价值）比较高，航空航天对于cost（费用）也不是特别敏感；第二它对reliability（稳定性）和性能要求特别高。我们现在把应用于卫星上的产品拿下来提供给消费电子市场与汽车电子市场，也是希望这样一款优秀的创新产品能够普惠，为不同的行业带来更高的价值。

百年企业的发展原则，坚守与预判

幻实（主播）：

这几年中国本土有很多做有机硅材料的公司正在茁壮成长，已经把一些低端产品的价格打得非常便宜了。请问陶氏作为全球的领军企业之一，如何看待竞争加剧的状况？你们一直有通过跨界合作、技术创新布局下一个赛道的习惯吗？又是如何看待市场的趋势和走向，以及对有机硅行业未来发展的预判？

李大超（嘉宾）：

我从两个角度来回答，第一个方面，我们有很深厚的技术积累与品牌效益，陶氏在过去的128年里是经过了很多轮产品迭代与技术迭代的，我们一直秉承着这样一个价值观做事：create value（创造价值）、重视创新、给客户更好的产品。如果一个市场已经commoditize（同质化严重），如此一来，那它的利润率就达不到陶氏做长期innovation和breakthrough technology（突破性技术）的要求。那这个市场还是不是我们strategically（战略上）要重点培养、重点投资的市场？我们会进行很多的内部讨论和沟通，目前陶氏在做的有机硅这一块其实还远没有到那个程度。

第二个方面，我们有两点非常自信的能力：和客户的intimacy（亲密关系）以及自身的产品力、创新能力。很多客户非常愿意和我们一起聊前端的设计需求，所以我们在做产品开发的时候，就会针对客户的需求来做，很少做follower(跟随者)，也正因为跟客户跟得紧，customer intimacy（客户亲密关系） 特别好，所以我们能sell value（销售价值）。以后的市场环境肯会有很多follower跟进做同类型产品打价格战。但我们会持续做创新，因为客户产品是在持续迭代的，尤其是电子行业，无论是汽车电子还是消费电子领域，产品迭代的速度非常快，这一点对创新提出了更高的要求，因而也更利于陶氏发挥自己的优势，我们有技术积累、有人才、有全球研发能力等等，这些优势让陶氏在一个既有竞争又有 value创新的环境里比较有利。

幻实（主播）：

毕竟一百多年的积累，不是那么容易被撼动的，最后希望您作为行业的资深从业者，能给我们做一个未来5-10年您所在赛道的展望。

李大超（嘉宾）：

行业未来变化会非常快，甚至会快于我们的预判，之前就有过类似的经历，比如说我们做了三到五年的规划，很可能一两年后就发生产品迭代，计划跟不上变化了。这也是为什么我一直在讲customer intimacy、innovation、win with customer（与客户共赢），这几点非常重要，因为客户在电子行业面临的竞争如此激烈且快速，对于我们这样的系统解决方案provider（供应商）和材料公司，生产流程倒推回来，timeline（时间线）只会要求得更紧。所以我们更关注的点在于，一方面如何继续巩固跟客户的良好关系，另外一方面如何继续深耕我们的优势领域，继续增强我们的研发能力，最终才能和客户一起赢。

幻实（主播）：

通过李博士您刚刚讲的话，我能感受到浓浓的敬畏之心，完全没有大型领军企业的傲慢，而且心态上能够接受变化，随客户的需求及时转变，这个非常难得，也是我觉得中国企业应该学习的。

李大超（嘉宾）：

我们内部经常说一句话，就是“某些领域陶氏很强，但在其他领域陶氏可能是nobody”。有机硅材料被称作工业味精，你所看到的一个价值百万的终端产品，里面用到的有机硅材料可能并不多，所以我们是一定要带着谦虚之心做事的，如何服务好终端客户，如何在他们最后的solution里贡献我们的一份力量？正是我们做事的文化所在。

幻实（主播）：

谢谢李博士的分享，也祝我们陶氏最新的产品大卖，开拓出更多有价值的市场。

作为全球材料行业龙头，陶氏128年长青基业源于其对“创新迭代”与“客户价值”的双重坚守，无论是早期剥离氯碱化工等同质化业务，还是将道康宁有机硅技术与陶氏产品体系深度融合，皆是在不断创新的同时，始终以“解决客户未被满足的需求”为研发导向。创新，无疑是陶氏百年发展历程中最为强劲的驱动引擎，当芯片向2纳米、3纳米演进遭遇散热瓶颈时，陶氏提前布局3xxx系列导热凝胶、5xxx系列导热硅脂等多层次材料体系，同时极具颠覆性地与Carbice跨界开发碳纳米管热界面材料，让陶氏始终能站在行业前沿。而以客户为导向，则是揭秘陶氏领军地位的第二把关键钥匙，低调谦卑的做事文化，促使陶氏从客户产品的前期设计便深度参与其中，形成更牢固也更具信任的合作关系，陶氏通过“客户亲密关系”战略，已然展现出持续领跑行业的长青姿态。