2020-2021中国智能手机散热器件行业研究报告.pptx

2020-2021中国智能手机散热器件 行业 研究报告 智能手机散热器件指将智能手机发热器件产生的热量发散至空气中的器件 。 当前 ， 智能手机主流的散热器件包括石墨散热膜 、 石墨烯散热膜 、 热管 （ Heatpipe， HP） 和均热 板 （ Vapor Chamber， VC） 等 。 石墨 散热膜 成本 最低 ， 但散 热性能 相对 较差 ， 为 4G时代应 用最 广的智 能手 机散热 器件 。 相较 于石 墨散热 膜 ， 石墨烯 散热 膜在散 热性 能 上有 明 显提升 ， 但 受限于成 本 与产能 ， 石 墨烯散热 膜 在智能手 机 领域的渗 透 率相对较 低 。 热管与 均 热板为新 一 代的散热 技 术 ， 导热 系 数 明 显高于石 墨 烯散热膜 与 石墨膜 ， 为 5G智能 手机的主流散热器件 。 中国石墨散 热 膜三 大 巨头 企 业 （ 碳 元科 技 、 飞 荣 达与 中 石科 技 ） 均 积 极布 局 热管 和 均热 板 ， 已 实 现热 管 的小 规 模量 产 ， 均 热 板仍 在 认证 阶 段 。 5G手机加速渗透 ， 智能手机迎来上 行 周期 利用 5G通信 技 术高 传 输 速 率衍 生 更 多 的现 象 级 应 用改 变 人 们 的生 活 方 式是 5G通信 技 术的 核 心 价 值 。 回 顾 4G时 代 ， 4G通 信 技 术的 升 级 孵 化了 短 视 频 、 移 动 支付 、 移动直播 等 应用 ， 这 些 可改变人 们 生活方式 的 新应用均 需 在 4G手机 终 端展现 。 4G通信技术 催 生的新应 用 大幅提升 4G手机使用 体 验 ， 成为 用 户 购 买 4G手 机的核 心 因素 。 5G时代必将诞生属于自己时代的新应用 ， 赋能 5G手机迅速占领市场 。 5G手机大规模出货将引导中国智能手机市场进入上行周期 ， 加大智 能 手机市场 对散 热器件的需求 。 5G手机对散热器件提出新诉求 4G手 机 通过 将石 墨 散 热 膜贴 近 热 源 实现 热 量 传 递和 转 移 。 5G手 机散 热诉 求提 升 ， 传 统散 热 方 案 已无 法 满 足 终端 散 热 需 求 。 在 5G手 机功 耗 提 升 翻倍 的 背 景 下 ， 热 管 与 均 热 板凭 借 其 高 导热 系 数 ， 开始向 智能 手机领 域渗 透 ， 三 星 、 华为 、 小米 、 VIVO等手 机厂商 发布 的 5G手 机 均 已开始 采用 热管或 均 热 板 。 相 较于 4G手 机 ， 5G 手机散热部件的价值 量 约 有 3-4倍 的 提升 。 组合散热方案将成为 5G手机主流散 热 方案 5G手 机对 散 热系统 散热 性能要 求提 升 ， 目 前已 发布 的 5G手 机除采 用石 墨散热 膜作 为散热 片外 ， 大多 同时 搭载热 管或 均热板 等金 属腔体 ， 实 现热量 的快 速 转移 。 未 来 ， 5G中 高 端手 机 将 使 用 “ 均热板 +石 墨 烯 +导 热 界 面 ” 方案 ， 低端 手 机 将 使 用 “ 热管 +石 墨散 热 膜 +导 热界 面 材 料 ” 方 案 。 热 管 和均 热板的 导热 系 数 远 高于 金 属和 石墨 ， 但 在 电子 产 品 超 薄化 和 轻 量 化的 发 展 背 景下 ， 将 热 管和 均 热 板 的厚 度 控 制 在合 理 范 围 成为 技 术 上 的最 大 难 点 ， 因此 需结 合轻薄 的石 墨散热 膜以 减 小散热 系统的占用面积及重量 。 此外 ， 为 迎 合智 能 手机 轻 薄化 的 需求 ， 运用 至 智能 手 机的 热 管和 均 热板 的 体积 亦 将逐 渐 缩小 。 企业推荐 ： 深圳垒石 、 富烯科技 ， 思泉新材 概览摘要 目录 名词解释 - 04 中国智能手机散热器件行业 综 述 - 05 定义与分类 - 06 主流散热器件 - 09 产业链分析 - 14 中国智能手机散热器件行业 驱 动力分析 - 14 中国智能手机迎来上行周期 - 15 5G智能手机散热需求增加 - 16 中国智能手机散热器件行业 市 场规模 分 析 - 17 中国智能手机散热器件行业 政 策分析 - 18 中国智能手机散热器件行业 发 展趋势 分 析 - 18 热管与均热板国产化加速 - 19 组合散热方案成为主流 - 20 中国智能手机散热器件行业 竞 争格局 分 析 - 21 中国智能手机散热器件行业 投 资风险 分 析 - 22 中国智能手机散热器件行业 投 资企业 推 荐 - 23 深圳垒石 - 23 富烯科技 - 25 思泉新材 - - 27 导热系数 ： 指在稳定传热条件下 ， 通 过单 位 平方 米 面积 材 料传 递 的热 量 ， 单 位 为瓦 /米 度 （ W/mK ）。 