《热界面材料（TIM）技术及市场-2024版》
2024-05-22 22:26:08   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Thermal Interface Materials 2024-2034

据麦姆斯咨询介绍，英国知名研究公司IDTechEx在这份最新发布的报告中对电动汽车（EV）电池、电动汽车电力电子器件、5G、高级驾驶辅助系统（ADAS）以及消费电子应用的热界面材料（TIM）进行了深入的技术和市场分析，并按应用细分分别从TIM材料面积、销售质量、营收和单价等角度提供了10年期市场预测。本报告涵盖了TIM填料、成本、热导率、高性能TIM、成功商业用例、未来趋势以及具有重要历史意义的并购/合作关系。

热界面材料通常用于改善表面之间的热传递，例如热源（计算机处理器等）和散热器（金属散热器或其它冷却系统）。从电动汽车电池、数据中心服务器到智能手机和笔记本电脑、5G基站以及汽车ADAS电子设备，TIM的应用已无处不在。

随着这些新兴技术和应用的快速增长，预计未来10年TIM市场将实现两位数的复合年增长率（CAGR），蕴含着巨大商机。IDTechEx在这份报告中对TIM的市场机遇和未来趋势进行了全面而细致的分析。

TIM可以填充表面之间的小间隙或缺陷，降低热阻并提高传热效率。TIM的形式多种多样，包括糊剂、衬垫、液体、薄膜等。TIM通常由聚合物基质中的高导热填料组成。一些常见的基质包括硅脂、聚氨酯、丙烯酸等。典型的TIM由聚合物基体中的高导电性填料组成。TIM的特性（如热导率、成本、粘度等）在很大程度上取决于填料材料、颗粒大小、负载百分比、颗粒几何形状等。

一些典型的填充材料包括氧化铝、氢氧化铝（ATH）、氮化铝（AlN）、氮化硼（BN）、氧化锌和氧化镁。然而，根据成本、地区法规、填料处理难度、磨蚀性和许多其它因素，不同行业和应用的首选填料各不相同。本报告包括填充材料的技术和成本分析，以及按成本（US$/kg）、热导率（W/mK）、毒性、热膨胀系数（CTE）、介电强度、电导率、密度和其它一些因素对填充材料进行了对比分析。

各种形式TIM的热导率（W/mK）

TIM已被广泛应用于消费电子、电动汽车、数据中心、5G和汽车ADAS等许多行业。然而，随着这些领域的快速发展和功率密度的增加，TIM在平衡成本、导热性和其它物理特性方面提出了更大的挑战。同时，不同行业的具体要求也不尽相同。例如，电动汽车电池中的TIM对成本高度敏感；毫米波频谱中用于5G的TIM最好同时具有高导热性和出色的电磁吸收特性；数据中心等高性能应用中的TIM正朝着更高的导热性方向发展。

与此同时，目标应用中也出现了一些关键的设计转变，例如电动汽车电池的集成度越来越高，数据中心在人工智能（AI）的驱动下趋向于更高功率，自动驾驶的应用越来越广泛，ADAS传感器的热管理面临挑战，5G毫米波，电动汽车电力电子器件从Si IGBT向SiC MOSFET过渡以及更高的结温。这些趋势预计将推动TIM市场变革。

按应用细分的TIM市场预测（面积）

IDTechEx在这份报告中深入探讨了TIM2和芯片连接材料（TIM1）的形式、填充材料和基质材料，对市场上的商业化产品进行了对比分析，详细介绍了最新的高性能材料及其商业化案例，并根据主要TIM供应商的合作和并购探讨了市场趋势。报告还分析了当前TIM在快速增长行业中的应用，以及各领域的主要驱动因素和需求，如电动汽车电池、电动汽车电力电子器件、数据中心、5G基础设施、消费电子产品（智能手机、平板电脑和笔记本电脑）、EMI屏蔽和ADAS传感器组件（如激光雷达、摄像头等）。此外，还针对电动汽车电池、数据中心、消费电子产品、ADAS和5G基础设施应用提供了10年期细分预测（面积、质量、营收和单价）。

