5G开辟散热市场新天地：新材料、新技术、新方案-20190820-安信证券-34页.pdf

1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。新材料、新技术、新方案，新材料、新技术、新方案，5G5G 开辟散开辟散热市场新天地热市场新天地 散热技术方案持续升级，散热技术方案持续升级，5G5G 时代市场规模有望突破时代市场规模有望突破 20002000 亿元亿元：散热下游应用领域众多，涵盖消费电子、和汽车、基站、服务器和数据中心等，市场空间在千亿级别。根据前瞻产业研究院预估，2018 年2023年散热产业年复合成长率达 8%，市场规模有望从 2018 年的 1497 亿元增长到 2023 年的 2199 亿元。手机散热约占行业总规模的7%，2018 年约为 100 亿元，未来受益于 5G 智能终端持续升级的驱动，手机散热市场增速在 20192022 年有望提升至年平均复合增长率 26%。此外，5G商用基站大规模建设也会驱动半固态压铸壳体和吹胀板等细分散热市场空间的扩大。而从长期发展趋势来看，5G 带来的网络流量的增加，也会驱动服务器应用的进一步上量，并由此带动细分散热市场容量的扩大。石墨烯、石墨烯、热管和热管和 VCVC 渗透到渗透到 5G5G 智能手机，单机散热智能手机，单机散热 ASPASP 显著提升显著提升：传统手机散热材料以石墨片和导热凝胶等 TIM 材料（导热界面材料）为主，石墨片存在导热系数相对较低、厚度相对较大等问题。目前热管和 VC（均热板）开始从电脑、服务器等领域渗透到智能手机终端，石墨烯材料也开始应用。相对而言，VC 和石墨烯的导热系数高，厚度低，是性能更佳的散热材料。华为 2019 年发布的 Mate 20 X 中率先使用石墨烯+VC 散热方案，三星新款旗舰机 Note 10 中也首度采用了 VC散热。随着石墨烯、热管和 VC 在智能手机中渗透率的提升，5G 时代单机 ASP 有望达到 510 美金，实现 34 倍的价值量增长。除了单价ASP 的倍增外，智能手机出货量有望借力于 5G 迎来新的换机潮。根据IDC 预测，2019 年下半年智能手机行业有望恢复增长，预估该趋势将一直延续到 2023 年，届时全球智能手机出货量将达到 15.42 亿台，其中 5G 手机渗透率达到 25%。吹胀板应用至吹胀板应用至 5G5G 基站，基站散热量价齐升基站，基站散热量价齐升：基站架构包括基带单元BBU 和有源天线 AAU（4G 为 RRU+天线）。5G 基站引入 Massive MIMO技术，未来 64T64R 将广泛应用，基站功耗超过 3500W。目前，4G 基站主要采用 4T4R，功耗仅 1000W 左右，因此，5G 基站功耗增加明显。从功耗构成来看，5G 功耗的增加主要来源于有源天线 AAU，100%业务负荷下功耗超过 1000W，大约是 4G 的 3 倍。5G 基站 BBU 功耗平均为 300W 左右，大约是 4G 的2 倍。除传统的散热材料及方案外，半固态压铸件具有重量轻和散热性能好的优势，吹胀板具有热传导效率高、制冷速度快的优势，结合半固态压铸件和吹胀板的散热器件有望大幅Tabl e_Ti t l e 2019 年年 08 月月 20 日日 电子元器件电子元器件 Tabl e_BaseI nf o 行业深度分析行业深度分析 证券研究报告 投资评级投资评级 领先大市领先大市-A 维持评级维持评级 Tabl e_Fi rst St oc k 首选股票首选股票 目标价目标价 评级评级 300602 飞荣达 43.75 买入-A Tabl e_C hart 行业表现行业表现 资料来源：Wind资讯%1M 3M 12M 相对收益相对收益-4.21-11.31-30.94 绝对收益绝对收益-4.65-6.52-14.91 夏庐生夏庐生 分析师SAC 执业证书编号：S1450517020003 021-35082732 陈昊陈昊 报告联系人 薛辉蓉薛辉蓉 报告联系人 相关报告相关报告 华为首款 5G 手机发布，集成电路产业投 融 资 热 度 不 减，共 话 产 业 盛 况 2019-07-28 Q2 电子基金持仓持续低位，各板块趋势看长期成长 2019-07-24 2019 年电子行业策略报告-估值配合产业逻辑，关注半导体、PCB 与 LED 2018-11-29 电子行业三季度综述：估值已具备投资价值，关注半导体、PCB 与 LED 细分行业 2018-11-12 5G 手机射频前端/天线，增量需求分析 2018-10-25-22%-15%-8%-1%6%13%20%2018-082018-122019-04电子元器件 沪深300 2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5 2 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。