媒质 ： 一种物质存在于另一种物质 内 部时 ， 后者 就 是前 者 的媒 质 。 比热容 ： 是热力学中常用的一个物 理 量 ， 用 来表 示 物质 吸 热或 散 热本 领 。 比 热 容越 大 ， 物 质 的吸 热 或散 热 能力 越 强 。 PI膜 ： Polyimide Film， 聚酰亚胺薄膜 ， 世界上性能 最 好的 薄 膜类 绝 缘材 料 ， 具 有 优良 的 耐高 低 温性 、 电气 绝 缘性 、 粘结 性 、 耐 辐 射性 、 耐介 质 性 。 CVD： Chemical Vapor Deposition， 化 学 气相沉积 ， 一种用来 产 生纯度高 、 性能好的 固 态材料的 化 学技术 。 典 型的 CVD工 艺是将晶 圆 （ 基底 ） 暴 露在一种 或 多种不同 的 前趋物下 ， 在基底表面发生化学反 应 或及 化 学分 解 来产 生 欲沉 积 的薄 膜 。 Massive MIMO： 大规模天线 技 术 ， 是 5G中提 高 系统 容 量和 频 谱利 用 率的 关 键技 术 。 MIMO： Multi-Input Multi-Output， 多 输 入多输出 系 统 ， 一种 用 来描述多 天 线无线通 信 系统的抽 象 数学模型 ， 能利用发 射 端的多个 天 线各自独 立 发送 信 号 ， 同时 在接 收 端用多个天线接收并恢复原信息 。 64T64R： 一种天线集成技术 ， 5G基 站 每个 扇 区可 集成 64通 道天 线 。 AUU： Active Antenna Unit， 有源天线单元 ， 为天线与射频 处 理单 元 的集 成 。 RUU： Remote Radio Unit， 基站设备之一 ， 将接收自基带处理单元的数字或发送往基带处理单元的模拟信号进行 D/A、 A/D、 数字上 /下变频 、 射 频信号调制解调 ， 并将 这些发送 /接收到的射频模拟信号进行 功 率放 大 ， 噪 声 减小 ， 最终 经 由滤 波 器元 件 传送 至 天馈 系 统进 行 发射 。 BUU： Base Band Unit， 基带处 理单 元 ， 基 站设 备之一 ， 主 要完成 信道 编解码 、 基 带信号 的调 制解调 、 协 议处理 等功 能 ， 同 时需 要提供 与 上层网元 的接 口功能 以及 完成 重 要物理层核心技术的处理 。 刻蚀 ： 是半导体器件制造中利用化 学 途径 选 择性 地 移除 沉 积层 特 定部 分 的工 艺 。 工质 ： 实现热能和机械能相互转化 的 媒介 物 质 。 PCB： Printed Circuit Board， 印刷电路板 ， 是电 子 元件 的 支撑 体 。 kk： 1kk等于 1百万 。 名词解释 中国智能手机散热器件行业综述 定义与分类 手机终端 、 平板电脑等轻薄型消费电子受内部空间结构限制的影响 ， 多采用被动散热 方案 。 被动散热方式的散热片包括石墨散热膜 、 石墨烯 、 热管和均热板等 散热的定义 散热是将发热器件产生的热量发散 至 空气 中 ， 其 技 术原 理 包括 热 传导 、 热对 流 与热 辐 射三 种 ： （ 1） 热传导 ： 热量从系统的一部分传 至 另一 部 分或 由 一个 系 统传 到 另一 系 统 。 热 传导 是 固体 中 热传 递 的主 要 方式 ， 例如 ， CPU散 热 片底 座 与 CPU直 接接 触 带走 热 量 ； （ 2） 热对流 ： 液体或气体中较热部分 和 较冷 部 分间 通 过循 环 流动 使 温度 趋 于均 匀 的过 程 ， 例 如 ， 散 热 风扇 带 动气 体 流动 。 对流 是 液体 和 气体 中 热传 递 的特 有 方式 ； （ 3） 热辐射 ： 物体依靠射线辐射传递 热 量 。 热 辐射 与 热传 导 、 热 对 流不 同 ， 可 不 依靠 媒 质自 主 将热 量 直接 从 一个 系 统传 递 至另 一 系统 ， 是在 真 空中 唯 一的 传 热方 式 。 