封裝散熱：六種散熱設計一次看懂

六種封裝散熱設計
晶片和冷板之間，怎麼少一層、再少一層

現在主流：單片蓋 GPU，熱要穿過好幾層才到冷卻水（示意）。圖中由上而下：冷板（冷水入、熱水出）、TIM2、均熱蓋 Lid、TIM1、GPU。

晶片越熱，晶片和冷板之間的層就要越少；六種設計，差在「撐平整」和「導熱」怎麼分工。

出處：結構依凱基 2026-10-07、中信 2026-09-17 剖面圖重繪；單價：統一 07-31、凱基 10-07｜上限：TSMC，ECTC 2026（經 SemiAnalysis）｜數量：凱基 10-07

先認識三個名詞：TIM、Lid、MCL
封裝散熱的錢與難度，都集中在這三個零件

• TIM 導熱介面材料（Thermal Interface Material，填縫）：表面都不平；縫裡是空氣就不導熱，TIM 把縫填滿。晶片→蓋子叫 TIM1、蓋子→冷板叫 TIM2；有導熱膏、相變材料、石墨片、銦片、液態金屬
• Lid 均熱蓋（Heat Spreader，導熱＋撐平）：銅帽子：頂板蓋住晶片與 HBM，腳黏在載板上。一塊銅把熱攤開、同時壓住封裝不翹；一件做完是單片蓋，拆成補強框＋平板是雙片蓋
• MCL 金屬冷卻蓋（Micro-Channel Lid，蓋子＝冷板）：冷卻液流進蓋內微流道，少掉 TIM2 和冷板。蓋子裡做微流道、直接接冷卻液；可能延到 Feynman，卡在密封與漏液

TIM 填縫、Lid 撐平又導熱、MCL 讓蓋子變冷板；接下來六種設計，就是這三個零件怎麼增減。

出處：結構依中信 09-17、凱基 10-07；MCL 依健策 Computex 2026 展品（富邦 07-21）

六種設計一次看：熱路徑越來越短
同一顆晶片並排：撐平整和導熱，一步步分給不同零件

從②到⑥，晶片和冷卻液之間的層一路變少；但每少一層，翹曲、漏液、維修的難度就往上加。

出處：結構：中信 09-17、凱基 10-07｜單價：統一 07-31、凱基 10-07、中信 09-17｜時程：JPM 09-29、凱基 10-07

① 只有補強框：Google TPU 不用蓋
功耗較低的 ASIC：冷板隔一層 TIM 直接壓在晶片上

• 結構最簡單：補強框壓住載板翹曲；晶片上沒有蓋子，冷板隔一層 TIM1.5 直接壓上去
• Google TPU 的做法：兩層介質縮成一層：銦薄片直接接水冷板；冷板要做銅鎳金三明治，金層不能省
• 單價與廠商：補強框約 US$10–20；一詮補強框約占散熱元件營收 40%，客戶含 Google、AWS
• 剖面圖例：冷板（接觸面鍍鎳金）、銦片 TIM1.5、補強框；照片為拿掉蓋子的封裝：中央運算晶粒、兩側 HBM（AMD MI350）

熱路徑最短的結構，難度轉到冷板與平整度；冷板要鍍金、晶片直接受壓，平整度要更準。

出處：結構：中信 09-17｜照片 © ServeTheHome（2025-06）｜中信 09-17；匯鑽科法說 07-21；統一 07-31；中信 07-23

② 單片蓋：一塊銅同時管導熱和撐平
NVIDIA Blackwell、Rubin 現行設計：最成熟，也最便宜

• 一件兩用：銅沖壓成帽形：頂板蓋住晶片與 HBM 導熱，四周的腳黏在載板上撐平
• 兩層 TIM：晶片 → TIM1 → Lid → TIM2 → 冷板；TIM2 原用液態金屬，因滲漏改 PCM 膜
• 單價與極限：約 US$50，Rubin 4Q26 仍大量出貨；有蓋冷板約 1.9–2.3 kW 就飽和
• 剖面圖例：TIM1、帽形銅蓋、TIM2、冷板；照片為 Vera Rubin 運算板：GPU 上那塊平整金屬就是單片蓋

單片蓋最成熟，但兩層 TIM 讓它先撞上功耗天花板；下一步不是把蓋子做得更好，而是把層拿掉。

出處：結構：中信 09-17、凱基 10-07｜照片 © TechPowerUp（GTC 2025-10）｜統一 07-31；匯鑽科法說 07-21；JPM 09-29；TSMC ECTC 2026

