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5G到來(lái)，智能手機(jī)的“熱量”將何去何從？

在智能手機(jī)普及之前的1G和2G時(shí)代，手機(jī)較少受到散熱方面的技術(shù)困擾。但隨著3G智能機(jī)時(shí)代的來(lái)臨，手機(jī)硬件配置越來(lái)越高，CPU不斷向多核高性能方向升級(jí)，通信速率不斷提升，以及不斷追求手機(jī)的輕薄化、小型化，帶來(lái)的散熱需求也不斷上升，先后出現(xiàn)了導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱石墨片、多層石墨膜和熱管散熱等新材料和散熱器件。而對(duì)于即將到來(lái)的5G高速傳輸通信，散熱問(wèn)題將成為智能手機(jī)前行的最大阻力。

華為輪值CEO徐直軍先生曾表示：“僅從芯片耗電量看，5G是4G的2.5倍。”這意味著手機(jī)的導(dǎo)熱、散熱將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)！

全球智能機(jī)下滑，韓國(guó)5G換機(jī)拉動(dòng)銷(xiāo)售。2016年以來(lái)全球智能機(jī)出貨量連續(xù)下滑，2019Q1/2019Q2 YoY -7%/-2%。2019H1三星份額回暖，除在全球推廣Galaxy減配版A系列外，韓國(guó)5G加快推進(jìn)亦有重要貢獻(xiàn)。截至2019年7月底韓國(guó)建成5G基站8.5萬(wàn)座，5G用戶(hù)超過(guò)200萬(wàn)戶(hù)，三星GalaxyS10 5G上市100天銷(xiāo)量超過(guò)100萬(wàn)部。

中性測(cè)算2020年全球5G終端銷(xiāo)售2.18億部。我們中性假設(shè)5G手機(jī)主流價(jià)位逐漸向下滲透：（1）中國(guó)區(qū)和韓國(guó)區(qū)于2019H2滲透至700美元機(jī)型，2020H2滲透至300美元機(jī)型；（2）美國(guó)、日本、歐洲于2019H2在1000美金檔位，2020H2滲透至500美元機(jī)型。中性假設(shè)下，測(cè)算全球2019~2021年5G手機(jī)銷(xiāo)量分別為0.06/2.18/5.40億部。

樂(lè)觀測(cè)算2020年5G手機(jī)銷(xiāo)量可能達(dá)3億部。5G網(wǎng)絡(luò)部署逐步推進(jìn)，當(dāng)前主流終端廠商新規(guī)劃的手機(jī)大都支持5G功能。我們預(yù)計(jì)2019年5G終端以旗艦為主，銷(xiāo)量在數(shù)百萬(wàn)部級(jí)別；2020年5G手機(jī)價(jià)位下降幅度可能超預(yù)期，按照中移動(dòng)規(guī)劃在2020年下半年開(kāi)始出現(xiàn)5G千元機(jī)，則我們測(cè)算2020年全球5G手機(jī)出貨量有望達(dá)到3億部。

高導(dǎo)熱石墨材料將助力5G智能手機(jī)突破“散熱”難題！

導(dǎo)熱材料用于發(fā)熱源和散熱器的接觸界面之間，提高熱傳導(dǎo)效率，從而有效解決整個(gè)高功率電子設(shè)備的散熱問(wèn)題，提高電子產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性及使用壽命。

高導(dǎo)熱石墨材料因其碳原子結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的晶粒取向，可沿兩個(gè)方向均勻?qū)�熱，具備極其優(yōu)異的平面導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的純銅。石墨晶體的片層狀結(jié)構(gòu)可很好地適應(yīng)任何表面，同時(shí)具有密度低（輕量化）、高比熱容（耐高溫）、長(zhǎng)期可靠等優(yōu)點(diǎn)。

在智能手機(jī)的導(dǎo)熱和散熱材料中，綜合性能和成本考慮，石墨材料是散熱解決方案的首選材料。

比重輕：1.0-1.9g/cm3（密度相當(dāng)于銅的1/4到1/10，鋁的1/1.3到1/3）；

　　低熱阻，柔軟且容易裁切（可反復(fù)彎曲）；

　　超薄性：厚度（0.025-0.1mm）；

　　表面可以與金屬、塑膠、不干膠等其他材料組合以滿(mǎn)足更多的設(shè)計(jì)功能和需要。

導(dǎo)熱系數(shù)通常理解就是導(dǎo)熱的快慢，對(duì)于散熱器來(lái)說(shuō)，越快越好，即數(shù)值越大越好；

　　比熱容反映了質(zhì)量相等的不同物質(zhì)升高（或降低）相同的溫度時(shí)，吸收（或放出）的熱量并不相同，物質(zhì)的比熱容越大，吸收（或放出）的熱量越多；

　　密度越小，相同體積下物質(zhì)質(zhì)量較輕。

由兩幅圖可看出，導(dǎo)熱率當(dāng)面，石墨散熱膜比傳統(tǒng)的散熱材料存在很大優(yōu)勢(shì)；其次，石墨膜測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，其具有溫度低，溫差小、速度快、時(shí)間段、迅速降溫、冷卻、比熱容小等特性。

