电子行业：5G散热需求倍增行业增长剑已在弦-20200228-民生证券-37页.pdf

本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 报告摘要：报告摘要：消费电子朝轻薄化、多元化趋势发展增加散热需求消费电子朝轻薄化、多元化趋势发展增加散热需求 高性能电子产品机身越来越薄，电子元器件体积不断缩小，其功率密度却快速增加，手机产生热量的部件主要是 CPU、电池、主板等，散热问题成为重要问题。5G 手机射频前端升级带来天线数量增加，传输速度提高增加散热需求；智能机机执行高效能耗电的功能和应用时 SoC 将会发出大量热量，增加散热需求。手机散热方案兴起，热管手机散热方案兴起，热管/均温板散热技术突出均温板散热技术突出 传统导热金属材料不能满足高导热效率要求。目前市场上兴起手机散热的方案有石墨片、石墨烯、均温板、热管等。热管/均温板散热方案导热系数高于其他方案，导热效率优势突出。同时热管/均温板使用寿命长，均温效果优于其他散热方案。华为、小米等 5G 手机均开始采用热管/均温板散热方案，预计 2022 年 5G手机带来散热空间 31 亿元。无线充电、OLED 发展也会增加散热需求。热管热管/均温板工艺要求高，台系厂商布局较早均温板工艺要求高，台系厂商布局较早，国产厂商追赶迅速，国产厂商追赶迅速 吸液芯的结构对均温板内部的工质循环和相变换热有着极大影响。目前大多数公司采用金属粉末烧结型的吸液芯结构。传统的均温板钎焊技术成品率不高。目前扩散焊工艺受到广泛关注。双鸿科技、健策精密、超众科技等多家台系企业已布局、掌握热管/均温板核心技术，国内公司中石科技、碳元科技等也在积极部署热管/均温板散热方案。国内公司积极布局国内公司积极布局，持续享受行业高成长，持续享受行业高成长 中石科技收购凯唯迪积极布局热管/均温板业务；碳元科技成立碳元热导顺利导入均温板/热管业务；领益智造增发，加大散热模组布局；精研科技在常州总部设立散热事业部；飞荣达子公司发力散热技术。台系公司双鸿科技、健策精密、超众科技、力致科技等产业链公司均有布局均温板等新型散热方式。投资建议投资建议 建议关注：中石科技、碳元科技、领益智造、精研科技、飞荣达。风险提示风险提示 行业市场竞争风险、行业竞争加剧风险、技术更新与产品开发风险。盈盈利预测与财务指标利预测与财务指标 代码代码 重点公司重点公司 现价现价 EPS PEPE 评级评级 2 2 月月 2 27 7 2018A 2019E 2020E 2018A 2019E 2020E 002600 领益智造 12.42（0.10）0.29 0.42-43.14 29.79 推荐 603133 碳元科技*25.99 0.26 0.15 0.67 60.79 169.67 39.00 暂未评级 300684 中石科技*37.24 0.89 0.88 0.88 34.45 51.68 51.68 暂未评级 300602 飞荣达*55.39 0.8 1.11 1.57 41.99 49.75 35.21 暂未评级 300709 精研科技 137.00 0.42 1.81 2.90 323.81 75.14 46.90 推荐 资料来源：公司公告、民生证券研究院（加*公司盈利预测采用 Wind 一致预期）推荐推荐 维持评级 Table_QuotePic行业与沪深行业与沪深 300 走势比较走势比较 资料来源：Wind，民生证券研究院 分析师：王芳分析师：王芳 执业证号：S0100519090004 电话：021-60876730 邮箱： 相关研究相关研究 1.【民生电子】行业事件点评：华为春季发布会重头戏Mate Xs 折叠屏来了 2.长鑫引领大陆 DRAM 自制浪潮，产业链有望充分受益 0%20%40%60%80%100%19-0219-0519-0819-1120-02电子 沪深300 电子电子 行业研究/深度报告 5G5G 散热需求倍增，行业增长剑已在弦散热需求倍增，行业增长剑已在弦 深度研究报告深度研究报告/电子电子 2020 年年 02 月月 28 日日 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 目录目录 一、一、消费电子朝多功能、轻薄化方向发展，提高散消费电子朝多功能、轻薄化方向发展，提高散热需求热需求.3(一)高性能电子产品发展突出散热需求.3(二)导热材料广泛应用于消费电子散热，但散热效果减弱.4 二、二、5G 发展提高散热需求，新技术推动散热革新发展提高散热需求，新技术推动散热革新.7(一)5G 