
钨铜合金在AI与高性能计算硬件的具体应用有哪些?
在高性能AI服务器与计算机硬件中,钨铜合金因其高热导率被用于关键散热组件,如液冷系统的异形铜管,以满足高算力密度下的散热需求。AI硬件对材料的综合性能要求(高导电/导热、高强度、精密加工)正推动铜合金及复合材料的技术升级。钨铜合金把钨的高温强度、低热膨胀与铜的高导热性结合起来,能同时解决三类常见需求:
热管理(高热流密度)
AI 加速器和高端GPU/ASIC的芯片结温、热点密度极高,需要高导热通量路径把热量迅速导出。铜提供高导热通道,钨骨架提高结构与热稳定性。
热膨胀匹配(CTE匹配)
硅、SiC、GaN等功率/射频器件的CTE与纯铜差别大,造成界面应力。通过调节WCu比例可把整体CTE 调至接近硅或封装基板,降低热循环疲劳。
结构强度与尺寸稳定性
在高压接触、焊接、螺栓夹紧的装配环境中,WCu比纯铜更不易变形或爬移,保证长期接触压力和界面完整。
综上,钨铜合金(WCu)常被选为“热—力—尺寸”三要素同时重要的关键构件材料。中钨智造根据实践经验,总结认为,钨铜合金(WCu)在AI与高性能计算(HPC)硬件中的有以下具体的典型应用场景。

1.芯片级钨铜合金(WCu)散热器与热沉基板(chip heat spreader / baseplate)
AI加速器(GPU、TPU、定制ASIC)与HBM、HBM2/3堆栈左右的热管理;功率密集封装的倒装芯片基板下部钨铜合金(WCu)热基座。单块钨铜合金热沉(渗铜或粉末烧结制得)或W面层+ Cu背板的夹层结构。表面常做铜电镀或镀镍/镀银以便于焊接或防腐蚀。作芯片下方的基板或IHS(integrated heat spreader)背板,钨铜合金(WCu)材料可以在接近芯片的区域提供低CTE、较高导热路径,减少热应力并分散热点。在需要将热量通过短距离、高效率地传到液冷接触面时(例如冷板接触面为铜),钨铜合金WCu可作为CTE过渡热扩散层。

2.封装基板/热平台(package substrate / cold plate interface)
芯片封装(flip-chip、chiplet)中,热平台连接到液冷冷板或蒸汽室。在这类材料中使用钨铜合金的主要作用是承载芯片并与冷板接触的中间基座,兼顾低热阻与热应力控制。当需要硬度高、平整度高并长期受紧固力的部件(例如螺栓夹紧接触面)时,WCu优于纯铜(不易蠕变、变形)。

3.高功率电源模块与功率半导体(SiC/GaN)封装底座
模块化电源、VRM、GaN/SiC电源开关的封装底板,需要承受高电流与高热流。钨铜合金通过调节成分把CTE 匹配到半导体芯片或陶瓷基板(AlN、Al2O3等),同时保持足够导热,避免热循环引起焊点裂纹。在接触到制冷通道前作为过渡块,能承受反复热循环。

4.冷板与微通道流体界面支撑(vapor chamber / cold plate support)
液冷冷板与蒸汽室(vapor chamber)需要平整支撑层与机械承载,且局部要承受极高热流密度。钨铜合金作为冷板上的局部硬点或热集流体(manifold)材料,当冷板设计需要局部小面积承压传热或端面连接时,钨铜合金能减少热变形而保证接触传热效率。在蒸汽室内部也可作为高强度支撑桁架,配合铜的导热保持整体稳定。

5.封装边缘/支撑结构、连接器件(mechanical fixtures / electrical contacts)
热接口的螺栓座、定位销、压板或需要耐磨的接触面。钨铜合金在需要既导热又耐磨、耐高温的接触点(例如高压插头的接触头、真空封装内部接触部位)上使用,延长寿命、保持电气/热传导性能稳定。

6.电磁/屏蔽及电子枪/束流靶(特殊 HLL 应用)
在某些测试装置或加速器组件中需要耐高温且导电的材料(如束流靶、热载体)。钨铜合金(WCu)可用于承受高功率束流并快速散热的靶材支撑结构(这类场景与 HPC 互有边界)。

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