被动 散 热 方 式的 散 热 片 包括 石 墨 散 热膜 、 石墨 烯 、 热 管 （ Heatpipe， HP） 和均 热 板 （ Vapor Chamber， VC） 等 。 由于 发 热元件与 散 热片微表 面 不平 ， 使 两 者间的有 效 接 触面积被 空 气隔开 ， 不 能有效散 热 。 智能手 机 散热系统 需 通过导热 界 面材料填 充 发热 元件与散热片间的空隙 ， 从而提高 散 热效 率 。 发热源 导热界面材料 填 充发热元件与散热 片间的空隙 ， 从而提 高散热效率 无散热器件 发热源的温度 使用散热器件 发热源的温度 热传导和热对流是智能终端散热系统的两种主流方式 ， 其中热传导系统散热功能主要与散热器材料的导热系数和比热容有关 ， 热对流系统散热功能则主要与散热器的散热面 积有关 。 散热器件的分类 智能手机散热系统结构 根据散热原理的不同 ， 散热产品分为主动与被动两种 。 主动散热器件采用热对流原理 ， 对发热器 件 进行强制 散 热 ， 比如 风 扇 、 液冷 中 的水泵 、 相 变制冷中 的 压缩机 。 主 动 散 热器件特 点 是效率高 ， 但需要其 它 能源的辅 助 。 被动散 热 采用热传 导 原理 ， 仅 依 靠发 热体或散 热 片对发热 器 件进行降 温 。 手机终 端 、 平板电 脑 等轻薄型 消 费电子受 内 部空 间结构限制的影响 ， 多采用被动散 热 方案 。 散热片 （ 石墨散热膜 、 石墨烯 散热 膜等 ） 散热槽 中国智能手机散热器件行业综述 主流散热器件 （ 1/3） 石墨散热膜凭借优异的散热性能广泛应用于智能手机 、 平板电脑 、 LED设备半导体制造 设备 （ 溅射 ， 干蚀刻 ） 与光通信设备等多个场景 石墨散热膜是 4G智能手机主流散热器件 石墨散热膜是当前主流的散热器件 。 相较 于 金属 导 热材 料 ， 石 墨 散热 性 能优 势 明显 ： 导热系 数高 ： 石墨散 热 膜导热系 数 可达 到 1,500 1,800W/m K， 而 铜与 铝的导热 系 数分别 为 380W/m K与 200W/m K， 高的导热系数有 利 于热 量 的扩 散 ； 比热容高 ： 石墨的比 热 容与铝相 当 ， 约为铜的 2倍 ， 意味 着 吸收同样 的 热量 ， 石 墨 升高的温 度 仅为铜的 一 半 ； 密度低 ： 石墨密度仅为 0.7-2.1g/cm3， 远低于 铜 的 8.96g/cm3和铝的 2.7g/cm3， 因此可以做到轻 量 化 ， 能平 滑粘附在任何平面和弯曲的表面 ， 提 升散 热 效率 。 石墨散 热膜 凭借优 异的 散热性 能广 泛应用 于智 能手机 、 平 板电脑 、 LED设备半 导体 制造设 备 （ 溅射 ， 干蚀 刻 ） 与 光通信设备等多个场景 。 石墨散热膜分类 石墨散热 膜 可分为天 然 石墨散热 膜 、 人工合 成 石墨散热 膜 与纳米碳 膜 三种 。 智 能 手机 通常使用人工合成石墨散热膜 。 天 然 石 墨散 热 膜 ： 由天 然 石 墨 制成 。 天 然 石墨 散 热 膜最 薄 可达到 0.1mm左 右 ， 主 要应用在数据中心 、 基站和充电站 等 ； 人 工 石 墨散 热 膜 ： 由聚 酰 亚 胺 （ PI膜 ） 经 过碳 化 和 石 墨化 制 成 ， 是当 前 最 薄 的石 墨散热膜 ， 厚度最薄可达到 0.01mm， 广泛 应 用于 手 机 、 电 脑等 智 能终 端 产品 ； 纳米碳膜 ： 由纳米碳 （ 石墨同素异 构 体 ） 制 成 ， 最 薄可 达 到 0.03mm。 石墨 铜 铝 比热容 导热系数 密度 天然石墨散 热膜 天然石墨 0.1mm 350-700 数据中心 、 基站和充 电站等 人工合成石 墨散热膜 聚酰亚胺 （ PI膜） 0.01mm 1,500-1,800 手机 、 平板和笔记本 电脑 纳米碳膜 纳米碳 0.03mm 受碳纳米管的 直径影响 背光源底板和电池 散热材料属性对比 石墨散热膜分类 制造材料 厚度 导热系数 （ W/m.K） 价格 应用场景 中国智能手机散热器件行业综述 主流散热器件 （ 2/3） 石墨烯凭借性能优势 ， 广泛用于电子领域 、 储能领域 、 复合材料与散热器件等领域 。 中国石墨烯在散热领域市场规模仅占中国石墨烯市场规模的 12% 石墨烯散热膜导热系数高 ， 散热性能优势明显 石墨 烯 是 已 知的 导 热 系 数最 高 的 物 质 ， 理 论 导 热系 数 达到 5,300W/m K， 远 高 于 石 墨 。 