提升 5G 基站散热价值量。根据产业链调研，5G 单基站散热材料价值量约为 15002000 元。主流散热材料技术成熟，热管和主流散热材料技术成熟，热管和 VCVC 尚处于尚处于技术突破技术突破阶段阶段：目前主流的被动散热方案包括石墨片、石墨烯、导热界面材料（Thermal Interface Materials，TIM）、热管（Heatpipe，HP）和均热板（Vapor Chamber，VC）以及半固态压铸件。从供应链和竞争格局的角度看，我国在石墨片、石墨烯、TIM 材料和半固态压铸件上掌握相关技术，涌现出一大批参与者，但由于技术门槛相对较低，目前竞争较激烈。热管和 VC 的供应链主要在台湾，相关厂商占据市场 70%左右的份额，国内厂商已经实现技术突破，目前处于量产前期，成长空间巨大。投资建议：投资建议：5G 终端散热将采用石墨膜/石墨烯膜+TIM+热管/VC 综合技术方案，其中石墨膜较 4G 用量显著增加，石墨烯膜、热管/VC 渗透率有望大幅提升。重点推荐飞荣达重点推荐飞荣达。飞荣达飞荣达主营电磁屏蔽和导热器件，业务占比分别为 49%和 13%，2018 年收购润星泰（主营半固态压铸壳体）51%和昆山品岱（拥有热管/VC 技术）55%的股权，持续加大对智能手机和基站散热的布局。建议关注建议关注碳元科技碳元科技、中石科技中石科技、精研精研科技和捷荣技术。科技和捷荣技术。碳元科技碳元科技主营高导热石墨膜，2018 年自主布局超薄热管/VC 及相关材料的研发和生产。中石科技中石科技主营导热材料和EMI 屏蔽材料，业务占比分别为 89%和7%。2019 年 6 月收购江苏凯维迪（掌握热管等散热技术）51%的股权，布局石墨膜+热管/VC 一体化的智能终端散热解决方案。精研科技精研科技主营消费电子和汽车 MIM 核心零部件，产品涉及散热器，捷荣技术捷荣技术是国内消费电子精密结构件核心供应商，有望借助大客户优势切入散热领域。风险提示：风险提示：5 5G G 终端出货量及渗透率不及预期；终端出货量及渗透率不及预期；5G5G 基站建设量不及预基站建设量不及预期期；5G5G 终端和基站散热方案变化不及预期终端和基站散热方案变化不及预期 2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 3 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。内容目录内容目录 1.散热技术方案持续升级，散热技术方案持续升级，5G 时代市场规模有望突破时代市场规模有望突破 2000 亿元亿元.6 1.1.以被动散热为主，多元材料构成目前散热设计解决方案.6 1.2.热管和 VC 渗透到智能手机，5G 单机散热 ASP 显著提升.7 1.3.半固态压铸件+吹胀板，5G 基站壳体价值量提升.10 1.4.AR/VR 新终端有望超预期，创造散热新增需求.12 2.石墨膜：散热方案的主流材料，国内技术成熟稳定石墨膜：散热方案的主流材料，国内技术成熟稳定.12 2.1.主流散热材料，单手机用量为 36 片.12 2.2.行业竞争激烈，价格持续走低.14 2.3.PI 膜是人工石墨膜的核心材料，高端产能集中在国外厂商手中.15 3.石墨烯膜：理化性能丰富，国产优势明显石墨烯膜：理化性能丰富，国产优势明显.16 3.1.导热系数最高、导电性能好，下游锂电材料和导热膜空间巨大.16 3.2.我国石墨烯产业全球领先，参与者众多.17 3.3.制备方法众多，CVD 法发展前景良好.18 4.TIM：产品种类众多，国产供应链成熟：产品种类众多，国产供应链成熟.19 4.1.配套的导热填充材料，应用场景众多且不可或缺.19 4.2.国内厂商不断涌入，市场竞争格局日益充分.21 4.3.制备工艺种类丰富，多样化满足各层次散热需求.22 5.热管热管/均热板：渗透至手机和基站，本土厂商实现技术突破均热板：渗透至手机和基站，本土厂商实现技术突破.23 5.1.