將 AI 處理器溫度降低 18.5°C，應用於人形機器人
ZIITEK 的客製化熱管理解決方案結合相變材料 (PCM)、導熱凝膠、導熱墊片及灌封膠，解決次世代人形機器人的散熱挑戰，確保在持續高負載的 AI 運算下穩定運作。
專案概述
隨著人形機器人從具備運動能力的機器演進為智慧自主系統，熱管理已成為一項關鍵挑戰。高效能 AI 處理器、馬達驅動器、感測器、電池和電源模組在極其緊湊的機械結構中產生大量熱能。ZIITEK 提供全方位的熱管理解決方案，可提升系統可靠性、防止熱降頻，並最大化 AI 運算效能。
客戶背景
客戶為一家專注於具身智能 (embodied AI) 和人形機器人開發的國家級高新技術龍頭企業。公司服務於商用服務機器人、家用陪伴機器人及工業自動化等應用領域。
主要亮點：
- 員工超過 300 名
- 研發人員佔比超過 60%
- 在深圳與蘇州設有生產基地
- 規劃年產能超過 50,000 台
- 人形機器人自由度超過 41 個
- AI 算力超過 200 TOPS
- 產品出口至北美、歐洲、日本及韓國市場
隨著 AI 處理能力與機器人功能的持續增強，熱管理成為產品商業化最關鍵的障礙之一。
挑戰 1：AI 處理器散熱過載
高效能 AI 處理器和 NPU 在執行持續的 SLAM、感知和決策任務時，產生的熱通量超過 150W/cm²。傳統的散熱方式無法在緊湊的機器人架構中有效散熱。
ZIITEK 解決方案 — TIF700RUS 超柔軟導熱墊片
- 導熱係數：8.5 W/m·K
- 崩潰電壓：>5000 VAC
- 超低硬度，實現無應力接觸
成果
- 處理器接面溫度從 98.5°C 降至 80°C
- 溫度降低高達 18.5°C
- 消除了過熱降頻
- 實現了持續全速的 AI 運算效能
挑戰 2：關節馬達驅動器過熱
馬達驅動器的 MOSFET 和 IGBT 在持續高扭矩輸出下運作，導致溫度迅速上升和效率降低。
ZIITEK 解決方案 — PCM-TIC800H 相變化材料
- 導熱係數：7.5 W/m·K
- 相變溫度：50–60°C
- 大幅降低介面熱阻
成果
- MOSFET 溫度從 112°C 降至 94°C
- 將滿載運作時間延長至 2 小時以上
- 提升馬達可靠性與扭矩穩定性
挑戰 3：感測器熱干擾
精密感測器和靈巧的機械手臂包含密集排列的微型馬達和訊號元件，這些元件對機械應力和溫度漂移高度敏感。
ZIITEK 解決方案 — TIF090-11 導熱凝膠
- 單液型可點膠式導熱凝膠
- 優異的搖變性
- 適用於微米級間隙
- 在震動條件下無泵出效應
成果
- 提升感測器精準度
- 在持續震動下性能穩定
- 通過嚴格的震動測試
挑戰 4：電池組與機殼熱量累積
電池系統和電源模組會產生大量熱能，而複雜的機器人結構中存在 3–5 mm 的不規則間隙。
ZIITEK 解決方案
- TIF100-30-11S 高壓縮導熱墊片
- TIF090-11 導熱凝膠
成果
- 改善了整個機器人機身的溫度均勻性
- 降低了電池溫差
- 電池循環壽命提升約 20%
- 增強了電氣絕緣性與安全性
挑戰 5：控制器保護與環境可靠性
馬達控制器在高震動環境中運作時，需要同時具備散熱和電氣絕緣功能。
ZIITEK 解決方案 — TIG680 系列導熱灌封膠
- 柔軟且具彈性
- 吸震
- 導熱係數：2.8 W/m·K
- UL94 V-0 防火等級
- 可返修設計
成果
- 整合熱管理與環境防護
- 提升了抗衝擊與抗震動能力
- 增強了長期可靠性
專案背景
在 2023 年，客戶在原型機測試期間遇到了嚴重的散熱問題。在連續進行約 45 分鐘的蹲下、搬運物體和自主導航等操作後，機器人因過熱而出現動作延遲、關節鎖死和控制器關機等現象。
測試顯示：
- AI 處理器溫度：98.5°C