对散热要求急剧增加.7(二)手机散热方案对比，热管、均温板方案突出.8(三)石墨烯、热管/均温板散热技术兴起.9(四)对比各类散热技术，热管与均温板优势凸显.12(五)均温板、热管散热技术未来朝更轻薄、高效能方向发展.14(六)5G 手机散热行业市场空间广阔.14(七)平板电脑、可穿戴设备等扩大散热行业空间.15 三、三、热管、均温板工艺难度高，龙头公司享受高附热管、均温板工艺难度高，龙头公司享受高附加值加值.17(一)石墨片市场格局稳定，海外龙头占据上游高端材料.17(二)热管/均温板核心技术要求高，工艺难.19(三)材料技术是热管/均温板核心环节.19 四、四、龙头公司加大产业链布局龙头公司加大产业链布局.24(一)中石科技：积极布局热管/均温板技术.24(二)碳元科技：国内导热材料领先企业.25(三)领益智造：增发计划布局散热方案.26(四)精研科技：成立散热事业部.26(五)飞荣达：子公司助力热管/均温板技术.27(六)双鸿科技：全方位热管理方案提供者.28(七)健策精密：AMD 均热片主力供应商.29(八)超众科技：热管理业务的关键参与者.30(九)力致科技：专注散热管理产品开发.31(十)泰硕电子：热管/均温板技术领先者.32 五、五、投资建议投资建议.33 六、六、风险提示风险提示.33 插图目录插图目录.34 表格目录表格目录.35 sPmQpNwOzRbRbP7NoMoOmOrRlOpPsQlOsQvNaQnMoQNZpPqRwMoPnP 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 一、一、消费电子朝多功能、轻薄化方向发展，提高散热需求消费电子朝多功能、轻薄化方向发展，提高散热需求 消费电子在实现智能化的同时逐步向轻薄化、高性能和多功能方向发展。消费电子在实现智能化的同时逐步向轻薄化、高性能和多功能方向发展。智能手机轻薄化和便携化的设计要求内部组件散热性和可靠性更好。电子产品的性能越来越强大，而集成度和组装密度不断提高，导致其工作功耗和发热量的急剧增大。据统计，电子元器件因热量集中引起的材料失效占总失效率的 65%-80%，热管理技术是电子产品考虑的关键因素。(一一)高性能电子产品发展突出散热需求高性能电子产品发展突出散热需求 在消费电子向超薄化、智能化和多功能化的发展趋势下，集成电路芯片和电子元器件体积不断缩小，其功率密度却快速增加；手机 CPU 频率正迅速提升，同时封装密度也越来越高、机身越来越薄，散热问题已经成为电子设备亟需解决的问题。表表 1：智能手机轻薄化趋势明显：智能手机轻薄化趋势明显 发行年份发行年份 手机型号手机型号 主流厂商主流厂商 厚度厚度 2010 iPhone 4 苹果 9.3mm 2011 Xperia Arc 索尼 8.7mm 2012 iPhone 5 苹果 7.6mm 2013 iPhone 5S 苹果 7.6mm 2014 iPhone 6 苹果 6.9mm 2015 华为 P8 华为 6.4mm 2016 iPhone 6 苹果 7.1mm 2017 OPPO R11 OPPO 6.8mm 2018 小米 6x 小米 7.3mm 资料来源：中关村在线，民生证券研究院 智能机性能不断提升，中高端智能手机朝集成化方向发展：（1）更高的频率和性能，四核、八核将成为主流；（2）更大更清晰的屏幕，2K/4K 都将出现在手机屏幕上；（3）柔性屏，可弯曲；（4）更多内置无线设备，如 NFC、低频蓝牙、无线充电等。这些发展趋势将会大这些发展趋势将会大大增加智能手机的发热量，散热将成为整个智能手机行业面临的主要问题之一。大增加智能手机的发热量，散热将成为整个智能手机行业面临的主要问题之一。散热问题处理不好将造成智能手机卡顿、运行程序慢、烧坏主板甚至造成爆炸的危险。表表 2：手机快充功率逐渐提升：手机快充功率逐渐提升 发行年份发行年份 手机型号手机型号 主流厂商主流厂商 功率（功率（W）2018 三星 S9 三星 15 2018 小米 8 探索版 小米 18 2018 华为 P20 华为 22.5 2018 VIVO NEX vivo 22.5 2018 魅族 16 魅族 24 2018 OPPO FIND X OPPO 25 2019 小米 9 小米 27 2019 华为 Mate30 Pro 华为 40 2019 vivo NEX 3 vivo 44 资料来源：中关村在线，民生证券研究院 OLED 屏幕的渗透和无线充电技术的普及也加大了散热的需求和难度。屏幕的渗透和无线充电技术的普及也加大了散热的需求和难度。