热管/VC 导热系数最高，渗透率有望持续提升.23 5.2.厚度、长度和外观要求高，生产工艺难度大.25 5.3.台湾厂商占据主要份额，大陆厂商已实现技术突破.25 6.基站散热壳体：半固态压铸件基站散热壳体：半固态压铸件+吹胀板，国产实力强劲吹胀板，国产实力强劲.26 6.1.重量轻、散热性能好，半固态压铸件广泛应用于基站.26 6.2.上游压铸机行业竞争充分，压铸件供应商格局稳定.27 7.重点公司推荐重点公司推荐.28 7.1.碳元科技：立足高导热石墨膜，布局热管/VC 产品.28 7.2.飞荣达：电磁屏蔽器件核心供应商，深入拓展散热业务.29 7.3.中石科技：导热材料全球领先，持续突破大客户.31 图表目录图表目录 图 1：散热行业市场规模及增速.6 图 2：手机散热市场规模及增速.6 图 3：散热方式.7 图 4：散热方案简介.7 图 5：手机散热（被动）.7 图 6：手机主要散热源.8 图 7：智能手机部件温度（）.8 图 8：智能终端散热方案及性能.9 图 9：智能终端散热方案.9 图 10：全球智能手机销量及预测（百万），换机潮开启，5G 手机渗透率逐步提升.9 图 11：基站架构.10 图 12：BBU 散热方案.10 图 13：吹胀式板式换热器.11 2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 4 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。图 14：导热硅胶片在基站中的应用.11 图 15：中国 VR/AR 出货量及预测（万台）.12 图 16：全球 VR/AR 出货量及预测（万台）.12 图 17：石墨晶体结构图.13 图 18：石墨均匀散热示意图.13 图 19：智能手机石墨膜使用场景介绍.14 图 20：中石科技和碳元科技石墨膜单价（元/m2）.14 图 21：代表厂商综合毛利率变化趋势.14 图 22：石墨膜生产的工艺流程.15 图 23：PI 膜全球主要供应商.15 图 24：中国 PI 膜产量及预测.15 图 25：石墨和石墨烯结构对比.16 图 26：金属材料以及新材料的导热系数.16 图 27：中国石墨烯市场规模预测（单位：万美元）.17 图 28：石墨烯未来应用领域情况图.17 图 29：全球十大石墨烯专利发明人.18 图 30：石墨烯产业相关政策梳理.18 图 31：石墨烯产业链.19 图 32：氧化还原法制备石墨烯粉体.19 图 33：CVD 法制备石墨烯膜.19 图 34：导热界面材料散热原理.20 图 35：导热界面材料种类.20 图 36：导热硅脂.21 图 37：导热凝胶.21 图 38：全球导热界面材料市场规模.21 图 39：全球导热界面材料产量分布.21 图 40：全球导热界面材料销售区域分布.21 图 41：石墨相变导热硅脂的工艺流程图.22 图 42：复合导热硅脂的工艺流程图.22 图 43：导热界面材料产业链.23 图 44：2015 年全球导热界面材料下游结构.23 图 45：2016-2021 年导热界面材料各个行业需求.23 图 46：VC 和热管工作原理.24 图 47：VC 和热管工作原理.24 图 48：散热材料导热系数对比.24 图 49：热管和均热板在智能手机渗透率的预测.24 图 50：三星 Galaxy S7 散热拆分图示.25 图 51：华为手机散热方案.25 图 52：台系散热厂商 2019 年上半年营业收入（亿元）.26 图 53：台系散热厂商 2019 年上半年营业收入增速（%）.26 图 54：半固态流变压铸和触变压铸的工艺流程.27 图 55：半固态压铸件在通讯领域的应用.27 图 56：碳元科技 2014-2018 年主营业务构成情况.28 图 57：碳元科技 2018 年主营业务构成情况.28 图 58：碳元科技 2014-2018 年营业收入及增速.28 2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 5 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。