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大規模AIモデルおよびコンピューティングセンターの急速な発展に伴い、AIサーバーの電力密度は継続的に上昇しており、単一GPUの消費電力は700Wをすでに超えています。その結果、放熱が、演算処理能力のさらなる向上を制約する重要なボトルネックとなっています。チップとヒートシンクの間に配置されるコア熱界面材料（TIM）である熱伝導性シリコングリースおよび熱伝導シートの性能は、アルミナ充填剤の品質に直接依存します。多くの熱管理材料メーカーが問いかけています。「AIサーバーの放熱用途では、どのようなアルミナを選定すべきか？」
なぜAIサーバーの放熱用途では、より高品質な熱伝導性アルミナが求められるのか？
AIサーバーにおけるGPUチップの電力密度は、従来型サーバーと比べてはるかに高い。チップとヒートシンク間の界面熱抵抗は、全熱抵抗の最大30～50％を占める。この界面熱抵抗を最小限に抑えるためには、熱界面材料（TIM）がより高い熱伝導率（通常は≥5 W／(m・K)、ハイエンド用途では≥8 W／(m・K)が要求される）、より低い熱インピーダンス、および優れたウェットアウト性能を示す必要がある。これにより、アルミナ充填剤には以下の特性が求められる：高純度（固有の熱伝導率を確保するため）、高球状度（高充填率を実現するため）、最適化された粒子径分布（パッキング効率の上限を高めるため）、および低油吸収量（システム粘度を低下させるため）。
山東グレートサン・アオペン社の高熱伝導性アルミナの代表的な仕様は、Al₂O₃ ≥ 99.8％、Fe₂O₃ ≤ 0.01％、Na₂O ≤ 0.06％、粒子径D₅₀は150 μmから複数のグレードで対応可能、比表面積（BET）18 m²／g、油吸収量 ≤ 25 g／100g、熱伝導率 ≥ 30 W／(m・K)（粉末固有値）、体積抵抗率 ≥ 10¹⁵ Ω・cm、モース硬度9である。
AIサーバーや5G基地局、新エネルギー車両用IGBTなど、高付加価値用途では、アルミナの純度および粒子径分布に対して厳しい要求が課される。一般的には、粗粒子と微粒子を組み合わせた多峰性（マルチモーダル）配合戦略が採用される。山東グレートサン・アオペン社では、D₅₀＝40 μm＋20 μm＋5 μm＋1 μmの4段階多峰性配合スキームを提供しており、最大充填密度を実現し、熱伝導率の最適化を図っている。
国内トップクラスの熱伝導材料メーカーが、AIサーバー向けGPUモジュール用高熱伝導性シートを開発するにあたり、山東グレートサン・アオペン社製アルミナ（D50：40 μm＋5 μm＋1 μmの3段階粒度配合）をフィラーとして採用しました。この配合により、充填率88 wt%を実現し、熱伝導率6.5 W/(m·K)、25 psi荷重下での熱抵抗≤0.15 °C·in²/Wという性能を達成しました。また、ショア硬度65～75を維持することで、優れた圧縮性および界面への密着性（ウェットアウト性）を確保しています。本シートはAIサーバーのGPU冷却モジュールに採用され、700Wの電力負荷下でGPU接合部温度を12°C低減。これにより、より高いクロック周波数での安定動作が可能となり、演算処理能力が約8%向上しました。液体冷却式サーバーでは、コールドプレートとチップの間に配置される構造ですが、同様に優れた性能を発揮し、複数のサーバーメーカーによる信頼性試験も合格しています。
山東グレートサン・アオペン社の熱伝導性球状アルミナの主な特長は以下の通りです。第一に、高純度（Al₂O₃ ≥ 99.8％）で、FeやNaなどの不純物含有量が極めて少ないため、絶縁性能を損なうことなく高い固有熱伝導率を実現しています。第二に、粒子径のバリエーションが豊富で、D50が1 μm～50 μmの範囲で10種類以上のグレードを揃え、さらに顧客の配合に応じたカスタマイズブレンドも可能です。第三に、吸油量が低く（≤ 30 g／100g）ため、充填量を大幅に増加させてもシステム粘度を適切に制御できます。第四に、優れた電気絶縁性を有し、体積抵抗率は≥ D50 から1 μm～50 μmまで、および顧客の配合に応じたカスタマイズブレンドソリューションも提供しています。第三に、吸油量が低く（≤ 30 g／100g）ため、充填量を大幅に増加させてもシステム粘度を適切に制御できます。第四に、優れた電気絶縁性を有し、体積抵抗率は≥ 1015 ω・cmの高抵抗率と高誘電破壊強度を備えており、あらゆる種類の高電圧電子部品に適しています。第五に、ロット間の安定性が優れており、複数の上場企業である熱管理材料メーカーによるサプライヤー認証を取得済みです。AIサーバーの放熱向け球状アルミナに関する詳細な技術ソリューションおよびサンプル評価については、山東グレートサン・アオペンまでお問い合わせください。