一方面，手机的快充功率及无线充电的功率逐步提升，功率增加提高了散热的需求。另一方面 OLED 屏幕渗透率逐步提升，而 OLED 材料由于高温受热易衰退，因此对散热要求越来越高。同时 5G 智能手机天线数 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 量可达 4G 手机的 5-10 倍，无线充电等技术的创新也同样提高了散热的需求。表表 3：无线充电功率逐渐提升：无线充电功率逐渐提升 发行年份发行年份 型号型号 主流厂商主流厂商 功率功率 2018 小米 MIX2S 小米 7.5W 2018 华为 Mate20pro 华为 15W 2019 小米 9 小米 20W 2019 华为 Mate30 华为 27W 资料来源：中关村在线，民生证券研究院 智能机功耗变大，智能终端处理高效能应用时将会发出大量热量。智能机功耗变大，智能终端处理高效能应用时将会发出大量热量。其中功耗主要来源于以下部件：（1）屏幕显示：）屏幕显示：其主要耗电部分为背光灯、触控传感器和 GPU。超高像素的计算量增加和高背光需求及 GPU 性能逐年增强加重了这一趋势。2560 x1440 的原始分辨率（577ppi）运行时，高达 10.247W 的功耗比 1280 x720 分辨率（289ppi）运行时的功耗高出 87.3%。（2）处理器：）处理器：处理器是整机绝对的耗电大户，运行于 2.4GHz 的八核心 CPU 满载情况下可达到 35W 的功耗并严重发热。（3）网络与无线连接：）网络与无线连接：数据网络与连接的基础作用在智能手机上的重要性与日俱增，WIFI 和蓝牙设备也增加功耗，这部分在使用时的功耗水平普遍也在 10001500mW 左右。（4）位置服务：位置服务：这部分的功耗来自于 GPS 芯片的计算工作和加速计陀螺仪等的支持工作，约为 50mW。（5）数据存取：）数据存取：每 MB 的文件写入需要峰值约 400mW 的功耗，以压缩后码率为 3000kbps 的 1080p视频写入 ROM 来计算，功耗约 120mW，而写入 4K 视频需要的功耗更多。表表 4：手机不同运行状态下的功耗情况：手机不同运行状态下的功耗情况 运行状态运行状态 平均功耗平均功耗 mW 待机功耗 18.99 熄屏通话功耗 851.51 ZOL 首页加载功耗 1619.48 低码率视频播放功能 1206.51 低码率视频暂停状态功能 944.82 高码率视频播放功能 1184.03 高码率视频暂停状态功能 733.32 3D 游戏加载过程功耗 1566.73 3D 游戏运行过程功耗 1571.87 资料来源：中关村在线，民生证券研究院(二)导热材料广泛应用于消费电子散热，但散热效果减弱导热材料广泛应用于消费电子散热，但散热效果减弱 手机散热有主动与被动散热两种，基本思路是降低手机散热的热阻（被动散热）或减少手机的发热量（主动散热）。主动散热通过降低芯片的功耗减少热量而实现，与电子设备的研发相关。而被动散热是通过导热材料与器件来达到散热效果。手机产生热量的部件主要是手机产生热量的部件主要是 CPU、电池、主、电池、主板、射频前端等，板、射频前端等，这些部件所产生的热量会由散热片导入到热容量大的夹层中，然后通过手机外壳和散热孔散出。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 图图 1：手机部件温度示意图：手机部件温度示意图 资料来源：中关村在线，民生证券研究院 正常状态下手机温度为 30-50 度，总体温度不要超过 50 度为佳，超过 50 度时手机的性能会受到影响。当手机的功耗越强时，CPU 的发热量越大，散热也越困难。手机过热的原因之一是导手机过热的原因之一是导热不充分，散热不合理，导致热量在手机内部聚集，使某一部分过热。热不充分，散热不合理，导致热量在手机内部聚集，使某一部分过热。图图 2：各种机型手机不同状态下温度对比：各种机型手机不同状态下温度对比 资料来源：太平洋电脑网，民生证券研究院 导热材料主要用于解决电子设备的热管理问题。导热材料主要用于解决电子设备的热管理问题。试验已经证明，电子元器件温度每升高 2，可靠性下降 10%；温度达到 50时的寿命只有 25时的 1/6。导热材料主要是应用于系统热界面之间，通过对粗糙不平的结合表面填充，用导热系数远高于空气的热界面材料替代不传热的空气，使通过热界面的热阻变小，提高半导体组件的散热效率，行业又称“热界面材料”。热量的传递方式主要有三种：热传导，热对流和热辐射。根据热的传递方式，散热系统可以由风扇、散热片（如石墨片、金属散热片等）和导热界面器件组成。