图 59：碳元科技 2014-2018 年归母净利润及增速.28 图 60：碳元科技 2014-2018 年毛利率和净利率.29 图 61：飞荣达主要产品在智能手机、通信机柜和笔记本电脑中的应用.29 图 62：飞荣达 2016-2018 年主营业务构成情况.30 图 63：飞荣达 2018 年主营业务构成情况.30 图 64：飞荣达 2014-2018 年营业收入及增速.30 图 65：飞荣达 2014-2018 年归母净利润及增速.30 图 66：飞荣达 2014-2018 年毛利率和净利率.30 图 67：中石科技 2016-2018 年主营业务构成情况.31 图 68：2018 年中石科技各产品收入占比.31 图 69：2014-2018 年中石科技营业收入及增速.32 图 70：2014-2018 年中石科技归母净利润及增速.32 图 71：2014-2018 年中石科技毛利率及净利率.32 表 1：散热材料及方案性能对比.7 表 2：智能手机导热需求增加因素.8 表 3：5G 基站功耗测试结论.10 表 4：2G4G 阶段中国移动、中国电信和中国联通的频谱汇总.11 表 5：主要国家 5G 频谱规划.11 表 6：石墨导热性能与铜、铝对比.13 表 7：三种石墨散热膜优缺点对比.13 表 8：行业主要参与者情况.14 表 9：国内外主要生产厂商.16 表 10：石墨烯粉体和石墨膜的下游应用.17 表 11：石墨烯部分下游潜在市场规模.17 表 12：中国石墨烯主要企业竞争力一览表.18 表 13：石墨烯粉体和薄膜的参数对比.19 表 14：导热界面材料分类.20 表 15：国外和国内导热界面材料主要厂商.22 表 16：热管和 VC 使用情况.25 表 17：台湾主流散热厂商简介.26 2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 6 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。1.散热技术方案持续升级，散热技术方案持续升级，5G 时代市场规模有望突破时代市场规模有望突破 2000 亿元亿元 热设计和热管理是电子产品组件的核心构成，并且随着组装密度和集成度的持续提升而越来越受到重视。散热下游应用领域众多，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。根据前瞻产业研究院预估，2018 年2023 年散热产业年复合成长率达 8%，市场规模有望从 2018 年的 1497 亿元增长到 2023 年的 2199 亿元。手机散热约占行业总规模的 7%，2018 年约为 100 亿元。虽然占比低，但是未来受益于 5G智能终端持续升级的驱动，手机散热市场有望保持高增长，20182022 年年平均复合增长率有望达 26%。此外，5G 商用基站大规模建设也有望驱动半固态压铸壳体和吹胀板散热市场空间的扩大。而从长期发展趋势来看，5G 带来的网络流量的增加，服务器散热市场也将持续扩大。图图 1：散热行业市场规模散热行业市场规模及增速及增速 图图 2：手机散热市场规模及增速手机散热市场规模及增速 资料来源：前瞻产业研究院，安信证券研究中心 资料来源：Yole，安信证券研究中心 1.1.以被动散热为主，多元材料构成目前散热设计解决方案以被动散热为主，多元材料构成目前散热设计解决方案 散热就是将发热部件产生的热量发散到空气中。其技术原理包括热传导（Conduction）、热对流（Convection）和热辐射（Radiation）三种。例如，CPU 散热片底座与 CPU 直接接触带走热量的方式就属于热传导；散热风扇带动气体流动即热对流；热辐射指的是依靠射线辐射传递热量。一般而言，热传导和热对流是散热系统的两种主流方式，其中热传导主要与散热器材料的导热系数和热容有关，热对流则主要与散热器的散热面积有关。根据热传导和热对流手段的不同，可以将散热器产品分为主动与被动两种方式。主动散热是由与发热体无关的能源参与进行强制散热，比如风扇、液冷中的水泵、相变制冷中的压缩机，其特点是效率高，但同时也需要其它能源的辅助。被动散热就是仅依靠发热体或散热片的自行发散来进行降温。台式电脑和笔记本电脑采用主动与被动结合的方式散热，而手机终端、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。