5G手机散热需求升级:石墨导热材料市场方兴未艾

8月16日,华为Mate 20X 5G手机公开发售。开售不到一分钟,各大销售平台均已显示“无货”。根据正式发售前一天的数据,该款手机的预约量超过100万。
更高的速度是5G手机受到追捧的原因之一,相较于4G,其下载速率要提升9倍以上。这样的高速率、大宽带和低延时都由5G手机核心部件更大的运算保证,而更大的运算意味着产生更多热量。
试验证明,电子元器件温度每升高 2℃,可靠性下降 10%;温升 50℃时的寿命只有温升 25℃时的 1/6,散热问题已经成为电子设备行业亟需解决的问题。
目前,解决热量过载有两种思路,要么减少热量的产生,要么加速热量传导转移。
减少热量产生即优化运算方法,通过这种方法大幅减少发热的技术壁垒过高,难以成为主流解决方案。加速散热则有两种方法,一是通过加装风扇等方式加速产品内部对流;二是通过散热片、散热管和均热板等导热材料散热。考虑到手机的体积,通过导热材料散热是手机生产商的主流选择。

石墨导热材料:5G手机散热的首选
石墨具有非常优异的平面导热性能,且其片状形态的导热系数大大高于一般纯铜的导热系数,故而石墨在用作导热材料时多采用膜片形态。此外,石墨密度低,符合手机轻量化的要求。较高的比热容则意味着石墨导热材料具有较强的耐热能力,在使用时长上有一定优势。

Characteristic Advantages of Graphite 
 


目前石墨导热材料的产品主要有三种形式:单层导热石墨膜、多层导热石墨膜和复合型导热石墨膜。
这三种形式的产品都具有优越的导热性能,但单层导热石墨膜的价值略低,且作用较为单一,手机制造选用多层导热石墨膜和复合型导热石墨膜的几率更大。多层导热石墨膜是由单层石墨膜叠加复合而成,除了导热,还具备储热能力。复合型导热石墨膜中加入了金属片和导热凝胶等材料,不仅能导热、储热,还能屏蔽部分辐射。

5G为石墨导热材料市场创造长期发展空间

5G仍将处于初步建设阶段,2019年5G手机渗透率预计在0.3%左右。根据3G及4G的发展估算,5G的普及将耗时5年以上,相关产业则会在曲折中缓慢发展。到2025年,5G手机渗透率有望突破90%。


Forecast of Smartphone Sales and 5G Smartphone Penetration
 
 

5G手机的散热需求远超4G手机,对导热材料的要求也更高。为了提升散热效果,石墨材料的厚度得到增加,复合型和多层导热膜将得到广泛使用,石墨导热材料的价格也将提升2至3倍。5G手机的渗透率超过18%时,将为石墨导热材料市场创造超过10亿美元的市值。

Market Scale shall Increase with Average Price
 

 


国产替代正当时
高导热石墨膜最早于2009年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。石墨导热材料行业属于技术密集型产业,行业集中度高,主要厂商有日本松下、日本KANEKA、美国 GrafTech、碳元科技、中石科技等。
高导热石墨膜的下游客户主要是大型消费类电子制造商,比如华为、三星和苹果。这些企业对供应商的选择标准非常高,评定周期一般超过2年。但截至2019年第一季度,智能手机市场已经连续六个季度下滑,下游的成本压力迫使这些企业寻求性价比更高的石墨导热材料供应商。国内导热材料企业碳元科技通过了三星、 华为和 OPPO 等重要手机企业的认证,中石科技也通过了华为、三星等企业的认证。
受大环境影响,2019年石墨导热材料企业的平均毛利有不同程度的下滑,大多数企业的营收也有下降。2019第一季度财报显示,中石科技的利润环比增长不明显,碳元科技甚至出现了亏损。

Sales Revenue of Tanyuan and Jones Both Decreased 
 

 


Tanyuan Had a Loss in 2019 Q1
 
 

受大型手机厂商积极布局5G手机量产的影响,第二季度中石科技和碳元科技的营收均有增长。

Related Companies Benefited from the Development of 5G 
 


在未来5G手机企业的供应商竞争中,科研能力将成为导热材料企业的重要武器。


R&D Investment is for the Innovation of an Enterprise
 
 

碳元科技2019年的科研成本预计约占营业总成本的8%,较2018年的5%上升了近三个百分点,与中石科技的科研占比不相上下,这将有利于碳元科技的持续发展。

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