以普通的 CPU 风冷散热器为例，其工作原理是 CPU 散热片通过导热界面器件与 CPU 表面接触，CPU 表面的热量传递给 CPU 散热片，散热风扇产生气流将 CPU 散热片表面的热量带走。目前市场上广泛应用的导热材20253035404550待机温度（C)充电温度（C)轻松使用温度（C)极限最高温度（C)本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 6 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 料有导热胶、导热泥、导热凝胶、导热石墨膜、相变化导热界面材料等。传统的导热材料主要是金属材料，如铜、铝、银等。但是金属材料密度大，膨胀系数高，在要求高导热效率的场合尚不能满足使用要求（如银、铜、铝的导热系数分别为 430W/m.K,400W/m.K,238 W/m.K）。导热石墨片具有独特的晶粒取向，可沿两个方向均匀导热；其通过将手机发热的中心温度分布到一个大区域以便均匀地散热。目前智能手机中的散热方案大多采用石墨片散热方案，但随着电子设备散热需求的增加，单层或双层石墨片的导热不能满足更高的散热单层或双层石墨片的导热不能满足更高的散热需求。需求。图图 3：导热材料散热工作原理示意图：导热材料散热工作原理示意图 资料来源：中国产业信息网，民生证券研究院 图图 4：各材料的导热率对比（：各材料的导热率对比（a-b 方向）方向）单位：单位：W/m.K 资料来源：新材料在线，民生证券研究院 0500100015002000热传导片 不锈钢 氧化镁合金 铝 铜 石墨导热片 100m 石墨导热片 70m 石墨导热片 25m 金刚石 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 7 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 二、二、5G 发展提高散热需求，新技术推动散热革新发展提高散热需求，新技术推动散热革新 5G 时代的高速度和低延迟给我们带来更佳的体验感，但是对于电子设备而言功耗会增加，发热量也随着上升。消费电子的导热和散热能力的强弱成为产品稳定立足的关键技术之一。另一方面，5G 时代电子设备上集成的功能逐渐增加并且复杂化，以及设备本身的体积逐渐缩小，对电子设备的热管理技术提出了更高的要求。解决消费电子的散热问题成为 5G时代电子设备的难点和重点之一。(一一)5G 对散热要求急剧增加对散热要求急剧增加 1、5G 来袭射频前端升级，发热量剧增来袭射频前端升级，发热量剧增 5G 手机要求更快速的传输速率，手机要求更快速的传输速率，MIMO 技术带来天线数量增加。技术带来天线数量增加。5G 时代射频前端需要支持的频段数量大幅增加，同时高频段信号处理难度增加导致系统射频器件的性能要求大幅提高，载波聚合及 MIMO 技术等新应用要求各射频器件进行相应的技术更新。4G 的手机天线主要是 2*2 MIMO，5G 将更多采用 4*4 MIMO 天线方案，从而提高 5G 的传输速度。但是在高速传输的过程当中极其容易产生热量，需要降低传输过程中的温度。如何解决传输过程如何解决传输过程当中的射频前端温度当中的射频前端温度，降低手机性能的损耗是目前降低手机性能的损耗是目前 5G 手机里面的挑战之一。手机里面的挑战之一。5G 手机中普通的滤波器对于温度的敏感度高，一旦外部的温度环境发生了变化，会使手机中普通的滤波器对于温度的敏感度高，一旦外部的温度环境发生了变化，会使滤波器的性能出现急剧的下降。滤波器的性能出现急剧的下降。随着频段数量的增加，相比于 4G 手机，5G 手机中射频滤波器件的需求量也相应增加，对于温度的控制与散热的要求也越来越高。2、5G 手机功耗及结构变化增加散热需求手机功耗及结构变化增加散热需求 功耗增加及手机结构的变化增加功耗增加及手机结构的变化增加 5G 手机散热需求。手机散热需求。（1）5G 手机芯片处理能力有望达到 4G手机的 5 倍,随着 5G 手机功能越来越强大、处理能力越来越强的同时功耗也随之增加，手机发热密度绝对值也将增长，因此 5G 手机将面临着更大的散热压力。（2）随着 5G 手机天线数量增加以及电磁波穿透能力变弱，手机机身材质逐渐向非金属靠拢，同时 5G 手机越来越轻薄化、紧凑，对于手机的散热设计也越来越具有难度。