5%6%7%8%9%0500100015002000250020172018 2019E 2020E 2021E 2022E 2023E市场规模（亿元，左轴）增速（%，右轴）0%10%20%30%40%00.511.522.533.54201620172018 2019E 2020E 2021E 2022E市场规模（十亿美元，左轴）增速（%，右轴）2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 7 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。图图 3：散热方式散热方式 资料来源：安信证券研究中心整理 图图 4：散热方案简介散热方案简介 图图 5：手机手机散热（被动）散热（被动）资料来源：Intel，安信证券研究中心 资料来源：三星和小米，安信证券研究中心 目前主流的被动散热方案包括石墨片、石墨烯、金属背板、冰巢散热、导热界面材料（Thermal Interface Materials，TIM）、热管（Heatpipe，HP）和均热板（Vapor Chamber，VC）。导热系数是衡量散热方案的核心指标。以上方案的导热系数，按照由低到高，依次为金属、石墨片、石墨烯、热管和 VC。虽然热管和均热板的导热系数更高，但是其功能只是加快热量从手机发热零件转移到散热片的速度，而最终的散热效果，还要看散热片和空气之间的热对流，即散热片材质的热特性对手机散热效果具有不可忽视的影响。因此，散热片+热管/VC 融合的解决方案有望成为发展主流，对石墨片、TIM 和热管/VC 产业链的参与厂商形成利好。表表 1：散热材料及方案性能对比：散热材料及方案性能对比 导热系数（导热系数（W/mK）散热产品形态散热产品形态 散热散热应用领域应用领域 金属金属 200 金属背板，精密金属结构件 消费电子和基站等 石墨膜石墨膜 1000 人工石墨散热膜 卫星导航、数码、F.H级电机、电脑和智能手机等 石墨烯石墨烯 800-5300 石墨烯粉体和薄膜 智能手机等 导热界面材料导热界面材料-导热硅脂、硅胶片、凝胶和双面胶等 汽车、航空、通信电子设备、电器、军工等 热管热管 20000/家用电器、航空航天、飞机、船舶舰艇等 均热板均热板-/电子产品、服务器、高档图形卡等 资料来源：安信证券研究中心整理 1.2.热管和热管和 VC 渗透到智能手机，渗透到智能手机，5G 单机散热单机散热 ASP 显著提升显著提升 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。同2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 8 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。时伴随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，都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，手持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伴随手机迭代升级的关键之一，也是手机品牌商在推出新一代手机时的重要宣传点。图图 6：手机主要散热源手机主要散热源 图图 7：智能手机部件温度智能手机部件温度（）（）资料来源：Yole D veloppement，安信证券研究中心 资料来源：Yole D veloppement，安信证券研究中心 总体来看，芯片处理能力、射频功耗、机壳材质和轻薄化的设计是影响手机散热需求的主要因素。一方面，随着智能手机的发展，手机芯片的主频越来越高，功率越来越大。5G 芯片处理能力是现有芯片的 5 倍；5G 手机总功率约 9.6W，是 4G 的 2 倍；5G 手机运行在多频段和高频网络，Massive MIMO（大规模多入多出）天线技术商用，耗能是 4G 芯片的 2.5倍；加上高速处理大量数据，同时手机视频内容、游戏内容等的高清化。表表 2：智能手机导热需求增加因素：智能手机导热需求增加因素 因素因素 分析分析 芯片芯片 5G 芯片计算效率提高，发热密度绝对值增加 外壳外壳 玻璃、陶瓷等非金属材料机壳代替金属机壳，散热性差 防水防水 零部件与整机具有更高的密封性，散热性能下降 轻薄轻薄 内部零部件间排布紧凑，热量难以扩散 全面屏全面屏 全面屏屏占比提升，增加了热散量 拍摄拍摄 后臵双摄三摄成为趋势，发热膜组和发热密度大幅提升 资料来源：安信证券研究中心整理 导热系数和厚度是评估散热材料的核心指标。