中國(guó)手機(jī)散熱行業(yè)材料分析及2022年行業(yè)市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)[圖]

    一、手機(jī)散熱行業(yè)材料分析

    隨著手機(jī)硬件的不斷升級(jí)，其所執(zhí)行的任務(wù)計(jì)算處理更加繁雜，CPU等芯片部件將會(huì)面臨熱量的侵襲。但手機(jī)體積有一定的局限性，處理器系統(tǒng)性能會(huì)因?yàn)闇囟壬叨兴档汀Ｒ虼耸謾C(jī)散熱問題尤為重要。5G和無線充電對(duì)信號(hào)傳輸?shù)囊蟾撸饘俦嘲鍖?duì)信號(hào)屏蔽的缺陷將被放大，預(yù)計(jì)5G手機(jī)不再采用金屬背板設(shè)計(jì)，原有的石墨加金屬背板散熱技術(shù)面臨重大挑戰(zhàn)，預(yù)計(jì)智能機(jī)將更多使用石墨+金屬中框方案。目前市場(chǎng)上手機(jī)散熱的方案主要有：導(dǎo)熱凝膠、石墨片、石墨烯、均溫板、熱管等。

手機(jī)主要熱源

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

各類手機(jī)散熱方案

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    多層石墨片是當(dāng)前智能機(jī)主流散熱方式。石墨是一種良好的導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱性超過鋼、鐵、鉛等多種金屬材料。石墨片的工作原理是利用其在在水平方向上具有優(yōu)異的導(dǎo)熱系數(shù)的特點(diǎn)（性能好的石墨片導(dǎo)熱系數(shù)能達(dá)到1500－1800W/m•K，而一般的純銅的導(dǎo)熱系數(shù)為380W/m•K，高的導(dǎo)熱系數(shù)有利于熱量的擴(kuò)散），能夠迅速降低電子產(chǎn)品工作時(shí)發(fā)熱元件所在位置的溫度（熱點(diǎn)溫度），使得電子產(chǎn)品溫度趨于均勻化，這會(huì)擴(kuò)大散熱表面積以達(dá)到降低整個(gè)電子產(chǎn)品的溫度，提高電子產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性及使用壽命。智能手機(jī)中使用石墨片的部件有CPU、電池、無線充電、天線等。石墨散熱是目前手機(jī)采用的主流散熱方式。

石墨片散熱方案示意圖

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    石墨烯具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)特性，且其導(dǎo)熱率為800~5300W/mk，是已知導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料，其散熱效率遠(yuǎn)高于目前的商用石墨散熱片。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。石墨烯散熱膜很薄且具有柔韌性，綜合性能優(yōu)異，為電子產(chǎn)品的薄型化發(fā)展提供了可能。其次石墨烯散熱膜具有良好的再加工性，可根據(jù)用途與PET等其他薄膜類材料復(fù)合。此外，這種導(dǎo)熱材料有彈性，可裁切沖壓成任意形狀，并可多次彎折；可將點(diǎn)熱源轉(zhuǎn)換為面熱源的快速熱傳導(dǎo)，具有很高的導(dǎo)熱性能。

石墨烯散熱效果示意圖對(duì)比

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    熱管是一種具有極高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量。熱管技術(shù)是將一個(gè)充滿液體的導(dǎo)熱銅管頂點(diǎn)覆蓋在手機(jī)處理器上，處理器運(yùn)算產(chǎn)生熱量時(shí)，熱管中的液體就吸收熱量氣化，這些氣體會(huì)通過熱管到達(dá)手機(jī)頂端的散熱區(qū)域降溫凝結(jié)后再次回到處理器部分，周而復(fù)始從而進(jìn)行有效散熱。在手機(jī)行業(yè)也可以稱之為水冷散熱。目前華為、小米、三星、OPPO等手機(jī)中都有用到熱管散熱技術(shù)。熱管具有靈活度高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，受到市場(chǎng)關(guān)注。