表表 5：5G 手机功耗和结构变化拉动散热需求手机功耗和结构变化拉动散热需求 变化因素变化因素 5G 零部件升级零部件升级 5G 相对相对 4G 导热增量需求导热增量需求 芯片计算效率提升 5G 芯片处理能力有望达到 4G 芯片的 5 倍，耗电达 2.5 倍 处理器、CMOS 图像处理器等芯片发热密度和热量绝对值明显增加 频段、带宽增加 5G 智能手机天线数量可达 4G 手机的 5-10倍，数据速率、频段明显提升 天线、射频前端等器件对散热在工艺、材料、性能上提出更高要求 电磁信号强度高 玻璃、陶瓷等非金属材料机壳替代存在电磁干扰 问题的金属机壳 玻璃、陶瓷等非金属材料导热能力、散热性能比金属差，需要数量更多、更有效的导热器件 防水性能升级 内部零部件与整机结构具有更高的密封性 封闭状态 轻薄化 内部器件集成化、模组化 内部器件更加紧凑、内部电磁信号干扰更严重，需要加强散热 屏占比提升、无线充电 全面屏、无线充电增加了散热量，减小了整机内部空间 散热需求增加 拍摄性能升级 后置双摄、三摄成为趋势，前置人脸识别采用结 构光方案，手机发热模组和发热密度大幅提升 散热需求明显提升 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 8 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 资料来源：前瞻产业研究院，民生证券研究院(二二)手机散热方案对比，热管、均温板方案突出手机散热方案对比，热管、均温板方案突出 随着手机硬件的不断升级，其所执行的任务计算处理更加繁杂，CPU 等芯片部件将会面临热量的侵袭。但手机体积有一定的局限性，处理器系统性能会因为温度升高而有所降低。因此手机散热问题尤为重要。5G 和无线充电对信号传输的要求更高，而金属背板对信号屏蔽的缺陷将被放大，预计 5G 手机不再采用金属背板设计，原有的石墨加金属背板散热技术面临重大挑战，预计智能机将更多使用石墨+金属中框方案。目前目前市场上手机散热的方案主要有：导热凝胶、石墨市场上手机散热的方案主要有：导热凝胶、石墨片、石墨烯、均温板、热管等。片、石墨烯、均温板、热管等。表表 6：各类手机散热方案各类手机散热方案 机型机型 发布时间发布时间 价格价格 散热方案散热方案 iphone11 2019 年 5499 元 石墨片 华为 mate 30 pro 2019 年 8600 元 石墨烯+热管 华为 Mate 20 X 5G 2019 年 6199 元 石墨烯膜+均温板 vivo NEX S 5G 2019 年 8900 元 石墨+均温板 OPPO Reno Ac 2019 年 2999 元 导热凝胶+石墨+热管 三星 Galaxy S10 5G 2019 年 6399 元 石墨+热管 三星 Galaxy M30s 2019 年 1393 元 石墨+热管 三星 Galaxy Note9 2018 年 4299 元 石墨+热管 小米黑鲨手机 2018 年 2999 元 石墨+热管 荣耀 note10 2018 年 2699 元 石墨+热管 索尼 Xperia Z2 2014 年 4999 元 石墨+热管 资料来源：公司官网，民生证券研究院 从各类手机机型的散热方案来看，热管与均温板散热技术逐渐兴起。从各类手机机型的散热方案来看，热管与均温板散热技术逐渐兴起。2018 年小米发布的黑鲨年小米发布的黑鲨手机采用热管散热技术，手机采用热管散热技术，热管直径为 3mm，长度为 60mm，散热面积高达 6000mm，对比无热管CPU 散热效率提升 20 倍；CPU 核心温度降低 8，处理器可以长时间保持高频和稳定输出。2019年年华华为为发发布布图图 5：小米黑鲨手机散热技术采用热管：小米黑鲨手机散热技术采用热管 资料来源：小米官网，民生证券研究院 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 9 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 的新款的新款 5G 手机手机 Mate 20 X 中散热系采用的是超强导热的均热液冷技术中散热系采用的是超强导热的均热液冷技术(Vapor Chamber)和石和石墨烯膜组成。墨烯膜组成。VC 液冷冷板同时覆盖了华为 Mate 20 X 处理器的大核、小核、GPU，处理器的热量通过更短的路径传到 VC 冷板上，并通过相变传热系统将热量扩散到整个机身。据华为官方表示，石墨烯膜+VC 液冷冷板的组合散热方案的应用使华为 Mate 20 X 的散热能力较上代 Mate 10 提升约 50%，发热集中点的温度较上代下降了 3 度以上。