电动汽车电池和电力电子器件

目前，电动汽车（EV）行业是TIM最大的目标应用领域，其中，电动汽车电池是TIM的主要应用领域。随着电动汽车的日益普及，市场需求也在迅速增长，预计这一趋势在未来十年内仍将持续。电池技术作为电动汽车的核心技术之一，也在发生着日新月异的变化。随着市场对长续航里程的需求不断提高，电池能量密度越来越高、重量越来越轻、充电越来越快、防火越来越安全，所有这些都需要有效的热管理和材料来支持。在电动汽车电池中，TIM的特性在很大程度上取决于电芯形式、热管理策略、电池组设计和TIM成本。本报告对电动汽车电池设计进行了广泛研究，包括从模块化设计到cell-to-pack设计的过渡，并分析了其对能量密度和TIM形式的影响。本报告按TIM形式和电动汽车车型，分别提供了未来10年的TIM材料面积、销售质量和营收预测。

在电动汽车电力电子器件方面，最大的趋势是从Si IGBT过渡到SiC MOSFET。这种过渡导致结温升高（SiC MOSFET的结温为175+℃甚至200+℃，而Si IGBT的结温仅为150℃）。这种趋势对高性能TIM和芯片连接材料的需求不断提高。截至2024年初，用于电动汽车电力电子器件的典型TIM2的热导率约为3.5 W/mK，但随着时间的推移，这一系数有望提高。同样，由于更严格的要求，芯片连接材料也正从传统的焊料合金向银烧结过渡，未来这一趋势有可能扩展到铜烧结，以降低成本。

数据中心和汽车ADAS

在人工智能、云计算、电信和加密货币的推动下，数据中心的功能越来越强大，密度越来越高，导致热管理的难度不断增加。如果散热不当，可能导致性能下降、寿命缩短，甚至硬件故障，从而引发重大技术问题。本报告对数据中心组件进行了广泛研究，分析了商用服务器主板、线卡、交换机/监控器和电源中使用的TIM，并提供了大量案例研究，其中包括Nvidia最新的人工智能GPU。报告分析了数据中心中关键组件（处理器、芯片组、交换机以及电源等）应用的TIM需求，提供了10年期市场预测（面积、质量和营收）。

汽车ADAS组件应用的TIM特性比较分析

随着人们对自动驾驶和智能座舱（如驾驶员监控和乘员监控等）的需求越来越大，ADAS功能也越来越受欢迎。在ADAS中，传感器、摄像头和处理器等各种电子器件用于收集和处理数据，并做出决策。这些组件在运行过程中会产生热量，随着设计的不断密集化，散热将成为一个更大的挑战。如果热管理不当，就会对器件造成损坏，从而影响传感器的性能。本报告详细分析了汽车ADAS中激光雷达、摄像头、雷达和计算芯片的TIM需求，比较研究了市场上的商业案例，提供了细分的10年期TIM市场预测。

数据中心（DC）和ADAS应用的TIM市场规模

电磁干扰（EMI）屏蔽与5G

EMI屏蔽在汽车ADAS雷达、5G天线和智能手机等许多应用中发挥着关键作用，其中5G应用极具前景。与4G相比，5G使用更高的频率和更短的波长。更高的频率，加上天线和相关电子器件的尺寸缩小，从而导致更大的散热挑战。此外，由于传输距离短，需要在本地部署大量5G基站。5G带来了更多的电磁干扰挑战，因为随着频率的提高，电磁干扰缓解措施的效果会下降，因为波长越短，能量就越容易从屏蔽的缝隙中泄漏。为了缓解这一问题，本报告分析了几种既能提供EMI屏蔽又能提供高热传导率的EMI TIM。与传统的板级屏蔽（BLS）不同，屏蔽内部和外部都有一层TIM，可以直接在芯片上使用单层TIM和EMI吸收器与散热器接触，这不仅提高了整体散热性能，还降低了制造复杂性。

EMI TIM直接应用于IC器件的示意图

5G基础设施中的组件密度和功耗需求持续增加，加上技术转型，为TIM带来了巨大的市场。本报告重点介绍并讨论了5G基础设施中的热管理和电磁干扰挑战，分析了当前设计的解决方案（以产品逆向或用例分析的形式）及未来设计趋势，并对基站规模和频率进行了详细的市场预测。尽管5G的炒作周期已接近尾声，但它仍为热管理解决方案提供了巨大的市场机遇和增长前景。

若需要《热界面材料（TIM）技术及市场-2024版》报告样刊，请联系麦姆斯咨询王懿，邮箱：wangyi#memsconsulting.com（#换成@）；电话：17898818163。