石 墨 烯 是由 单 层 碳 原子 经 电 子 轨道 杂 化 后 形成 的 蜂 巢 状二 维 晶 体 ， 厚 度 仅 为 0.335nm。 石 墨 烯 的快 速 导 热 特性 与 快 速 散热 特 性 ， 使其 成 为 传 统石 墨 散 热 膜的 理 想 替 代材 料 。 当 前华 为 发 布 的 mate20X和 mate30X系 列 已采 用 石 墨 烯散 热 方 案 。 石 墨 烯 受 限于 产能小 和价格高的因素 ， 仅在高端手机使 用 ， 中 低 端手 机 考虑 到 成本 因 素并 未 采纳 石 墨烯 作 为散 热 器件 。 石墨烯应用领域广泛 除 高 导 热性 之 外 ， 石墨 烯 具 备 高导 电 性 、 柔性 强 与 高 透光 率 等 特 性 。 石 墨 烯 凭借 性 能 优 势 ， 广 泛 用 于电 子 领 域 、 储 能 领 域 、 复 合 材 料 与散 热 器 件 等领 域 。 中 国石 墨烯 在 散热 领域市场规模仅占石墨烯市场规模 的 12%。 石 墨 烯 石墨烯粉体 石墨烯膜 电池电极材料 电容电极材料 用于锂电池正负极材料的导 电 添 加 剂 ， 提高 充 放 电 速度 和 循 环 性能 特种涂料 高效催化剂 用于超级电容的电极材料 ， 储 能 活 性 强 且循 环 性 能 优良 防腐 、 电磁屏蔽 、 散热与导电 提高催化反应效率 导热膜 柔性显示 导热性能好 ， 用于消费电子 领 域 散 热 器 件 ， 可 快 速 转移 热 量 传感器材料 集成电路材料 柔性强特性 ， 可用于柔性显 示 屏 导电性能好 、 传输快特性 ， 用 与 传 感 器 领域 电子迁移率高 、 热稳定性高 ， 可 用 于 超 级计 算 机 和 精密 仪 器 等 领域 电子领域 , 27% 储能领域 , 19% 复合材料 , 13% 散热领域 , 8% 医药领域 , 5% 其他 , 28% 石墨烯应用分类 石墨烯应用市场占比 ， 2019年 中国智能手机散热器件行业综述 主流散热器件 （ 3/3） 随着智能手机 CPU性能的提升 ， 屏幕的大屏化 ， 智能手机对散热的需求进一步提升 ， 热 管与均热板散热方式逐渐在智能手机领域展现头角 ， 在 5G手机的渗透率持续提升 热管与均热板为新一代智能手机散热技术 随着智能手机 CPU性能的提升 ， 屏幕 的 大屏 化 ， 智 能 手机 对 散热 的 需求 进 一步 提 升 ， 热 管与 均 热板 散 热方 式 逐渐 在 智能 手 机领 域 展现 头 角 ， 在 5G手机 的 渗透 率 持续 提 升 。 液冷热管利用液体的汽化和液化特性进行热量传递 。 热管覆盖手机处理器 ， 处理器运 算产生热量时 ， 热管中的液体吸收热量汽化 ， 并通过热管到达手机顶端的散热区域 ， 降温凝结后再次回到处理器部分 ， 周 而复 始 从而 进 行有 效 散热 。 相比热管 ， 均热板与热管的工作原理与理论架构相同 ， 但热传导的方式不同 。 热管的 热传导方式为 一维线性热传导 ， 而均热板的热传导方式是为 二维面性热传导 。 均热板 传导方式从一维的线性传导升级为 二 维的 平 面传 导 ， 散 热 效率 提 高约 20%-30%。 蒸发段 冷凝段 液体流动 蒸汽冷却转换为液态 ， 返回蒸发器 蒸汽流动 放热 吸热 液体增发为气体蒸汽 ， 流向冷凝器 热管工作原理 ： （ 1） 蒸发段受热 ， 蒸发段毛 细 芯中 的 水吸 收 大量 热 量 ， 汽 化为 水 蒸气 ； （ 2） 水蒸汽在微小压差下流 向 冷凝 段 ； （ 3） 水蒸汽在冷凝段释放大 量 热量 ， 凝结 成 液体 ； （ 4） 冷凝段的液体借助吸液 芯 的毛 细 力作 用 返回 蒸 发段 。 液冷热管 均热板 原理 一维的线性热传导 二维的面性热传导 散热功效 均热板散热效率提高约 20%-30% 应用 适用于热源和散热器件间距长 的情景 通常热管与底板接触 ， 底板接 适用于热量大 、 功率大的情景 热源接触方式 触热源 均热板与热源直接接触 成本 5-10元 10-20元 中兴 10 Pro 5G 华为 mate20X 5G 应用手机 液冷热管构造图与原理 液冷热管与均热板对比 中国智能手机散热器件行业综述 产业链分析 在 5G手机中的价值 ： 热管 （ 5- 10元 ）、 均热板 （ 10-20元 ） 导热系数 ： 10,000W/m K以 上 