5G高速發(fā)展，散熱材料“很熱”

       散熱材料在5G時(shí)代的重要性越來(lái)越強(qiáng)。時(shí)代的大幕已經(jīng)徐徐拉開。5G時(shí)代的一個(gè)顯著特點(diǎn)是發(fā)熱量顯著增加。隨著電子設(shè)備功耗增加，對(duì)散熱的要求更加的嚴(yán)苛，導(dǎo)熱散熱材料應(yīng)用也更加廣泛。

01散熱材料概況

       電子設(shè)備的散熱方式主要有主動(dòng)散熱和自然散熱兩種。

       主動(dòng)散熱是有動(dòng)力元件參與的強(qiáng)制散熱，包括強(qiáng)制風(fēng)冷、間接液冷和直接液冷等，一般應(yīng)用于高功率且體積相對(duì)較大的電子設(shè)備。

       自然散熱是沒有動(dòng)力元件的散熱方式，其主要依賴非動(dòng)力的材料和器件進(jìn)行熱量傳遞，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板、智能手表、戶外基站等。自然散熱是電子設(shè)備主要散熱方式，所用的散熱材料主要包括導(dǎo)熱界面材料、石墨片、熱管/VC等。

1、導(dǎo)熱界面材料

       導(dǎo)熱界面材料是發(fā)熱元器件和散熱器之間不可缺少的高效導(dǎo)熱路徑。主要應(yīng)用于系統(tǒng)熱界面之間，通過對(duì)粗糙不平的結(jié)合表面進(jìn)行填充，用導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于空氣的熱界面材料替代不傳熱的空氣，使通過熱界面的熱阻變小，提高半導(dǎo)體組件的散熱效率。常見的導(dǎo)熱界面材料有導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱襯墊、導(dǎo)熱相變化材料、導(dǎo)熱膠（水）、導(dǎo)熱膠帶、導(dǎo)熱凝膠等。

2、石墨片（石墨膜）

       多層石墨片是當(dāng)前主流散熱方式。石墨是一種良好的導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱性超過鋼、鐵、鉛等多種金屬材料。石墨片的工作原理是利用其在水平方向上具有優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)的特點(diǎn)（性能好的石墨片導(dǎo)熱系數(shù)能達(dá)到1500－1800W/m·K，而一般的純銅的導(dǎo)熱系數(shù)為380W/m·K，高的導(dǎo)熱系數(shù)有利于熱量的擴(kuò)散），能夠迅速降低電子產(chǎn)品工作時(shí)發(fā)熱元件所在位置的溫度，使得電子產(chǎn)品溫度趨于均勻化，提高電子產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性及使用壽命。石墨片在消費(fèi)電子散熱中應(yīng)用最為廣泛。

       石墨烯是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯材料也憑借優(yōu)異的導(dǎo)熱特性、快速散熱特性（與空氣對(duì)流）以及質(zhì)輕柔韌等特性，被認(rèn)為是一種具有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的散熱材料。石墨烯由于成本較高，目前尚未大規(guī)模使用。

3、熱管和均熱板

       熱管和均熱板（Vapor Chamber，VC，真空腔均熱板散熱技術(shù)）是電子產(chǎn)品中常用的散熱強(qiáng)化部件，導(dǎo)熱系數(shù)非常高，在高功率或高集成度電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。

       熱管和VC的工作原理都是基于高換熱效率的相變傳熱。熱管和VC都是真空腔，內(nèi)部填充相變材料（如水），腔體中的相變材料從液體變?yōu)闅怏w吸收熱量，當(dāng)氣體觸及到溫度較低的區(qū)域時(shí)，凝結(jié)為液體釋放熱量，液體通過腔體內(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)（吸液芯）再回流到發(fā)熱區(qū)域，循環(huán)往復(fù)，將發(fā)熱部位產(chǎn)生的熱量帶走散發(fā)掉。熱管只有單一方向的“線性”有效導(dǎo)熱能力，而VC相當(dāng)于從“線”到“面”的升級(jí)，可以將熱量向四周傳遞，且VC均熱板面積大，可以覆蓋更多熱源區(qū)域。因此VC較熱管有著更高的散熱效率。

02散熱材料主要應(yīng)用領(lǐng)域

1、5G手機(jī)

       5G手機(jī)功能創(chuàng)新帶來(lái)功耗提升，散熱需求隨之升級(jí)。智能手機(jī)的主要發(fā)熱源為處理器、電池、攝像頭、LED模組，5G手機(jī)需要支持更多的頻段和實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，天線數(shù)量翻倍，射頻前端增加，處理器性能提升，同時(shí)智能手機(jī)向大屏折疊屏、多攝高清攝、大功率快充升級(jí)，使得手機(jī)內(nèi)集成的功能模塊更多更緊密。5G手機(jī)芯片功耗約11W，約是4G手機(jī)的2.5倍，散熱需求強(qiáng)烈。

       在5G手機(jī)功耗提升翻倍的背景下，熱管/VC憑借其高導(dǎo)熱系數(shù)，開始在智能手機(jī)領(lǐng)域大量使用，三星、華為、小米、VIVO等手機(jī)廠商已發(fā)布的5G手機(jī)均已開始采用“石墨+VC/熱管”散熱方案。

