散熱器件行業概覽
散熱的好壞將直接影響到電子設備工作的穩定性，因此散熱材料和器件是電子設備中不可缺少的。自然散熱是電子設備主要的散熱方式，其主要依賴非動力的材料和器件進行熱量傳遞。自 然散熱的散熱系統可以通過：使用高導熱係數的導熱材料、熱管/均熱板等更高效的均熱部件， 提高散熱器基板/翅片厚度等來提高散熱能力。隨著各應用領域電子設備性能提升、朝小型化發 展、單位功耗增加，其自然散熱系統隨之升級，帶動了產品散熱單價的提升和市場的增長。
（一）電子設備單位功耗持續提升，散熱的重要性不斷提升
高溫對多數元器件將產生嚴重影響，熱失效是電子設備主要的失效方式。高溫使得大多數電 子元器件性能改變甚至失效，從而引起整個電子設備的故障。一方面，電子元件的“10℃法則” 顯示，電子元件的故障發生率隨工作溫度的提高呈指數增長，溫度每升高 10℃，系統可靠性降 低 50%。另一方面，熱失效是電子設備失效的最主要原因，電子設備失效有 55%是因為溫度過 高引起。電子設備在運行過程中會不斷產生熱量堆積在體內，因此在電子設備內部在元器件外部 施加散熱手段，使設備保持在合適溫度非常重要。
在電子設備高性能、小型化發展趨勢下，及時散熱挑戰提升，散熱設計在電子設備開發中重要性加大。隨著集成電路工藝、集成度、工作速度提升，電子設備朝小型化發展、元件密度增大、電源續航能力提高，電子設備系統功耗增加，單位體積產生的熱量持續上升。以智能手機為例，其處理器功耗不斷增加，而機身厚度的不斷壓縮，電子設備面臨的散熱挑戰不斷加大，散熱 設計重要性持續提升。
（二）自然散熱是電子設備主要散熱方式，熱界面材料、石墨片、熱管/VC 是主要器件
1、熱量的三種傳播方式
熱量一般通過三種方式進行傳遞：熱傳導、熱傳遞以及熱輻射。通過散熱設計以完成熱量的 傳導，是電子設備設計的重要命題。
散熱方式的選擇，與產品特點和溫度需求相關。結合不同熱的傳遞方式，電子設備的散熱方 式主要有自然散熱和主動散熱。
自然散熱是沒有動力元件的散熱方式，廣泛應用於手機、平板、智能手錶、戶外基站等。自 然散熱方式的散熱系統可以由散熱片（如石墨片、金屬散熱片等） 和導熱界面材料（Thermal Interface Materials，TIM）組成。自然散熱系統的工作原理是：通過導熱界面材料從產熱器件中 將熱量取到散熱器中，將熱量傳遞至外部環境，最終降低電子產品溫度。各種電子設備一般均有 自然散熱系統。
主動散熱是有與發熱體無關的動力元件參與的強制散熱，包括強制風冷、間接液冷和直接液冷等，一般應用於高功率密度且體積相對較大的電子設備，如臺式機和筆記本中配備的風扇、數 據中心服務器的液冷散熱。
導熱界面材料、石墨片、銅片等金屬、熱管和均熱板是自然散熱中的主要元件，它們具有不同的特性。導熱界面材料、石墨片在目前中小型電子產品廣泛使用，熱管和均熱板常在筆記本、 電腦、服務器等中大型電子設備中使用。
2、導熱界面材料：發熱元器件和散熱器之間不可缺少的高效導熱路徑
由於機械加工的精度限制，剛性接觸間會存在凹凸不平的空隙，由於空氣導熱係數低，這些空隙間的熱傳遞效率很低。在空隙間填滿高導熱柔性型材料，即導熱界面按材料，將元器件的熱量傳遞到表面積更大的剛性面（散熱器、水冷板）中，是有效的導熱方法。常見的導熱界面材料 有導熱硅脂、導熱襯墊、導熱相變化材料、導熱膠（水）、導熱膠帶、導熱凝膠等。
3、石墨片：在消費電子散熱中應用最為廣泛
導熱石墨片是一種高性能複合石墨材料，具有質輕薄的特點，其在平面方向上具有高導熱系 數，一般在 1000W/mK 左右（VS 一般純銅的導熱係數為 380W/m·K），可在很小的佔有空間 下消除局部發熱熱點，擴大散熱表面積以降低整體溫度，一般附在結構件表面作為均熱片使用。 石墨片在消費電子終端產品中應用廣泛，主要用於手機、平板、筆電和超薄電視中。
4、熱管、均熱板：應用廣泛於高功率或高集成度電子產品
熱管和均熱板（Vapor Chamber，VC，真空腔均熱板散熱技術）是電子產品中常用的散熱 散熱強化部件，導熱係數非常高，在高功率或高集成度電子產品中應用廣泛。