熱管散熱結(jié)構(gòu)及原理示意圖

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    均溫板（VaporChamber）從原理上類似于熱管，但在傳導(dǎo)方式上有所區(qū)別。熱管為一維線性熱傳導(dǎo)，而均溫板中的熱量則是在一個(gè)二維的面上傳導(dǎo)，因此效率更高。均溫板散熱方案在于將多個(gè)點(diǎn)的熱源之熱流在短距離內(nèi)將其均勻的分布于較大散熱面積，隨著熱源之熱通量的不同，均溫板之等效熱傳導(dǎo)系數(shù)亦會(huì)有所不同。將VC在其他的機(jī)器上使用時(shí)，可以使板上每顆芯片的溫度都是一樣的，這樣做比較有利于電器的散熱。均溫板是一個(gè)內(nèi)壁面具有微結(jié)構(gòu)的封閉真空腔體，當(dāng)熱流由熱源傳導(dǎo)至蒸發(fā)區(qū)時(shí)，腔體里面的工作流體會(huì)因真空條件下，于特定溫度開始產(chǎn)生液相汽化的現(xiàn)象，這時(shí)工作流體就會(huì)吸收熱能并且快速蒸發(fā)。

均溫板結(jié)構(gòu)示意圖

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    隨著電子產(chǎn)品越來越輕薄化，由于機(jī)體內(nèi)部空間狹窄，其散熱能力也就受到一定限制。在智能手機(jī)上主要的發(fā)熱源包括這五個(gè)方面：主要芯片工作、LCD驅(qū)動(dòng)、電池釋放及充電、CCM驅(qū)動(dòng)芯片、PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)熱散熱量不均勻。為了解決這些散熱問題，目前市場(chǎng)上的散熱技術(shù)主要有4種方案，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，熱管與均溫板的散熱技術(shù)方案優(yōu)勢(shì)明顯。

散熱方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

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    熱管的導(dǎo)熱系數(shù)較金屬和石墨材料有10倍以上提升，而均溫板散熱效率比熱管更高。從導(dǎo)熱率來看，熱管與均溫板的優(yōu)勢(shì)明顯。均溫板真空腔底部的液體在吸收芯片熱量后，蒸發(fā)擴(kuò)散至真空腔內(nèi)，將熱量傳導(dǎo)至散熱鰭片上，隨后冷凝為液體回到底部。這種蒸發(fā)、冷凝過程在真空腔內(nèi)快速循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)高的散熱效率。

熱管與均溫板導(dǎo)熱系數(shù)高（單位：W/mk）

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    二、手機(jī)散熱行業(yè)市場(chǎng)空間

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國(guó)導(dǎo)熱散熱材料行業(yè)市場(chǎng)專項(xiàng)調(diào)查及投資前景規(guī)劃分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：預(yù)測(cè)2016年到2020年，智能手機(jī)散熱器組件市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到26.1%，2020年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到36億美元。未來手機(jī)散熱器市場(chǎng)將主要集中在封裝級(jí)，芯片封裝和印刷電路板。

智能手機(jī)散熱器組件市場(chǎng)

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    隨著5G時(shí)代的到來，手機(jī)散熱需求出現(xiàn)劇增的狀態(tài)；5G手機(jī)器件的變化與升級(jí)帶來對(duì)散熱的需求增長(zhǎng)，因此新型的散熱方案?jìng)涫荜P(guān)注。同時(shí)4G手機(jī)中的散熱問題也一直備受關(guān)注。預(yù)測(cè)2022年手機(jī)散熱行業(yè)中4G手機(jī)能夠達(dá)到58億的市場(chǎng)規(guī)模；5G手機(jī)具有31億的市場(chǎng)規(guī)模，5G手機(jī)2019-2022年CAGR為376.95%。

4G手機(jī)散熱行業(yè)市場(chǎng)空間

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5G手機(jī)散熱行業(yè)市場(chǎng)空間

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