③ 雙片蓋：撐平和導熱拆給兩個零件
AMD MI450 4Q26 起採用；NVIDIA Rubin 試過又改回單片

• 為什麼拆成兩件：封裝放大後翹曲、共面度問題變大：補強框專心壓住載板，均熱蓋專心導熱
• AMD MI450 採用：4Q26 起改雙片蓋，均熱件內含值約 MI350 的 10 倍；單價約 US$150，約單片 3 倍
• NVIDIA 試過又改回：Rubin 原設計是雙片＋鍍金，5 月傳出改回單片；雙片的熱路徑其實沒變短
• 剖面對照：② 單片蓋，蓋子的腳就是支撐；③ 雙片蓋，補強框＋平板均熱蓋，分開黏（平板均熱蓋：專心導熱；補強框：專心壓翹曲）

雙片蓋解決的是翹曲，不是熱阻；所以下一步是可拆蓋：封裝時有蓋，上機時拿掉。

出處：結構依中信 2026-09-17 剖面圖重繪｜中信 07-23／09-17；JPM 09-29；統一 07-31；康和 05-21；Daiwa 05-29

④ 可拆蓋：封測時有蓋，上機時拿掉
少掉 Lid 和 TIM2 兩層，冷板凸起面直接貼晶片

三個步驟：

1. 封裝、測試：Lid 用螺絲鎖在補強框上，好搬好測
2. ODM 組裝時拆蓋：拆掉螺絲和 Lid，補強框留著
3. 重塗 TIM、裝冷板：冷板凸起面直接隔 TIM1.5 貼晶片

• 一次少兩層：冷板 → TIM1.5 → 晶片：Lid 和 TIM2 都拿掉，熱阻接近無蓋
• 為什麼不直接無蓋：NVIDIA 大封裝在封裝、搬運階段需要蓋子撐住，進 ODM 組裝後才拆
• 單價與時程：約 US$200；Rubin 4Q26 小量、1Q27 起量產，2027 年約 800–900 萬顆

可拆蓋是 2027 年能量產的折衷解；封裝時好搬好測，上機後拿到接近無蓋的低熱阻。

出處：步驟依中信 2026-09-17 圖重繪｜中信 09-17；凱基 10-07；JPM 09-29

⑤ 雙面冷板：背面也要冷
電源搬到晶片正下方；AWS Trn3、AMD MI450 4Q26 起採用

• 現在：橫向供電＋單面冷板，電源模組（VRM）在晶片旁邊，電流沿 PCB 橫向繞進晶片
• 垂直供電＋雙面冷板：上冷板、VPD 電源模組、下冷板
• 為什麼：電流破千安培：1,000A 時橫向供電的 PCB 損耗約 390W，效率掉到約一半
• 怎麼做：電源模組搬到晶片正下方，背面多一片冷板；ASP 約單面冷板 1.5–2 倍
• 時程：Trn3、MI450 運算托盤 4Q26 起；NVIDIA VRU 可能 2Q／2H27；TPU v9 評估中

雙面冷板解的是供電的熱；晶片正面照舊，背面多一片冷板。

出處：結構依中信 2026-09-17（雙面冷板架構圖）重繪｜中信 09-17（損耗為引茂繪圖表讀值）；JPM 09-29

⑥ MCL：讓蓋子直接變冷板
再往後，連蓋子和 TIM 都拿掉：冷卻液直接流過矽

• MCL 金屬冷卻蓋：蓋子頂板裡做微流道，只剩 TIM1（唯一一層）
• 晶片內微流道（研究中）：晶粒背面蝕刻微柱，沒有 TIM
• MCL 在哪：健策 Computex 2026 展出（鰭片 100–150μm）；原預期 Rubin Ultra，可能延到 Feynman
• 能散多少：TSMC 同一載具：有蓋冷板約 2.3 kW、無蓋約 3 kW、矽內微柱 4–5.3 kW；MCL 約 US$200+
• 卡在哪：微流道整合、密封、漏液與長期可靠度；現階段以驗證為主，一詮也在開發

MCL 和晶片內微流道是終點方向；層最少，但漏液與可靠度讓量產還要等。

出處：MCL 依健策 Computex 2026 展品（富邦 07-21）｜中信 07-23／09-17｜TSMC ECTC 2026（經 SemiAnalysis）｜統一 07-31

結論與台廠：誰在哪一種設計上
狀態以公司為單位，只列公開來源

1. 蓋子越做越貴：US$10–20 → 50 → 150 → 200+
2. 熱路徑越來越短：最後連 TIM 都拿掉
3. 時程常變：雙片改回單片、MCL 延到 Feynman

封裝散熱的錢，跟著結構升級走；4Q26 先看：可拆蓋試產、MI450 雙片蓋、Trn3 雙面冷板。

出處：JPM 09-29；凱基 10-07；中信 07-23；匯鑽科法說 07-21；TSMC，ECTC 2026。整理自公開券商報告、公司法說、展會（Computex 2026）與 TSMC ECTC 論文（2026-05～10），僅供產業研究參考，不構成投資建議