熱管和 VC 的工作原理都是基於高換熱效率的相變傳熱。熱管和 VC 都是真空腔，內部填充 相變材料（如水），腔體中的相變材料從液體變為氣體吸收熱量，當氣體觸及到溫度較低的區域時，凝結為液體釋放熱量，液體通過腔體內的毛細結構（吸液芯）再回流到發熱區域，循環往復， 將發熱部位產生的熱量帶走散發掉。但熱管只有單一方向的“線性”有效導熱能力，而 VC 相當 於從“線”到“面”的升級，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 區域。因此 VC 較熱管有著更高的散熱效率。
基於前面對散熱材料器件的分析，我們可以得出，自然散熱的散熱系統可以通過：1.使用高 導熱係數的導熱材料；2.使用熱管、均熱板等更高效的均熱部件，降低擴散熱阻；3 提高散熱器 基板厚度、翅片厚度等來提高散熱能力。散熱方案的進化帶動了電子產品單機散熱單價的提升。
5G 設備功耗高增疊加滲透率提升，高效散熱材料需求爆發
5G 設備相比 4G，功耗提升非常明顯，原有的散熱方案不能滿足其正常工作的條件，需要 升級。5G 時代，熱管/VC 將從筆電、服務器領域向智能手機滲透，吹脹板/半固態壓鑄外殼將在 基站散熱應用，帶動單機散熱器件價值量提升。隨著 5G 手機換機潮和基站建設高峰的來臨，全 球 5G 智能手機和國內基站散熱市場規模有望在 2020-2022 年間分別達到 360 億和 59 億元。
（一）5G 手機散熱迎來新機遇
1、5G 手機功耗翻倍，新散熱方案帶動 ASP 提升
5G 手機功能創新帶來功耗提升，散熱需求隨之升級。 智能手機的主要發熱源為處理器、電 池、攝像頭、LED 模組，5G 手機需要支持更多的頻段和實現更復雜的功能，天線數量翻倍，射 頻前端增加，處理器性能提升，同時智能手機向大屏摺疊屏、多攝高清攝升級、大功率快充升級， 使得手機內集成的功能模塊更多更緊密。5G 手機芯片功耗約 11W，約是 4G 手機的 2.5 倍，散 熱需求強烈。目前 4G 廣泛應用的散熱材料有石墨片、導熱界面材料等，受制於其導熱係數的極 限，已經很難滿足 5G 手機需求。
“熱管/VC”向 5G 手機滲透，已發佈的 5G 手機均可見到它們的身影。我們前面已經介紹 熱管和 VC，其主要在電腦和服務器散熱領域應用。在 5G 手機功耗提升翻倍的背景下，熱管/VC 憑藉其高導熱係數，開始向智能手機領域滲透，三星、華為、小米、VIVO 等手機廠商已發佈的 5G 手機均已開始採用“石墨+VC/熱管”散熱方案。
熱管/VC 在 5G 手機中的應用，且二者向更輕薄化發展，帶動 5G 手機散熱 ASP 提升。考 慮到 5G 手機對散熱的高要求，我們預計“導熱界面材料+石墨片+石墨+VC/熱管”組合散熱方 案將成為 5G 手機的主流。5G 手機單機散熱價值量的提升主要在於：1）VC/熱管本身相比石墨 片價值量更高，且從筆記本等相對較大的空間向較小的手機空間應用，熱管和 VC 也在朝超薄型 方向發展；2）相比 4G 手機，5G 手機中使用的石墨片層數會更多。根據我們的產業調研，預計 5G 手機散熱部件的單價值量約有 3-4 倍左右的提升。
2、5G 手機滲透率提升，手機散熱空間百億以上
目前高通、華為、MediaTek、三星等芯片廠商均已推出 5G SoC，全球已有多款 5G 手機 上市。中、日、北美、西歐等地區陸續啟動 5G 商用。疫情在今年上半年對智能手機市場銷售影響較大，但隨著下半年需求的釋放、2000 元 左右機型的滲透、運營商套餐的就緒，5G 智能手機換機可能迎來加速，我們中性測算 2020 年 5G 手機銷量可能達到 2.39 億部。
手機散熱市場將隨單機價值量提升和 5G 手機出貨量提升，迎來百億規模增量市場空間。未 來隨著5G手機滲透率提升和散熱方案的升級，我們預計全球手機散熱市場有望從2019年的150 億元增長到 2022 年的 230 億元，其中 5G 手機散熱市場從 2019 年的 6 億元增長到 2022 年的 164 億元，期間 CAGR2020-2022 年複合增速為 50.6%。
（二）5G 基站功耗倍增，散熱百億市場空間