传统手机散热材料以石墨片和导热凝胶等 TIM材料为主，但是石墨片存在导热系数相对较低，TIM 材料存在厚度相对较大等问题。在手机品牌商的推动下，热管和 VC 开始从电脑、服务器等领域渗透到智能手机终端，并且在石墨烯材料持续取得突破，也开始切入到消费电子散热应用。相对而言，VC 和石墨烯的导热系数高，厚度薄，是散热材料的更优选择。华为在荣耀 Note 10 4G 手机中采用了 9 层立体散热方法，石墨片+金属+TIM+热管，由手机屏幕侧开始，分别是中框石墨片、PC 级液冷管、高导热铝合金中框、导热铜片、处理器屏蔽罩、两层导热凝胶、后盖石墨片。具体方案为：CPU 的一部分热量经过散热硅脂、铜合金屏蔽罩、铜片、焊锡传输到热管蒸发段，热管负责把这些能量快速传输到整机冷区，并通过铝合金均温板、大面积石墨片，把传送到冷区的热量快速散开。CPU另的一部分热量则经过 PCB 板均热后，辐射到后壳石墨片上，进行后壳均热。华为在 2019 年发布的 Mate 20 X中率先使用石墨烯+VC 的散热技术，三星新款旗舰机Note 10 中也首度采用了 VC 散热方案。5060708090100电池 通讯模组 AP2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 9 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。图图 8：智能终端散热方案及性能智能终端散热方案及性能 图图 9：智能终端散热方案智能终端散热方案 资料来源：手机终端厂商，安信证券研究中心 资料来源：手机终端厂商，安信证券研究中心 随着石墨烯、热管和随着石墨烯、热管和 VC 在智能手机中渗透率的提升，在智能手机中渗透率的提升，5G 时代单机时代单机 ASP 有望达到有望达到 510 美美金的较高水平，实现金的较高水平，实现 34 倍的价值量增长。倍的价值量增长。首先，高端机型单机石墨片/石墨烯使用数量为36 片，其中石墨片单片价格在 0.20.3 美金，石墨烯价格更高；其次，单机热管使用数量为 1 个，价格在 0.30.6 美金，均热板 VC 价格为 23 美金；TIM 视不同相变材料而定，价值量区间为 0.52.5 美金。表表 3：手机散热价值量变化趋势：手机散热价值量变化趋势 5G 以前以前 5G 以后以后 数量 价值量 数量 价值量 石墨片石墨片 36 片 1 美金 6 片 23 美金 TIM/0.51.5/0.52.5 热管热管/VC 1 0.30.6 美金 1 23 美金 合计合计/23 美金/510 美金 资料来源：安信证券研究中心 除了单价除了单价 ASP 的倍增外，智能手机出货量有望借力于的倍增外，智能手机出货量有望借力于 5G 实现大幅增长。实现大幅增长。根据 IDC 发布的报告，预计 2019 年全球智能手机出货量仍延续下滑趋势，同比下降 0.8%，达到 13.9 亿部。但随着可折叠屏和 5G 手机的商用，2019 年下半年智能手机行业有望恢复增长，预估该趋势将一直延续到 2023 年，届时全球智能手机出货量将达到 15.42 亿台，其中 5G 手机渗透率达到 25%。图图 10：全球智能手机销量及预测（百万），换机潮开启，全球智能手机销量及预测（百万），换机潮开启，5G 手机渗透率逐步提升手机渗透率逐步提升 资料来源：IDC，安信证券研究中心-4%-2%0%2%4%030060090012001500180020182019E2020E2021E2022E2023E5G4G3G同比增长 2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 10 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。1.3.半固态压铸件半固态压铸件+吹胀板，吹胀板，5G 基站壳体价值量提升基站壳体价值量提升 基站架构包括 BBU 和 AAU（4G 为 RRU+天线）。其中 BBU（Base Band Unite，基带处理单元）负责集中控制与管理整个基站系统，完成上下行基带处理功能，并提供与射频单元、传输网络的物理接口，完成信息交互。AAU（Active Antenna Unit，有源天线）/RRU（Remote Radio Unit，射频处理单元）+天线通过基带射频接口与 BBU 通信，完成基带信号与射频信号的转换。