官方实测显示，游戏一小时后华为 Mate 20 X的正反面温度分别只有 37.4、38.1，明显低于三星 Note 9 和 iPhone XS Max。图图 6：华为：华为 Mate 20 X 5G 散热技术采用石墨烯散热技术采用石墨烯+均温板均温板 图图 7：华为：华为 Mate 20 X 运行下温度对比运行下温度对比 资料来源：华为官网，民生证券研究院 资料来源：中关村在线，民生证券研究院(三三)石墨烯、热管石墨烯、热管/均温板散热技术兴起均温板散热技术兴起 多层石墨片是当前智能机主流散热方式。多层石墨片是当前智能机主流散热方式。石墨是一种良好的导热材料，导热性超过钢、铁、铅等多种金属材料。石墨片的工作原理是利用其在在水平方向上具有优异的导热系数的特点（性能好的石墨片导热系数能达到 15001800W/m K，而一般的纯铜的导热系数为380W/m K，高的导热系数有利于热量的扩散），能够迅速降低电子产品工作时发热元件所在位置的温度（热点温度），使得电子产品温度趋于均匀化，这会扩大散热表面积以达到降低整个电子产品的温度，提高电子产品的工作稳定性及使用寿命。智能手机中使用石墨片的部件有 CPU、电池、无线充电、天线等。石墨散热是目前手机采用的主流散热方式。石石墨墨片片生生产产工工艺艺流流程程中中核心环节是碳化和石墨化，核心环节是碳化和石墨化，在此过程中原料的选择、碳化和石墨化炉的制造、升温速率的选2025303540455055华为 Mate 20 vivo NEX 旗舰版 iPhone X正面温度（C)背面温度（C)图图 8：石墨片散热方案示意图：石墨片散热方案示意图 资料来源：中关村在线，民生证券研究院 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 10 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 取、碳化和石墨化温度的控制、石墨化中升温和降温的控制方式、参照温度和阈值的拟定以及周期性振荡的调控都影响着高导热石墨原膜的质量乃至制备的成功性。压延工艺需要高技术水平进行处理以取得高密度的石墨膜并提高其热导系数；贴合需要特定的机器进行处理从而使得涂胶层均匀且厚度尽可能小，从而保证后续产品的质量；模切需要根据客户需求通过精密加工和切割将压延后的高导热石墨膜原膜制备成形状大小不同的高导热石墨膜成品。石石墨墨烯烯具具有有优优异异的的热热传传导导特特性，且其导热率为性，且其导热率为 8005300 W/mk，是已知导热系数，是已知导热系数较较高的材料，其散热效率远高于目前的高的材料，其散热效率远高于目前的商用石墨散热片商用石墨散热片。石墨烯是一种由碳原子以 sp2 杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯散热膜很薄且具有柔韧性，综合性能优异，为电子产品的薄型化发展提供了可能。其次石墨烯散热膜具有良好的再加工性，可根据用途与 PET 等其他薄膜类材料复合。此外，这种导热材料有弹性，可裁切冲压成任意形状，并可多次弯折；可将点热源转换为面热源的快速热传导，具有很高的导热性能。华为 Mate20 系列手机中采用了石墨烯材料。表表 7：石墨片与石墨烯：石墨片与石墨烯散热比较散热比较 分类分类 简介简介 特点特点 区别区别 制作方法制作方法 图图 9：石墨片制造工艺流程：石墨片制造工艺流程 资料来源：碳元科技招股说明书，民生证券研究院 图图 10：石墨烯散热效果示意图对比：石墨烯散热效果示意图对比 资料来源：中迪新材公司官网，民生证券研究院 基材处理基材处理碳化碳化石墨化石墨化压延压延贴合贴合模切模切成品成品 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 11 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 石墨膜 在特殊烧结条件下对基于碳材料的高分子薄膜反复进行热处理加工，形成导热率极高的片状材料而制成的新型散热 导热系数在 15001800W/m K；具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热 导热系数低于石墨烯；多层石墨之间的胶会降低导热效率 通过微机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法、气象沉积法得到石墨烯 石墨烯 由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是目前最理想的二维纳米材料 导热系数高达5300W/m K；最薄却也是最坚硬的纳米材料 碳原子构成的单层片状结构的心材料；石墨烯一层层堆叠可形成石墨片 资料来源：民生证券研究院整理 热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量。