- 馬達驅動器 MOSFET 溫度：112°C
客戶要求散熱解決方案必須能：
- 維持緊湊的機構設計
- 保持結構強度
- 在 -20°C 至 60°C 的溫度範圍內可靠運作
- 支援長時間的 AI 工作負載
ZIITEK 的三層式散熱架構
第一層：關節與電源模組散熱
材料：PCM-TIC800H 相變化材料
- 吸收熱突波
- 降低熱阻超過 70%
- 穩定高負載運作
第二層：AI 運算與電源管理散熱
材料：TIF700RUS 導熱墊片
- 高效的熱量傳遞
- 優異的電氣絕緣性
- 超柔軟介面保護
第三層：結構與電池熱傳導
材料：TIF100-30-11S 導熱墊片 · TIF090-11 導熱凝膠
- 填補較大的公差間隙
- 利用機器人框架作為散熱器
- 改善電池熱平衡
驗證測試
熱性能測試：
- 72 小時連續運作
- 全 AI 運算工作負載
- 所有關鍵溫度均保持在設計限制以下
可靠度測試：
- 1,000 次熱衝擊循環
- 溫度範圍：-40°C 至 85°C
- 未觀察到開裂、洩漏或熱性能衰退
合作時程
階段 | 里程碑 |
|---|---|
第 1 週 | 客戶提出散熱需求。Ziitek 提供初步材料選型建議和樣品。 |
第 3 週 | 客戶完成小批量樣品組裝並進行初步熱測試，回饋良好。 |
第 5 週 | Ziitek 協同完成整機熱模擬優化，並確定最終材料型號與厚度。 |
第 8 週 | 協助客戶通過 UL/CE 整機溫升測試。 |
第 12 週 | 簽訂長期供應協議，進入量產階段，Ziitek 安排 VMI 倉確保交貨。 |
推薦產品
應用 | 推薦產品 | 特點 |
|---|---|---|
AI 處理器與電源模組散熱 | TIF700RUS 導熱墊片 | 8.5 W/m·K 導熱係數 · 超軟壓縮特性 · 高介電強度 |
關節馬達驅動器散熱 | PCM-TIC800H 相變材料 | 7.5 W/m·K 導熱係數 · 低熱阻 · 優異的瞬態吸熱能力 |
精密感測器散熱 | TIF090-11 導熱凝膠 | 無泵出 · 低應力 · 相容自動化點膠 |
電池包熱管理 | TIF100-30-11S 導熱墊片 | 高壓縮比 · 優異的間隙填充能力 · 可靠的絕緣性 |
控制器防護 | TIG680 導熱灌封膠 | 吸收衝擊 · 電氣絕緣 · 通過 UL94 V-0 認證 |
結論
隨著人形機器人日益智慧化與強大，熱管理不再僅是輔助功能，而是決定系統可靠度、AI 性能和產品壽命的關鍵因素。
憑藉其全面的導熱介面材料、相變材料、導熱凝膠和灌封膠產品組合，ZIITEK 為 AI 處理器、馬達驅動器、感測器、電池系統和機器人控制單元提供可靠的散熱解決方案。
ZIITEK 始終致力於以先進的熱管理技術，支持具身 AI 與智慧機器人技術的未來發展。
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常見問題
在機器人長期振動下，導熱凝膠會洩漏嗎？
不會。ZIITEK TIF090-11 導熱凝膠具有高觸變性、抗下垂的配方。即使在劇烈振動條件下也能保持穩定，不會泵出或洩漏。
什麼材料適用於 0.2 mm 等極小間隙？
對於超薄介面，我們推薦 TIF090-11 導熱凝膠或超薄型 TIC800H 相變化材料，兩者皆專為緊湊的電子組件設計。
你們有針對 NVIDIA Jetson Orin 這類高功率 AI 處理器的解決方案嗎？
有的。TIF700RUS 導熱墊片和 PCM-TIC800H 相變化材料專為高密度 AI 運算平台設計，有助於將處理器溫度維持在 85 °C 以下。
ZIITEK 的材料是否符合國際標準？
是的。我們的產品符合 RoHS、REACH 及無鹵素要求，且許多型號符合 UL94 V-0 阻燃標準。