5G 基站引入 Massive MIMO 技术，典型应用是 64T64R，单基站典型功耗超过 3500W，而4G 基站主要采用 4T4R MIMO，单基站典型功耗仅 1000W 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，因此散热需求大幅提升。表表 4：5G 基站功耗测试结论基站功耗测试结论 设备分类设备分类 业务负荷业务负荷 中兴（中兴（W）华为（华为（W）AAU/RRU平均功耗 BBU平均功耗 AAU/RRU平均功耗 BBU平均功耗 5G 100%1127.28 293.012 1175.4 325.8 50%892.32 293.012 956.8 325.8 30%762.43 292.537 856.9 319 20%733.92 293.233 797.5 319 10%699.36 293.416 738.6 319 空载 633 293.568 663.0 330 4G 100%289.68 175.68-50%273.58 174.32-30%259.1 171.92-空载 222.59 169.44 236.7 286.26 资料来源：运营商，安信证券研究中心 从基站功耗数据的构成来看，BBU 功耗相对稳定，与所插板件相关，受业务负荷的影响不大。根据运营商的测试数据，5G 基站 BBU 功耗平均为 300W 左右，大约是 4G 的 2 倍。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，AAU 平均功耗依次为 633W、762W 和 1127W；4G 时代，以上三种业务负荷下 RRU 的功耗分别为222W、259W 和 290W。因此，5G AAU 功耗相对于 4G 有 3 倍左右的提升。图图 11：基站架构基站架构 图图 12：BBU 散热方案散热方案 资料来源：导热邦，安信证券研究中心 资料来源：导热邦，安信证券研究中心 目前主流的基站散热方案为：BBU 正面使用鳍片散热片覆盖 PCB，仅仅露出电源部分，背面使用金属散热片和热管/均热板，而内部使用导热界面材料（TIM）。AAU/RRU 由于功耗大幅增加，除了在内部使用 TIM 材料填充缝隙之外，还需要使用重量更轻、散热性能更好的压2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 11 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。铸壳体，对翅片设计、壳体材料以及壳体压铸工艺都提出更高要求。半固态压铸件具有重量轻和散热性能好的优势，吹胀板具有热传导效率高、制冷速度快的优势，结合半固态压铸件和吹胀板的散热器件有望大幅提升 5G 基站的散热价值量。根据产业链调研，5G 基站散热价值量为 15002000 元/站。图图 13：吹胀式板式换热器吹胀式板式换热器 图图 14：导热硅胶片在基站中的应用导热硅胶片在基站中的应用 资料来源：热设计网，安信证券研究中心 资料来源：金戈新材，安信证券研究中心 理论上，理论上，5G 基站（宏基站）的覆盖密度将比基站（宏基站）的覆盖密度将比 4G 更密。更密。原因在于，5G 通信频段提升，基站覆盖范围持续缩小（蜂窝小区的半径缩小），要达到同样的覆盖范围，基站的密度会有所增加。表表 5：2G4G 阶段中国移动、中国电信和中国联通的频谱汇总阶段中国移动、中国电信和中国联通的频谱汇总 中国移动中国移动 中国电信中国电信 中国联通中国联通 2G 上行 890-909 MHZ 1710-1725 MHZ 825-840MHZ 909-915MHZ 1745-1755MHZ 下行 935-954 MHZ 1805-1820MHZ 870-885MHZ 954-960MHZ 1840-1850MHZ 3G 上行 1880-1900MHZ 1920-1935MHZ 1940-1955MHZ 下行 2010-2025MHZ 2110-2125MHZ 2130-2145MHZ 4G TD-LTE 1880-1900MHZ 2320-2370MHZ 2575-2635MHZ 2370-2390MHZ 2635-2655MHZ 2300-2320MHZ 2555-2575MHZ FD-LTE 上行-1755-1785MHZ 1955-1980MHZ 