人工智能（AI）领域正以前所未有的速度向前迈进，从智慧城市的高效运行到震撼人心的大语言模型，再到充满未来感的自动驾驶，AI的应用场景不断拓展，而这一切都离不开强大的算力支撑。在这场算力竞赛中，有研粉材正凭借其创新的高性能散热铜粉技术，为国产AI服务器带来一场“散热革命”，确保芯片高效稳定运行。
算力飙升，散热难题成关键挑战
随着AI技术的不断进步，对算力的需求也呈爆炸式增长。GPU（通用图形处理器）和NPU（神经网络处理器）作为AI服务器的算力核心，其性能不断提升，但同时也带来了巨大的散热挑战。
以GPU/NPU为例，目前主流的散热方案为风冷散热，传统产品依靠热管方案基本能满足性能需求。然而，当TDP（热设计功耗）提高到300W以上时，就需要采用VC（vapor chamber，均热板）作为提升方案。华为昇腾芯片就是这类产品的典型代表，它在智慧城市、大语言模型、自动驾驶等领域发挥着重要作用。根据权威资料库及实测数据，华为昇腾芯片的TDP为310W，但在实际高负载场景下，其散热需求可突破400W。
传统散热材料遇瓶颈，新型散热铜粉创新突围
在热管和VC板领域，铜粉一直是最关键的材料。传统的水雾化铜粉已经有超过20年的应用历史，以其工艺简单、应用成熟的优势占据了大部分市场。然而，随着散热需求的不断提高，由水雾化铜粉制备的VC/热管的散热性能已经基本达到了瓶颈。厂家不得不通过提高散热组件布置数量等方式来提升散热模组的性能，这不仅增加了成本，还占用了更多的空间。
有研粉材敏锐地察觉到市场需求的变化，凭借多年的粉体制备技术，另辟蹊径，成功开发出新型高性能散热铜粉。与传统的水雾化铜粉相比，有研粉材的高性能散热铜粉具有显著的优势，可以通过改善散热组件内部毛细结构和孔隙分布，提升散热性能，对应减少机柜中VC/热管的数量，从而帮助客户在成本受控的情况下提升模组的散热性能。
要理解有研粉材高性能散热铜粉的优势，就不得不提到VC/热管的工作原理。铜的导热系数为401W/(m·K)，是除了银以外导热系数最高的金属材料。但是VC/热管的导热能力可以达到铜的导热系数的几十倍到上百倍。这强大的性能是通过相变介质（水、制冷剂等）在VC/热管的真空腔室内，通过将铜粉烧结成的毛细结构，不断相变、循环而达到的。其中，毛细结构是主导这一循环的核心，而铜粉则是打造这个核心结构的主要材料。
VC典型结构示意图
有研粉材的高性能散热铜粉通过优化粉末颗粒形状、粒径分布等参数，使得烧结后的毛细结构更加均匀，在颗粒烧结后形成大孔隙（几十微米），保证足够的孔隙率的前提下，毛细芯内部拥有一定比例的微米细孔，能够显著提高毛细芯吸力从而加快相变介质的流动传热，从而提高了VC/热管的散热性能。这种创新的毛细结构设计，就像是为相变介质开辟了一条高效的“高速公路”，让热量能够更快地传递出去。
不同铜粉原料烧结后毛细芯微观结构对比
（左：传统水雾化铜粉；右：有研粉材高性能散热铜粉）
目前，有研粉材的高性能散热铜粉已经在NPU的散热应用中批量使用，单片的散热功率提升了10%-15%，热端收益达3-5℃。这一显著的性能提升，在行业内处于首创地位，并在昇腾芯片的散热系统中发挥了重要作用，确保了昇腾芯片在高负荷运行时能够保持稳定的性能。
MIM/3D打印铜粉解决液冷板加工难题
随着GPU/NPU性能的快速提升，当TDP达到500W时，传统风冷（VC/热管）就达到了性能极限，此时液冷成为关键解决方案。金属注射成型和3D打印技术常用于复杂形状的零部件制造，有厂家利用这两项近净成形技术生产液冷散热器/散热基板。有研粉材成功开发出了MIM/3D打印铜粉材料，通过注射成型和增材制造工艺加工制造冷板，既解决了传统冷板形状复杂难以加工的问题，又能显著提升冷板散热性能，有望为液冷散热领域带来新的变革。
针对3D打印需求，有研粉材开发了高流动性低氧高纯度铜粉，其氧含量控制在100ppm，流动性10-12s/50g，松装密度＞4.8g/cm3，同时打印过程表现更加稳定可靠，即使采用红光激光器打印制件致密度也达到≥99.96%。
有研粉材低氧高流动性纯铜粉末照片
3D打印液冷板照片
另外，针对MIM行业对纯铜粉末的需求，有研粉材开发出MIM专用铜粉，粒度规格为0-25μm，材料纯度＞99.9%，松装密度4.8-5.2g/cm3，振实密度≥5.6 g/cm3，氧含量低于1500ppm，流动性好，烧结致密度可达98%以上，导热系数高达370W/(m·K)，已累计用于生产IGBT散热基板等超过3000吨，为高性能液冷散热基板的规模应用和量产提供了核心材料支撑。
左：有研粉材MIM铜粉末照片；右：MIM散热冷板照片
展望未来，有研粉材引领散热新潮流
随着AI技术的不断发展，对算力的需求将持续增长，散热问题也将变得更加严峻。有研粉材的高性能散热铜粉、MIM专用铜粉、3D打印铜粉为解决散热难题提供了一系列创新的解决方案，具有广阔的市场前景。
未来，有研粉材将继续加大研发投入，不断优化高性能散热铜粉的性能，拓展其应用领域。同时还将加强与行业内其他企业的合作，共同推动散热技术进步，为国产AI服务器的发展提供更加有力的支持。