智能手机散热器件主要包括石墨散热膜 、 石墨烯散热膜 、 热管与均热板 ， 不同散热器 件需要的原材料不同 中国智能手机散热器件产业链图谱 上游 中游 下游 石墨散热膜 石墨烯散热膜 热管与均热板 在 5G手机中的价 值 ： 3-4元 导热系数 ： 1,500 1,800W/m K 行 业 竞争格局 ： 行业竞 争 格 局清 晰 ， 由三大龙 头 企业碳 元 科 技 、 飞荣达与中石科技把控 在 5G手机中的价 值 ： 20元左右 导热系数 ： 5,300W/m K 行 业 竞争格局 ： 尚未出 现 具 有绝 对 优 势的龙头 企 业 ， 代 表 企 业包 括富烯科技 、 墨睿科技等 le行 a业 d竞le争o格.c局o：m被/p中 d国 fc台 o湾 r企e/业 show?id=5fc0611ae8dbdc1424梯 914f11 垄 断 ， 中国大 陆 企业仅 有 极 少数 企业布局热管与均热板 PI膜 胶带 PI膜为石墨散热模主要原材料 ， 高 端 PI 薄 膜 85%需依赖国际进口 天然石墨 CVD设备 中国天然石墨原材料储存丰富 ， 市 场 价格 呈现下降趋势 铜和铝 散热液体 热管与 均热 板原材 料简 单 ， 但 制造 工艺难 ， 技术壁垒高 第 一 梯 队 2019年 5G手机 全球出货量 690万台 670万台 具备自 产 5G基带芯 片与 处理器 实力 ， 技术实力远超其他手机厂商 智能手机厂商 第 二 梯 队 2019年 5G手 机全球出货量 220万台 120万台 90万台 第 三 队 2019年 ， 苹 果未发布 5G 手机 ， 因此 未 对其排 名 ， 但苹 果 技术 实 力仍是 第 一 梯队 2019年 12月 ， OPPO发 布 第一 款 5G手 机 ， 因此出货 量不高 碳元 科 技 等企 业热 管 已 实现 小批量 生产 ， 但均热板仍在认证阶段 中国智能手机散热器件行业综述 产业链上游 （ 1/3） 中国 PI膜产业与日本 、 美国等世界领先国 家 相比 ， 仍有较大差距 。 差距主要体现在产 能 规模与高性能 PI膜的生产能力上 石墨散热膜行业产业链上游 加工和切割经过贴合的石墨原膜 智能手机散热系统通常采用人工石 墨 散热 膜 。 人 工 石墨 散 热膜 的 主要 原 材料为 PI膜 。 从 生 产工 艺 的角 度 分析 ， 人工 石 墨散 热 膜主 要 经过 五 道 工 序 ， 依 次 是碳 化 、 石 墨 化 、 压 延 、 贴合与模切 。 PI膜 、 胶带和保护膜等是人工石墨散热膜关键原材料 ， 其中 PI膜成本占比高达 30%， 为主要原材料 。 PI膜是一种高性能的绝缘材料 ， 可广泛应用于卫星导航 、 数码产品 、 计 算 机 、 手 机 等 领域 。 PI膜 产品具 有较 高的技 术壁 垒 ， 高 性 能 PI膜 基 本由 美 国杜邦 、 日 本 Kaneka、 韩国 SKPI等 企业垄 断 ， 其中美 国杜 邦公司 占据 全 球 40%以 上 的高性能 PI膜市 场 。 美 国 杜 邦公 司 PI膜 产 品 品 种 齐 全 ， 可 满 足 各 类 PI膜 的 应 用需 求 ， 在 全 球 PI膜 行 业 具有 绝 对 领 先优 势 。 中国 PI膜 产 业 与日 本 、 美 国等 世 界 领 先国 家 相 比 ， 仍 有 较 大 差距 。 差 距主 要体现在 产能规模 与 高性能 PI膜的生产能力 上 ， 中国普遍 PI膜生产装置为 百吨级 ， 而杜邦 、 宇部兴产与钟渊化学等国际领先企 业 均为 千吨 级 ， 同时高 性 能 PI膜技术 均 受 国际巨 头垄断 ， 中国高性能 PI膜超 过 85%需依赖 进 口 。 石墨散热膜制作流程 中国 PI膜产业与国际领先国家对比 制备流程 碳化 高温下将 PI膜的结构分子径向排 列 打乱 ， 致使 PI膜 羰 基断 裂 ， 非 碳成 分全部或大部分挥发 ， 最后形成乱 层 结构的 PI碳 化膜 进一步在高温下将 PI碳化膜分子 重 整 ， 有 序性 增 大 ， 无 序性 减 少 ， 向 六角平面的层状石墨结构转变 ， 最 后 形成 高 结晶 度 的大 面 积石 墨 原膜 石墨化 石墨压延 挤压延展形成柔软且高密度的石墨 原 膜 贴合 在上下表面贴覆离型膜和保护膜 膜裁切 中国 国际领先国家 产量 ： 生产装置均为 百吨级 原材料 ： 以均苯二酐为主 精细化程度 ： 品种 ： 少 ， 以薄膜与模塑料等为主 