结来传递热量。热管技术是将一个充满液体的导热铜管顶点覆盖在手机处理器上，处理器运算产生热量时，热管中的液体就吸收热量气化，这些气体会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。在手机行业也可以称之为水冷散热。目前华为、小米、三星、OPPO 等手机中都有用到热管散热技术。热管具有灵活度高、使用寿命长等特点，受到市场关注。均均温温板板（Vapor Chamber）从原理上类似于热管，但在传导方式上有所区别。）从原理上类似于热管，但在传导方式上有所区别。热管为一维线性热传导，而均温板中的热量则是在一个二维的面上传导，因此效率更高。均温板散热方案在于将多个点的热源之热流在短距离内将其均匀的分布于较大散热面积，随着热源之热通量的不同，均温板之等效热传导系数亦会有所不同。将 VC 在其他的机器上使用时，可以使板上每颗芯片的温度都是一样的，这样做比较有利于电器的散热。均温板是一个内壁面具有微结构的封闭真空腔体，当热流由热源传导至蒸发区时，腔体里面的工作流体会因真空条件下，于特定温度开始产生液相汽化的现象，这时工作流体就会吸收热能并且快速蒸发。图图 11：热管散热结构及原理示意图：热管散热结构及原理示意图 资料来源：中关村在线，民生证券研究院 图图 12：均温板结构示意图：均温板结构示意图 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 12 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 (四四).对对比比各各类类散散热热技技术术，热热管管与与均温板优势凸显均温板优势凸显 随着电子产品越来越轻薄化，由于机体内部空间狭窄，其散热能力也就受到一定限制。在智能手机上主要的发热源包括这五个方面：主要芯片工作、LCD 驱动、电池释放及充电、CCM 驱动芯片、PCB 结构设计导热散热量不均匀。为了解决这些散热问题，目前市场上的散热技术主要有4种方案，通过对比发现，我们认为热管与均温板的散热技术方案优势明显。通过对比发现，我们认为热管与均温板的散热技术方案优势明显。表表 8：散热方案优缺点对比：散热方案优缺点对比 散热方案散热方案 优点优点 缺点缺点 代表机型代表机型 石墨 相对廉价、易生产、低密度、体积小 良率低、工艺复杂 iPhone11 石墨烯 柔韧性强、超薄、厚度可定制、高理论热导率、高稳定性 大规模应用较困难、成本高 华为 mate 30 均温板 导热能力强、散热功率大、均温性能好、结构适应强 增加产品重量、体积、成本 vivo NEX S 5G 热管 体积小、散热功率大、成本低 手机散热热管直径比普通热管小 荣耀 note10 资料来源：民生证券研究院整理 1、热管与均温板导热系数高于其他方案，导热效率优势突出、热管与均温板导热系数高于其他方案，导热效率优势突出 热管的导热系数较金属和石墨材料有热管的导热系数较金属和石墨材料有 10 倍以上提升，而均温板散热效率比热管更高。倍以上提升，而均温板散热效率比热管更高。从导热率来看，热管与均温板的优势明显。均温板真空腔底部的液体在吸收芯片热量后，蒸发扩散至真空腔内，将热量传导至散热鳍片上，随后冷凝为液体回到底部。这种蒸发、冷凝过程在真空腔内快速循环，实现了相当高的散热效率。资料来源：华钻电子官网，民生证券研究院 图图 13：热管与均温板导热系数高（单位：热管与均温板导热系数高（单位：W/mk）本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 13 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 热热管管的的热热导导率率范范围围在在5000-10000 W/mK。这是固态铜的 250 倍、固态铝的 500 倍。但是热管的导热率随着温度的变化而变化。当 75mm 的热管长度能够达到 10,000 W/mK 的导热率，而 200mm 长导热管导热率刚好超过 44,000 W/mK。如荣耀 note10 热管长度约 113mm，贯穿散热面积达到177mm*85mm，经过的金属散热面积 15000 mm，整体均温效果好。