Massive MIMO技術使得5G基站TRX鏈路大幅增加， 使5G基站功耗約為4G的2.5-3倍。 基站功耗由 PA 功耗、RF 功耗和 BBU 功耗組成，PA 功耗和 RF 功耗是 AUU 功耗的主要構成。 相比 4G 基站，5G 基站引入 Massive MIMO 技術，天線單元變多，每個天線單元都有 PA 和 RF 單元，TRX 鏈路增加，同時 BBU 的計算功耗也隨著 TRX 鏈路增加而上升，因此基站總功耗隨 之上升。來自運營商一線測試的數據顯示，5G 基站單站滿載負荷功率接近 3700W 左右，約是 4G 單站功耗的 2.5-3.5 倍，其中 5G BBU 功耗在 300W 左右， 5G AAU 功耗在 1150W 左右， AAU 是 5G 基站功耗增加的主要原因。
同時，5G AAU 將天線和 RRU 融合，體積卻朝小型輕量化發展，需要更高效的散熱方式。4G 基站中，天線和 RRU 獨立，5G 基站則將 RRU 和天線融合於 AAU 中，5G AAU 比 4G RRU 集成度更高。同時AAU的降體積減重量又是趨勢，華為5G AAU （64T64R）約為4G RRU（4T4R） 的一半，由於安裝更加簡單，必須要減輕整機重量。5G 基站功耗翻倍不止，又要在更小的空間 內完成及時散熱，因此需要更高效的散熱方式。
5G 基站散熱將從內部到外殼進行革新，帶動單站價值量提升。目前 4G 基站散熱方案主要 為：在 RRU 內部使用銅鋁等金屬散熱片、導熱界面材料進行導熱，採用高導熱界面材料和熱橋 接導熱塊或熱管；對設備殼體則通過優化散熱葉片設計來增加表面積降低外殼表面溫度，採用鑄 鋁加厚外殼改善外殼溫度均勻性等。5G 基站散熱的方案則引入了更多新的高效器件：在內部引 入 VC 完成高效導熱，引入熱傳導效率高、製冷速度快的優勢吹脹板提升熱量交換效率，外殼則 可能會採用內部空隙更少導熱性能更好的半固態壓鑄件。我們通過產業調研得知，預計一個 AAU散熱器件的價值量約 500-700 元，3 扇區的單基站價值量在 1500-2000 元左右，相比 4G 基站有 大幅提升。
5G 基站量約是 4G 基站量的 1.2-1.5 倍，新基建帶動 20 年大規模建設，疊加基站散熱價值 量的提升，預計 2020-2025 年國內 5G 基站散熱材料和器件市場規模約 102 億元。由於 5G 頻 段相比 4G 更高，全面覆蓋需要更多的基站數量，預計將是 4G 基站量的 1.2-1.5 倍。 20 年以來， 政治局和工信部會議多次強調加強加快 5G、數據中心等新型基礎設施建設進度，三大運營商也 紛紛啟動二期無線網主設備集中採購或資格預審工作，有望在今年 Q2 後得到加速。按照我們對 國內 5G 基站建設規模預測，我們認為 2019-2025 年，國內 5G 基站散熱材料和器件市場規模為 102 億元，其中 2020 年市場規模約 12 億元。
（三）數據中心、汽車電子驅動需求長期向上
除了 5G 之外，從中期看，汽車電子、數據中心及其他新領域，都對及時散熱需求越來越強 烈。長期看，隨著 5G 網絡建設完善，物聯網車聯網等驅動數據中心需求新增長，AR/VR 新應用 興起，帶來散熱市場廣闊的長期增長空間。
數據中心空間巨大，帶動散熱強大需求。國外雲計算雲存儲持續繁榮，且國內雲計算市場的 相對規模尚未打開，驅動數據中心需求高速增長；隨著 5G 網絡建設完善，物聯網車聯網等將成 為數據中心需求新增長驅動力。數據中心服務器對散熱要求較高。據產業調研，每臺服務器的導 熱產品需求在幾百元不等，市場空間較大。
汽車朝電子化、智能化升級，新能源車電子器件的價值量比重逐步提高，汽車電子迎來大發展，汽車內部由於智能化而產生的熱和電磁波必須得到及時有效
本土下游品牌崛起+產業轉移突破，國內頭部廠商將在 5G時代受益
從競爭格局看，目前國際大型企業仍主導著散熱材料和器件行業，尤其在高端領域優勢明顯。國產廠商在如石墨片領域已出現較大規模和市場份額企業，並有望在國內下游品牌崛起、國產替 代、產業轉移的趨勢下，實現高端市場的逐步滲透。我們認為，國內散熱商將在 5G 散熱市場中 充分受益，其成長機遇在於：1）整個行業市場空間翻倍提升，通過加大產業鏈佈局切入新領域； 2）隨著國內終端品牌的崛起，在供應鏈國產化趨勢下迎來份額的提升。
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