产量 ： 生产装置多为 千吨级 原材料 ： 芳香族二胺等 精细化程度 ： 品 种 ： 繁多 ， 如薄膜 、 纤 维 、 涂 料 、 粘合剂 、 泡沫与瓷漆等 氧化还原法 天然石墨 分子结构容易被 破坏 可大规模量产 CVD法 最好 SiC分解法 SiC基 板 石墨烯不易与基 体分离 适合小批量量产 机械剥离法 天然石墨 分子结构较为完 整 ， 产品尺寸小 不易形成量产 中国智能手机散热器件行业综述 产业链上游 （ 2/3） 石墨烯制造工艺包括机械剥离法 、 化学气相沉积法 、 外延生长法 、 氧化还原法 ， 其中 氧化还原法与 CVD法率先突破产业化瓶颈 ， 成为主流制备石墨烯散散热膜的工艺 石墨烯散热膜行业产业链上游 石 墨 烯制造工 艺 包括机械 剥 离法 、 化 学 气相沉积 法 （ CVD） 、 外延生长 法 与氧化还 原 法 ， 其中 氧 化还原法 与 CVD法率 先 突破产业 化 瓶颈 ， 成 为 主流制 备 石墨 烯 散 热 膜的 工艺 。 氧化还原 法 ： 将天然 石 墨与强酸 和 强氧化性 物 质反应生 成 氧化石墨 (GO)， 经过超 声 分 散 制备成氧 化 石墨烯 (单 层 氧化石 墨 )。 在氧化石 墨 烯中加入 还 原剂去除 氧 化石墨 表 面的含氧基团 ， 最终生成石墨烯 。 氧 化还 原 法制 备 成本 低 廉且 容 易实 现 ， 是 制 备石 墨 烯的 最 佳方 法 ， 且 可 制备 稳 定的 石 墨烯 悬 浮液 ， 解决 石 墨烯 不 易分 散 的问 题 ； 化学气相沉积法 ： 将含碳气体如碳氢化合物 通 入以镍为 基 片的管状 简 易沉积炉 ， 在高温下 含 碳气体分 解 成碳原子 沉 积 ， 并在 镍 的表面形 成 石墨烯 ， 通 过轻微的 化 学刻蚀 ， 使石墨烯薄膜和镍片分离产生纯净 的 石墨 烯 薄膜 。 石 墨 烯氧化还 原 法主要材 料 为天然石 墨 ， 而 CVD法 制 备石墨烯 涉 及的材料 包 括含碳 气 体与 铜 箔 。 石墨 烯 生 产 所需 的 原 材 料在 中 国 市 场储 备 充 足 ， 对 石 墨 烯 产业 链 影 响 较 小 。 CVD法生 产 石墨烯所 需 要的 CVD设 备已基本 实 现国产化 ， 中国烯成 科 技 、 南风 华 工与厦门 烯 成等企业均可量产 CVD设备 。 中国石墨烯产业链材料 、 设备与制造等多环节已较 为成熟 ， 为手机散热器件行业提供 强 劲的 支 撑 。 石墨烯生产工艺对比 浓硫酸 超声波 加热还原 通入含碳 气体 铜 箔 上 生 成石墨烯 通过刻蚀方 式去除铜 SiC基板 剥离 si， 保 留 C元 素 在 1,300 左 右 加热 SiC， Si原子高温下升 华 石墨烯 真 空 、 高 温 下 （ 1,300 ） 生长石墨烯 天然石墨 反复粘贴 、 揭下胶带 石墨烯 制备流程 主要原材料 产品质量 制造成本 是否适合产业化 天然石墨 氧化后石墨 氧化石墨烯 石墨烯 铜箔片 CVD炉 （ 1,000 ） 石墨烯 （ 含铜 ） 石墨烯 铜箔与含碳气体 结构完整 ， 质量 可大规模量产 中国智能手机散热器件行业综述 产业链上游 （ 3/3） 顶层铜基 灯芯结构 均热板结构 灌入液体 并密封 （ 通常为水 、 丙酮 、 乙醇 ） 底层铜基 支柱 烧结 铜焊 热管与均热板制造涉及的材料市场供应充足 ， 属于典型的买方市场 ， 因此热管与均热 板材料供应商对热管与均热板制造厂商议价能力低 热管与均热板散热行业产业链上游 热管与均热板制造工艺 热管与均热板制造工艺相似 ， 其中均热板散热性能更佳 ， 制造工艺更为复杂 。 均热板的制造工艺主要包括壳板加工 、 吸液芯烧结 、 基板及支撑柱 焊接 、 工质注入 、 真空处理 、 加热除气及冷焊 、 冷焊封口焊接 ， 其 中除 基 板加 工 、 基 板 及支 撑 柱焊 接 、 充 液 管加 工 及焊 接 几道 工 序外 ， 其余 工 序均 与 热管 制 造工 艺 相同 。 热管与均热板主要材料 热管与均热板主要由上 、 下壳板与散热液体构成 。 由于铜和铝合金具备较高的导热系数 、 良好的加工性能及较低的成本 ， 故均热板制造材料通 常为铝合金和纯铜 。 均 热板 内 部需注入液体作为工质 ， 考虑到经济性 ， 水 、 丙酮 、 乙醇三种工质在热管与均热板使用的最为广泛 。 热管与均热板制造涉及的材料市场供应 充足 ， 属于典型的买方市 场 ， 因 此热管与均热板材料供应商对热管 与 均热 板 制造 厂 商议 价 能力 低 。 