2、5G基站

       MassiveMIMO技術(shù)使得5G基站TRX鏈路大幅增加，5G基站功耗約為4G的2.5-3倍。同時(shí)，5G AAU將天線和RRU融合，體積卻朝小型輕量化發(fā)展，需要更高效的散熱方式。

       5G基站散熱的方案則引入了更多新的高效器件，在內(nèi)部引入VC完成高效導(dǎo)熱，引入熱傳導(dǎo)效率高、制冷速度快的優(yōu)勢(shì)吹脹板提升熱量交換效率，外殼則可能會(huì)采用內(nèi)部空隙更少導(dǎo)熱性能更好的半固態(tài)壓鑄件。5G基站散熱將從內(nèi)部到外殼進(jìn)行革新，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)價(jià)值提升。

3、數(shù)據(jù)中心

       數(shù)據(jù)中心發(fā)展空間巨大，帶動(dòng)散熱強(qiáng)大需求。國(guó)外云計(jì)算云存儲(chǔ)持續(xù)繁榮，國(guó)內(nèi)云計(jì)算市場(chǎng)的規(guī)模持續(xù)加大，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心需求高速增長(zhǎng)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完善，數(shù)據(jù)中心和汽車電子、動(dòng)力電池等新型領(lǐng)域的快速發(fā)展，將打開導(dǎo)熱領(lǐng)域成長(zhǎng)的新空間，新型領(lǐng)域帶來(lái)的對(duì)材料和器件的需求有望在未來(lái)成為新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

03散熱材料市場(chǎng)格局

1、石墨片市場(chǎng)格局穩(wěn)定，海外龍頭占據(jù)上游

       石墨片/石墨膜的上游原材料市場(chǎng)集中度較高。高導(dǎo)熱石墨片的主要上游原材料為聚酰亞胺（PI）。聚酰亞胺是一種高性能的絕緣材料，該產(chǎn)品具有較高的技術(shù)壁壘，全球范圍內(nèi)高性能的聚酰亞胺生產(chǎn)廠商較少，主要有美國(guó)杜邦、日本Kaneka、韓國(guó)SKPI等，合計(jì)占據(jù)全球高達(dá)90%的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)大約80家規(guī)模大小不等的PI薄膜制造廠商，包括桂林電科院、今山電子、深圳瑞華泰等，但多數(shù)是用于低端市場(chǎng)。

2、熱管/VC：臺(tái)資領(lǐng)先一步

       熱管和VC均熱板的供應(yīng)鏈主要在臺(tái)灣。臺(tái)灣散熱模組廠商的下游客戶覆蓋全球主流的服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、筆記本電腦和手機(jī)廠商，約占據(jù)全球PC90%以上出貨量。臺(tái)灣熱管/VC的代表性企業(yè)包括超眾、雙鴻、泰碩、奇鋐等。

3、導(dǎo)熱界面材料：外資領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)還將持續(xù)，國(guó)內(nèi)品牌從低端趕超

       國(guó)外品牌壟斷導(dǎo)熱界面材料高端市場(chǎng)。目前導(dǎo)熱界面材料的高端市場(chǎng)主要由海外公司Dow Corning（道康寧）、Bergquist（貝格斯）、Laird（萊爾德）、Chomerics（固美麗）、AAvid（愛美達(dá)）等公司占據(jù)。如愛美達(dá)更是囊括了從導(dǎo)熱界面材料到散熱片、風(fēng)冷液冷的產(chǎn)品到熱傳導(dǎo)工程及熱傳遞管理解決方案的供應(yīng)。相比國(guó)外熱界面材料公司，中國(guó)大陸廠商起步較晚，普遍較小，缺少高端產(chǎn)品。

04散熱材料市場(chǎng)規(guī)模

       散熱下游應(yīng)用領(lǐng)域眾多，市場(chǎng)空間在千億級(jí)別。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)估，最近5年散熱產(chǎn)業(yè)年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)8%，市場(chǎng)規(guī)模有望在2023 年增長(zhǎng)到2199億元。

       手機(jī)散熱市場(chǎng)將隨單機(jī)價(jià)值量提升和5G手機(jī)出貨量提升，迎來(lái)百億規(guī)模增量市場(chǎng)空間。未來(lái)隨著5G手機(jī)滲透率提升和散熱方案的升級(jí)，按照華金證券數(shù)據(jù)，全球手機(jī)散熱市場(chǎng)有望從2019 年的150億元增長(zhǎng)到2022年的230億元。

05國(guó)內(nèi)散熱行業(yè)知名公司

1、飛榮達(dá)