表表 9：热管导热系数随长度而变化热管导热系数随长度而变化 热管长度（热管长度（mm）有效长度（有效长度（mm）热导率（热导率（W/m-K）75 25 10000 100 50 17000 150 100 30000 200 150 44000 资料来源：celsia，民生证券研究院 均温板散热技术方案的性能优于热管散热技术方案的均温板散热技术方案的性能优于热管散热技术方案的 15-30。一方面是均温板通常与热源直接接触，从而降低总热阻并改善了性能，而热管需要在热源和热管之间安装一块安装板。另一方面，均温板在芯片界面实现更好的等温从而减少热点，比热管产品有更高的性能。表表 10：均温板与热管散热技术对比均温板与热管散热技术对比 对比对比 均温板均温板 热管热管 原理 两相传热 两相传热 应用 适合大热通量、高密度和高功率系统，是液体冷却的绝佳替代品 长距离传热、重量轻，适合于大量需求的消费类产品 形状 具有基座的 X 和 Y 方向的复杂形状 圆形、扁平或朝不同方向弯曲 固定装置 安装有通孔蒸汽式 安装热管所需的额外固定板 热源接触 直接接触，安装压力高达 90psi 除非压平/机械加工，否则需要与热管接触的基板 传导方式 二维散热 一维散热 优势 更好的反重力效果，在有限的空间内支持大功率、快速扩展、高可靠性 形状设计灵活、成本低廉、具有成熟的供应链 资料来源：COFAN 官网，民生证券研究院 2、热管、热管/均温板均温效果好且使用寿命长均温板均温效果好且使用寿命长 资料来源：民生证券研究院整理 0200040006000800010000石墨 石墨烯 热管 均温板 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 14 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 均温版的面积较大，能够更好的减少热点，实现芯片下的等温性，同时均温版还更加轻薄，在快速的吸收以及散发热量的同时也更加符合目前手机更加轻薄化、空间利用最大化的发展趋势。此外均温板传热速度快、启动温度低、均温性能好并且使用寿命长。此外均温板传热速度快、启动温度低、均温性能好并且使用寿命长。热管内腔里面的蒸汽的饱满度可使热管具有等温性。热管内腔里面的蒸汽的饱满度可使热管具有等温性。原理在于主要蒸汽处于饱满的状态下，温度才会处于饱和的状态，因此热管会有等温的特性。此外手机中的热管不会发生机械或化学降解，使用寿命约 20 年，已超过液冷系统的平均寿命。表表 11：有无热管下的手机温度对比有无热管下的手机温度对比 状态状态 正面温度（正面温度（C）背面温度（背面温度（C）侧面温度（侧面温度（C）有超薄热管 42.8 40.6 41.4 无超薄热管 42.7 42 41.8 降幅温度-0.1 1.4 0.4 资料来源：中国知网，民生证券研究院(五五)均温板、热管散热技术未来朝更轻薄、高效能方向发展均温板、热管散热技术未来朝更轻薄、高效能方向发展 随着智能手机等各类消费电子的轻薄化趋势，电子元器件也越来越轻薄，研发厚度更薄研发厚度更薄的热管及均温板，以及能用在高度轻薄的产品上成为均温板及热管未来的演化方向之一。的热管及均温板，以及能用在高度轻薄的产品上成为均温板及热管未来的演化方向之一。目前，日本和台湾的多家散热厂商都已经做好了量产 0.6 毫米超薄热管的准备，并计划在此基础上继续缩减 25，达到 0.45 毫米级别。热管的主要材质是铜，必须有一定的厚度才能保持形状，但是手机、平板内部空间有限，热管不得不尽可能地做薄，这是一个需要平衡把握的难题也是未来的发展方向。目前日本和台湾以及国内的公司都已经在布局研发专供智能手机的超薄热管。PC 上用的热管直径一般在 1-2 毫米，超薄本、平板机的分别为 1-1.2 毫米、0.8 毫米，用于智能手机的则进一步缩小到了 0.6 毫米以内。未来手机热管的直径还会继续缩至 0.4-0.5 毫米。开发高效能的热管开发高效能的热管/均温板以广泛运用在高瓦数需求的产品是未来热管均温板以广泛运用在高瓦数需求的产品是未来热管/均温板演化方向。均温板演化方向。随着企业走向数字化，预期会产生越来越多的要求，加上物联网与 5G 及人工智能的发展，对于产品运行瓦数要求也越来越高，也将促进消费电子等电子产品散热往更高规格升级。(六六)5G 手机散热行业市场空间广阔手机散热行业市场空间广阔 随着 5G 时代的到来，手机散热需求出现剧增的状态：5G 手机器件的变化与升级带来对散热的需求增长，因此新型