均热板制造流程 均热板实物 中国智能手机散热器件行业综述 产业链下游 散热器件下游应用领域众多 ， 包括消费电子 、 和汽车 、 基站 、 服务器和数据中心等 ， 市场空间在千亿级别 散热器件应用领域 散 热器 件 下 游 应用 领 域 众 多 ， 包 括 消 费电 子 、 汽 车 、 基 站 、 服务 器 和 数 据中 心 等 ， 市场 空 间 在 千亿 级 别 。 5G时 代 到 来 ， 散 热 器 件在 5G手 机 与 5G基 站领 域 的 应 用市场 迎 来高 速增长期 。 散热器件在 5G手机领域的应用 手机 在 运 行 的过 程 中 会 产生 大 量 的 热量 ， CPU、 电 池 、 摄 像头 和 LED等 都是重 要热 源 。 伴 随 5G手机性 能的 持续升 级 ， 包括拍 照像 素提升 、 电 池容量 加大 、 曲面 屏设 计以 及 玻璃 陶瓷 等 非 金 属机 壳 的 应 用 ， 均 对 散 热提 出 更 高 要求 。 热 量 过高 对 手 机 性能 、 手 机 寿命 和 用 户 体验 会 产 生 不利 影 响 。 根据 国 际 安 全标 准 的 规 定 ， 手 机 终 端的 表 面 温度上 限 为 48 ， 超过则会导致 CPU降频 和 电池 损 害等 安 全问 题 。 因 此 良好 的 散热 解 决方 案 成为 手 机迭 代 升级 的 关键 之 一 ， 是 手机 品 牌商 在 推出 新 一代 手 机的 重 要宣 传 点 。 散热器件在 5G基站领域的应用 除消费电子 （ 智能手机 、 电脑与笔记本等 ） 外 、 散热器件在基站领域亦应用广泛 。 5G基站 引 入 Massive MIMO技术 ， 典型应用是 64T64R， 单 5G基站典型 功 耗超过 3,500W。 而 4G基 站主要 采 用 4T4R， 单 基 站 典型 功 耗仅 1,000W左 右 。 由 于 设 备 在运 行 过 程 中消 耗 的 部 分电 能 会 转 化为 热 能 ， 使得 基 站 一 体化 机 柜 内 的温 度 不 断 上升 ， 因此 5G基 站功 耗 提 升激发 5G基站的散热需 求 。 根 据 运 营商 的 测 试 数据 ， 5G基 站 BBU设备 满载 功耗 为 300W左右 ， 较 4G基 站 BBU设 备 的 功 耗 增长 1.7倍 左 右 。 5G功 耗 的 增加 主要 来 源 于 有源 天 线 AAU。 5G业务 为空 载 、 负 荷 30%和 负荷 100%时 ， 中 兴 AAU设 备 平均功耗 依 次 为 633W、 762.4W和 1,127.3W； 4G 时代以上 三 种业务负 荷 下设备 （ RUU与天线 ） 的功耗分 别 为 222.6W、 259.1W和 289.6W。 因 此 ， 5G基 站 AAU设备 功 耗相 对于 4G基 站 AAU设 备有 3倍 左右 的 提升 。 目前主流的基站散热方案为 BBU设 备正面使用鳍片散热片覆盖 PCB， 背面使 用 金 属 散 热片 、 热管与均热板 ， 而内部使用 导 热界 面 材料 。 注 ： 4G承载网未配置 AAU， 采用 RUU与外 置 天线 实 现信 号 的接收 4G与 5G设备的平均功耗 设备分类 业务负荷 中兴 华为 AAU/RUU平均功耗 BBU平均功耗 AAU/RUU平均功耗 BBU平均功耗 5G 100% 1,127.3W 293.1W 1,175.4W 325.8W 30% 762.4W 292.5W 856.9W 319W 空载 633W 293.6W 663.0W 330W 4G 100% 289.7W 175.7W - - 30% 259.1W 171.9W - - 空载 222.6W 169.4W - - 中国智能手机散热器件行业驱动力分析 智能手机行业迎来上行周期 未来 5年 ， 5G手机将迎来上行周期 ， 手机出货量将大规模增长 ， 带动智能手机 对 散热器 件的需求增长 5G手机面市 ， 中国智能手 机行业迎来上行周期 过去 4年 ， 中 国智能手 机 出 货量下滑明显 。 中国智能手机出货量从 2016年的 5.6亿 部 下 降至 2019年 的 3.9亿部 ， 显示 4G手 机 市场已进 入 下行周期 。 2019年 ， 5G时代开启 ， 各 大 手机厂商 均 发行多款 5G手 机 ， 但由于 5G信 号覆 盖 面积小 ， 智 能手机总 出 货量 下 滑 持续 。 