       飛榮達(dá)主要從事電磁屏蔽材料及器件、導(dǎo)熱材料及器件、基站天線及相關(guān)器件、防護(hù)功能器件的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與銷售。飛榮達(dá)是電磁屏蔽、導(dǎo)熱材料與器件龍頭，目前在國(guó)內(nèi)手機(jī)、通信產(chǎn)品的電磁屏蔽和石墨導(dǎo)熱產(chǎn)品具有較高占有率。公司通過收購(gòu)昆山品岱（VC、熱管及散熱模組產(chǎn)品）、珠海潤(rùn)星態(tài)（半固態(tài)壓鑄件產(chǎn)品），完善其散熱材料器件的產(chǎn)品線，提供散熱解決方案提供能力，有望在快速成長(zhǎng)的5G散熱市場(chǎng)中，在下游客戶國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)下獲得更多份額，提升龍頭地位。

2、中石科技

       中石科技公司是一家以研發(fā)為主導(dǎo)的制造企業(yè)，針對(duì)電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)可靠性問題（發(fā)熱，電磁干擾，環(huán)境密封等）提供產(chǎn)品技術(shù)解決方案。主要產(chǎn)品包括導(dǎo)熱界面材料、EMI屏蔽材料、人工合成石墨、熱管/均熱板、熱模組。

       中石科技一直服務(wù)于華為、諾基亞、愛立信等通信設(shè)備知名品牌，2014年進(jìn)入北美知名手機(jī)廠商的供應(yīng)體系，并不斷拓展合作范圍，于2018年成為華為和VIVO的正式供應(yīng)商，2019年7月，公司收購(gòu)了臺(tái)資技術(shù)背景的江蘇凱唯迪51%的股權(quán)，切入了均溫板領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)，有望在未來(lái)提供石墨+均溫板的新散熱解決方案。

3、碳元科技

       碳元科技成立于 2010年8月，2017 年3月20 日在上海證券交易所上市。公司自設(shè)立以來(lái)一直深耕于消費(fèi)電子的散熱材料領(lǐng)域，公司自主研發(fā)、生產(chǎn)的高導(dǎo)熱石墨膜、超薄熱管和超薄均熱板等散熱材料，可應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等電子產(chǎn)品。碳元科技立足于消費(fèi)市場(chǎng)，以散熱材料、3D玻璃、陶瓷背板等為發(fā)展方向，致力于為客戶提供專業(yè)、高效、全套的散熱、背板解決方案，是國(guó)內(nèi)開發(fā)、制造與銷售高導(dǎo)熱石墨材料的領(lǐng)先企業(yè)。

4、碩貝德

       碩貝德成立于2004年2月，是一家專業(yè)從事移動(dòng)通信終端無(wú)線射頻天線集研發(fā)、制造與銷售為一體的高新技術(shù)企業(yè)。公司控股子公司東莞市合眾導(dǎo)熱科技有限公司成立于2017年6月，專注于熱管理技術(shù)及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品研發(fā)，為全球眾多電子產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)商提供精準(zhǔn)的熱管理產(chǎn)品，包括熱管、超薄熱管、VC、超薄VC、吹脹板、定制化散熱模組等產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售服務(wù)。

5、精研科技

       精研科技成立于2004年，是一家專業(yè)的金屬粉末注射成型（MIM）產(chǎn)品生產(chǎn)商和解決方案提供商，為客戶提供大批量高精度、形狀復(fù)雜、性能良好、外觀精致的多種金屬材料結(jié)構(gòu)件、功能件和外觀件，并且同時(shí)具有陶瓷和鈦合金的開發(fā)能力，可以滿足不同類型客戶的需求。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，并伴隨著智能手機(jī)輕薄化、高功耗的趨勢(shì)，積極成立散熱事業(yè)部，布局5G終端散熱板塊。

6、領(lǐng)益智造

       領(lǐng)益智造成立于2012年，致力于成為全球領(lǐng)先的精密制造企業(yè)，努力為客戶提供“一站式”的精密智造解決方案。公司基礎(chǔ)材料產(chǎn)品包括磁材、模切材料及陶瓷應(yīng)用等；精密零組件產(chǎn)品包括模切、沖壓、CNC、注塑、印刷、組裝等；核心器件與模組產(chǎn)品包括線性馬達(dá)、無(wú)線充電、充電器、軟包配件、鍵盤、散熱模組、5G射頻器件、結(jié)構(gòu)件等。

06結(jié)語(yǔ)

       需求端的升級(jí)和增長(zhǎng)是推動(dòng)散熱材料器件行業(yè)發(fā)展的主要原因。在設(shè)備高性能、小型化發(fā)展趨勢(shì)下，電子設(shè)備單位體積產(chǎn)生的熱量持續(xù)上升，散熱材料在電子設(shè)備中的重要性越來(lái)越大。

       5G時(shí)代電子設(shè)備功耗上升明顯，隨著5G手機(jī)換機(jī)潮和基站建設(shè)高峰到來(lái)，5G智能手機(jī)和基站散熱市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到雙百億空間。中期看，汽車電子、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域，都對(duì)及時(shí)散熱需求越來(lái)越強(qiáng)烈；長(zhǎng)期看，隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完善，物聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)等驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心需求新增長(zhǎng)， AR/VR 等新應(yīng)用終端興起，帶來(lái)散熱市場(chǎng)廣闊的長(zhǎng)期增長(zhǎng)空間。

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