IDTechEx estima que el tamaño del mercado de los TIM en 2036 será 2,6 veces mayor que en 2026. Los TIM pueden adoptar diversas formas, como almohadillas de separación, grasas térmicas, adhesivos térmicamente conductivos y materiales de cambio de fase.
Los factores que impulsan la adopción de los TIM en estas industrias son muy variados, desde la demanda de alta conductividad térmica para los TIM en las industrias de semiconductores y centros de datos hasta el menor coste por unidad de los TIM utilizados en las baterías de vehículos eléctricos.
Previsión del tamaño del mercado de los TIM. Fuente: IDTechEx
Los TIM se utilizan habitualmente en la industria electrónica, donde se aplican a menudo entre fuentes de calor y disipadores térmicos para acelerar la transferencia de calor en dirección vertical y horizontal. Por lo tanto, a la hora de evaluar los TIM, la conductividad térmica desempeña un papel fundamental.
Además de la conductividad térmica, deben evaluarse minuciosamente las propiedades mecánicas, como la tasa de recuperación bajo vibración, la resistencia a la fatiga y la deformación, en función de los usos previstos. Este artículo ofrece una visión general del informe de mercado de IDTechEx «Materiales de interfaz térmica 2026-2036: Tecnologías, mercados y previsiones», la versión más completa del informe hasta la fecha, que incluye TIM1, TIM1.5 y TIM2 en siete áreas, junto con una evaluación de los rellenos TIM.
TIM para baterías de vehículos eléctricos y electrónica de potencia para vehículos eléctricos
Impulsada por el aumento de la densidad energética y los requisitos de potencia de las baterías de vehículos eléctricos y la electrónica de potencia para vehículos eléctricos, junto con la rápida adopción de los vehículos eléctricos, se prevé que la adopción de TIM en la industria de los vehículos eléctricos aumente rápidamente.
Las tres formas principales de TIM en las baterías para vehículos eléctricos son las almohadillas de separación, los rellenos de huecos y los adhesivos térmicamente conductivos (TCA). No existe una opción universal, la selección depende del diseño de la batería. Actualmente, los rellenos de huecos predominan debido a su alta eficiencia de automatización. Sin embargo, el diseño de las baterías para vehículos eléctricos está pasando de modular a «cell-to-pack», lo que afectará significativamente al uso de TIM.
Los diseños modulares requieren TIM independientes para la carcasa de cada celda, mientras que el diseño de celda a paquete integra las celdas en un módulo grande, lo que elimina las carcasas individuales y reduce el volumen de TIM por vehículo. En los sistemas de celda a paquete, el TIM se sitúa directamente entre las celdas y la placa de refrigeración, lo que hace que su rendimiento sea más crítico. Debe transferir el calor de manera eficiente, adaptarse al CTE de la placa fría, resistir la degradación del refrigerante y proporcionar una fuerte adhesión para mantener unidas las celdas y las placas de refrigeración.
En la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos, la megatendencia es utilizar MOSFET de SiC en lugar de los IGBT de Si tradicionales. A diferencia de los IGBT de Si, con una unión máxima de alrededor de 150 ºC, las temperaturas de unión de los MOSFET de SiC pueden alcanzar los 175 ºC o incluso superar los 200 ºC, lo que plantea retos para la disipación del calor.
En la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos, dependiendo de dónde se utilicen los TIM, se pueden dividir en TIM1 (materiales de unión al chip) y TIM2 (materiales utilizados entre la placa base de la electrónica de potencia y los disipadores de calor). Para facilitar la disipación térmica, muchos fabricantes de electrónica de potencia para vehículos eléctricos están explorando nuevos materiales, como las pastas sinterizadas de Ag como TIM1 para sustituir a las soldaduras tradicionales, con una posible extensión a las pastas sinterizadas de Cu para reducir los costes. Se incluye más información en «Materiales de interfaz térmica 2026-2036: tecnologías, mercados y previsiones».
TIM en centros de datos y encapsulado avanzado de semiconductores
Los centros de datos y el encapsulado avanzado de semiconductores han ganado un gran atractivo en los últimos dos años. A medida que aumenta la potencia de diseño térmico de los chips avanzados (por ejemplo, GPU, ASIC, etc.), también aumentan significativamente los requisitos de conductividad térmica de los TIM. Dentro de los centros de datos, una tendencia notable es la transición a la refrigeración líquida, concretamente a la refrigeración directa al chip (D2C), que ya está en marcha.
En la arquitectura D2C, los TIM se convierten en un importante cuello de botella térmico a medida que mejora el rendimiento de la refrigeración líquida. El reto consiste en descubrir un material que tenga una conductividad térmica muy alta y, al mismo tiempo, sea muy flexible y blando para que pueda adaptarse a la topología de los diferentes componentes. La mayoría de los materiales altamente conductivos son rígidos, por lo que no se adaptan y pueden aumentar la tensión. Por lo tanto, se están llevando a cabo investigaciones y desarrollos para abordar esta cuestión. Los componentes y la refrigeración de los centros de datos son sectores en rápida expansión en 2024 y 2025, y se espera que sigan creciendo en los próximos años, lo que creará importantes oportunidades para los proveedores de TIM.
Además de los centros de datos, el encapsulado de semiconductores es otra área en rápido crecimiento. Con la transición al encapsulado 2.5D y 3D para semiconductores avanzados, los retos térmicos dentro del encapsulado se vuelven sin precedentes, lo que lleva a innovaciones en TIM1 y TIM1.5s.
El informe de mercado de IDTechEx «Materiales de interfaz térmica 2026-2036: tecnologías, mercados y previsiones» ofrece un análisis exhaustivo de diversos TIM1 y TIM1.5, como la lámina de indio, el metal líquido, el gel con plata y la lámina de grafeno, y evalúa sus características, retos y uso en la industria del encapsulado de semiconductores por parte de los principales actores.
TIM en 5G, ADAS y electrónica de consumo
El informe de IDTechEx también incluye una evaluación exhaustiva de los TIM en 5G, sensores ADAS y electrónica de consumo, con las tendencias identificadas. Con la implantación de la conducción autónoma y los robotaxis en las carreteras, la demanda de energía de los componentes de automoción, como LiDAR, cámaras, radares y ECU, también es mayor, lo que requiere TIM con alta conductividad térmica.
En el 5G se observan tendencias similares, debido al aumento de la disipación de calor necesaria para soportar la capacidad y la conectividad del futuro crecimiento del tráfico.
La industria de la electrónica de consumo sigue experimentando un crecimiento constante en un mercado saturado. Con el desarrollo de los teléfonos inteligentes destinados a los juegos, IDTechEx prevé que se introduzcan nuevos materiales, como el metal líquido, en determinados productos electrónicos de consumo.
Revisión exhaustiva de diferentes rellenos TIM, más detalles en el informe. Fuente: IDTechE
Rellenos TIM
Una de las claves de la conductividad térmica de los TIM son los rellenos térmicos. El tipo de material, el tamaño y la dispersión de los rellenos térmicos influyen en la conductividad térmica final y en el rendimiento mecánico.
Autor: Yulin Wang