5G信号普及推动 5G手机出货量增长 2019年 ， 中 国 5G建设 在 起步阶段 ， 5G信号覆盖 面 积极为有 限 。 5G手机 仅 能在特定区 域 接收 5G信 号 ， 导致用 户 体验下降 ， 5G手 机的 渗 透率较低 。 据据中国 信 通院数 据 显 示 ， 2019年 12月中国手 机 总体出货量 3,044.4万部 ， 其中 5G手 机 出货量为 541.4万部 ， 渗透率仅有 18%。 随着 5G信 号 的普 及 ， 5G手 机将 逐 渐向 智 能手 机 行业 渗 透 。 现象级 5G应用诞生赋能 5G手机占领市场 利用 5G通信 技术高 传输 速率衍生 更 多的现象 级 应用改变 人 们的生活 方 式是 5G通 信 技 术 的核心价 值 。 回顾 4G时 代 ， 4G 通 信 技术的升 级 孵化了短 视 频 、 移动 支 付 、 移 动 直 播 等应用 ， 这 些可改变 人 们生活 方 式 的新应用 均 需在 4G手 机 终端展现 。 4G通 信 技 术 催生 的 新 应 用大 幅 提 升 4G手 机 使 用 体 验 ， 成 为 用 户购 买 4G手 机的 核 心 因 素 。 5G时 代 必将诞生属于自己时代的新应用 ， 赋 能 5G手 机迅 速 占领 市 场 。 未 来 5年 ， 5G手 机将迎来 上 行周期 ， 手 机出货量 将 大规 模增 长 ， 带 动 智 能 手机 市 场对 散热器件的需求 。 网 速 网 速 达 到 150Kbps 短 信 及 QQ以 文字 为 主的通 讯方式诞生 网速提 升 至 1- 6Mbps 微信 诞 生 ， 相 比 2G时代 的 QQ ， 微 信 可 支持发送文 字 、 语音 、 图片及 视频等功能 网 速 提 升 至 10-100Mbps 移动 支 付 、 短 视频 、 直播及 手游 等 应用诞 生 ， 极 大增加 了 4G手机 的 功能 性 及娱乐 性 。 4G 时 代 ， 手机 已 从通 讯 工具 升 级为 人 民生 活 必备 的 日常工具 未来 ， 5G手 机结合 VR、 AI 等技 术 ， 将改 变用 户 的生活 方式 时间 2G时代 3G时代 4G时代 2023E 2024E 5G时代 网 速 提 升 至 10G 视频 、 游戏等 传统 业 率先适 配 5G 手机 ， 让用 户 享受低 延时 手 机游戏 体验及超高 清 、 沉浸 式 视频观 看体验 5. 2 5. 6 4.9 4. 1 3.9 4 4. 1 4. 2 4. 4 4. 7 5 4 3 2 1 0 亿部 6 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 2021E 各通信时代孵化的手机应用 2022E 中国智能手机出货量 ， 2015-2024年预测 中国智能手机散热器件行业驱动力分析 5G智能手机散热需求增加 5G手机散热诉求提升 ， 传统散热方案已无法满足终端散热需求 。 在 5G手机功耗提升翻 倍的背景下 ， 热管与均热板凭借其高导热系数 ， 开始向智能手机领域渗透 5G手机对散热器件提出新诉求 5G手机散热需求增加 5G手 机 功能 创新 带 来 功 耗提 升 ， 散 热需 求 随 之 升级 。 智 能 手机 的 主 要 发热 源 为 处 理器 、 电 池 、 摄像 头 、 LED模 组 。 5G手机对 散 热的高要 求 来源于 5G手 机功耗增 加 和手机结构变化两 方面 ： （ 1） 相 较 4G手 机 ， 5G手 机 的性能大 幅 提升 ， 集 成 度不 断 提 高 ， 5G手机 的 芯片 功 耗 将 是 4G 手机的 25倍左右 ， 导 致 工作 时 的功 耗 和发 热 量急 剧 上升 ； （ 2） 5G手机 除 需接收 5G高 频信号外 ， 还需 兼 备 可 接收 4G信 号 的能 力 ， 因 此 5G手机 需 配置 的天线数量增加 ， 导致内部空间紧 凑 ， 散 热 性能 减 弱 。 5G手机散热器件价值提升 4G手 机 通 过 将石 墨 散 热 膜贴 近 热 源 实现 热 量 传 递和 转 移 。 5G手 机 散 热 诉 求提 升 ， 传 统散热 方案 已 无 法 满足 终 端 散 热需 求 。 在 5G手 机功 耗提 升翻 倍 的 背 景下 ， 热 管 与均 热 板 凭 借其高 导热系 数 ， 开始向 智能 手机领