導(dǎo)熱石墨材料又被分為天然石墨膜和人工合成石墨膜，或許大家會(huì)覺(jué)得兩種都是石墨制品應(yīng)該不會(huì)有特別大的區(qū)別！如果這樣想那可就大錯(cuò)特錯(cuò)了。接下來(lái)我們將從幾個(gè)方面，來(lái)了解一下天然石墨膜和人工合成石墨膜的基本區(qū)別：

1、顏色差異

可以看到天然石墨膜的顏色較暗，而人工石墨片的顏色是偏淺白色的。

2、石墨密度

在顯微鏡下的天然石墨膜明顯比人工的要粗糙的多。因?yàn)槿斯な�墨膜在合成時(shí)的雜質(zhì)較少且密度要高于天然石墨膜。人工合成石墨導(dǎo)熱系數(shù)是700~1500w，而天然石墨導(dǎo)熱系數(shù)只有300~700w。

3、價(jià)格差異

人工石墨膜：人工石墨制造比天然石墨復(fù)雜且制作成本昂貴，故一般行業(yè)產(chǎn)品的需求都不會(huì)接受其成本。

天然石墨膜：天然石墨膜價(jià)格和其效果都能讓行業(yè)使用者接受并信服，故天然石墨膜已經(jīng)在各行業(yè)用的非常成熟廣泛。

人工石墨膜和天然石墨膜兩種材料都是水平向?qū)�熱傳�?dǎo)的材料，由于人工石墨膜燒結(jié)需要高溫與天然石墨膜相比暫時(shí)成本較高，所以成本價(jià)格方面天然石墨片更有優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)熱方面則是人工合成的石墨片更有優(yōu)勢(shì)。

高導(dǎo)熱石墨材料及器件的國(guó)外廠商主要有日本松下、Graftech等企業(yè)。　　

·      Panasonic（日本松下）：日本松下從1998年起開(kāi)始開(kāi)發(fā)生產(chǎn)PGS石墨膜，2012年成功開(kāi)發(fā)出厚度僅為10µm厚的石墨產(chǎn)品。

·      Graftech：建于1886年，世界上最大的石墨電極生產(chǎn)商，也是世界上最大的石墨碳素制品供應(yīng)商，1996年在紐約交易所上市。

高導(dǎo)熱石墨材料及器件的國(guó)內(nèi)廠商主要有碳元科技、中石科技、飛榮達(dá)等企業(yè)。

·      碳元科技：成立于2010年8月，專(zhuān)注于高散熱石墨膜等相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)，建有江蘇省高導(dǎo)熱石墨膜工程技術(shù)研究中心。

·      中石科技：成立于1997年，主要產(chǎn)品包括導(dǎo)熱材料、EMI屏蔽材料等。

目前，石墨導(dǎo)熱材料行業(yè)還主要集中在日本松下等全球知名的企業(yè)手中，國(guó)內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的起步相對(duì)要晚，技術(shù)積累性較差。但整體來(lái)看如中石科技、碳元科技等國(guó)內(nèi)新型企業(yè)正在逐步切入該領(lǐng)域，以取得部分市場(chǎng)占有率。

趨勢(shì)

根據(jù)BCC-Research預(yù)測(cè)，2020年全球界面導(dǎo)熱材料將達(dá)到11億美元規(guī)模，復(fù)合增長(zhǎng)率超7%�！�2018中國(guó)新材料行業(yè)發(fā)展大會(huì)”的手機(jī)材料論壇上相關(guān)行業(yè)人士指出：隨著5G時(shí)代的到來(lái)，手機(jī)材料也需要隨著產(chǎn)品功能要求提高而面臨更高的挑戰(zhàn)與性能要求。功能性材料，如散熱材料等將進(jìn)入新一輪的產(chǎn)業(yè)技術(shù)更新與更替。

總結(jié)

一方面，在整機(jī)中，導(dǎo)熱材料成本占比低但是重要性突出，故而供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性很高；

另一方面，導(dǎo)熱材料屬于典型的研發(fā)驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)品，因而利潤(rùn)水平高，對(duì)下游亦具備整合的可能性。

目前來(lái)看，海外材料大廠仍在市場(chǎng)中占據(jù)重要的地位，，但是以中石科技為代表的國(guó)產(chǎn)品牌正在快速成長(zhǎng)。

展望未來(lái)，在5G時(shí)代作為最為重要的產(chǎn)業(yè)背景下，我們從終端應(yīng)用和通信基站領(lǐng)域兩方面來(lái)看，導(dǎo)熱材料正迎來(lái)發(fā)展的重要機(jī)遇期。高導(dǎo)熱石墨材料將會(huì)以其優(yōu)異的性能成為5G時(shí)代散熱材料的主導(dǎo)者，將推動(dòng)5G電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展。而提前在高導(dǎo)熱石墨材料技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行布局的企業(yè)也將會(huì)最早分到5G市場(chǎng)帶來(lái)的紅利。