下行-1850-1880MHZ 2145-2170MHZ 资料来源：工信部、安信证券研究中心 表表 6：主要国家：主要国家 5G 频谱规划频谱规划 国家国家 低段频谱低段频谱 中段频谱中段频谱 高段频谱高段频谱 中国中国 3.3-3.4GHz（室内）；3.4-3.6GHz；4.8-5GHz 24.75-27.5GHz；37-42.5GHz 征求意见 美国美国 27.5-28.35GHz；37-38.6GHz；38.6-40GHz；64-71GHz 韩国韩国 一阶段：3.4-3.7GHz 一阶段：27.5-28.5GHz 二阶段：26.5-27.5GHz；28.5-29.5GHz 日本日本 3.6-4.2GHz；4.4-4.9GHz 27.5-29.5GHz 欧盟欧盟 700MHz 3.4-3.8GHz 2020 年前主要频段 24.25-27.5GHz 5G 先行频段 德国德国 2GHz 3.4-3.7GHz 国家用途 3.7-3.8GHz 区域使用 已被占用 英国英国 700MHz 3.4-3.8GHz 26GHz 资料来源：TDIA（2017年10月）、安信证券研究中心 2 2 1 3 2 4 0 3/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 8 2 1 1 3:2 5行业深度分析/电子元器件 12 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。我国 4G 基站（宏基站）总量在 400 万站左右。考虑到运营商提高资本效率的诉求，5G 建网初期广域覆盖的过程中，实际建站数量或将维持在 400 万站左右，但是后续考虑到新终端新应用带动的流量增长，5G 基站建设量有望持续提升。从建设进度上看，工信部表示，2019年 5G 将在 40 多个城市进行部署，预计将建设 10 万个宏基站，20202022 年为我国 5G 建设高峰期，其中 2020 年宏站规模有望达到 6080 万个。1.4.AR/VR 新终端有望超预期，创造散热新增需求新终端有望超预期，创造散热新增需求 VR/AR 等新型终端的发展也会带动电子产品市场对散热材料及器件的需求。2018 年，受益于医疗、教育和制造业等下游需求的驱动，AR 头显增长迅速。未来，商业级应用仍将驱动AR/VR 的持续增长，同时面向消费端的爆款应用也有望推动出货量超预期。根据 IDC 的数据及预测，2019 年，我国 AR/VR 合计出货量将达到 240 万台，同比增长 100%；到 2023年，我国 AR/VR 合计出货量将达到 1872 万台，20192023 年年均复合增长率为 67.1%。2019 年，全球 AR/VR 头显出货量将达到 890 万台，同比增长 54.1%；到 2023 年，全球 AR/VR头显出货量有望突破 6860 万，20192023 年预测期间的五年复合年增长率为 66.7%。图图 15：中国中国 VR/AR 出货量及预测（万台）出货量及预测（万台）图图 16：全球全球 VR/AR 出货量及预测（万台）出货量及预测（万台）资料来源：IDC，安信证券研究中心 资料来源：IDC，安信证券研究中心 2.石墨膜：散热方案的主流材料，国内技术成熟稳定石墨膜：散热方案的主流材料，国内技术成熟稳定 2.1.主流散热材料，单手机用量为主流散热材料，单手机用量为 36 片片 石墨是相较于铜和铝等金属更好的导热材料，主要原因在于石墨具有特殊的六角平面网状结构，可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移。在水平方向上，石墨的导热系数为3001900W/（mK），而铜和铝的导热系数约为 200400 W/（mK）。在垂直方向上，石墨的导热系数仅为 520W/（mK）。因此，石墨具备良好的水平导热、垂直阻热效果。同时，石墨的比热容与铝相当，约为铜的 2 倍，这意味着吸收同样的热量后，石墨温度升高仅为铜的一半。此外，石墨密度仅为 0.72.1g/cm3，原低于铜的 8.96g/cm3 和铝的 2.7g/cm3，因此可以做到轻量化，能够平滑粘附在任何平面和弯曲的表面。基于高导热系数、高比热容和低密度等性能优势，石墨自 2009 年开始批量应用于消费电子产品，2011 年开始大规模应用于智能手机，目前已经取代传统金属，成为消费电子领域主流的散热材料。0200400600