5G时代下散热行业发展新机遇分析课件.pptx

1、正文正文目目录录核心观点概述35G 建设驱动智能手机、基站散热需求提升45G 手机全方位提升，高功耗大幅拉动散热需求增长45G 手机处理器性能提升明显，但发热量也有所提升4屏幕使用高分辨率及高刷新率的情形下，手机电池消耗速度加快5在 5G 网络下，手机具有更高的功耗及发热65G 基站功耗约为 3kW4kW，功耗主要来自于 AAU65G 手机功耗增加，均热板+石墨/石墨烯散热有望成为主流82015 年之前，智能手机散热以石墨散热为主8石墨散热基于热传导原理，人工合成石墨散热膜备受青睐8石墨散热经苹果挖掘、小米宣扬后迅速成为当时智能手机的主要散热材料9石墨散热膜仍会以辅助散热的形式继续应用于智能手

2、机102016-2018 年，智能手机散热以热管散热为主10热管散热基于热传导原理，优点在于使用寿命长和布置灵活10热管散热最早于 2013 年应用于智能手机，2016 年开始普及11预计 4G 手机中热管散热将进一步向低端渗透，市场规模保持稳定122019 年至今，智能手机散热以均热板散热为主、石墨/石墨烯散热为辅13均热板散热原理与热管类似，实现了从“线”到“面”的升级13石墨烯凭借高热传导率的特性，成为具有竞争力的散热材料14均热板+石墨/石墨烯散热方案有望成为 5G 时代主流15在 5G 时代，智能手机均热板散热和石墨烯散热的市场规模将会快速提升155G 基站散热需求大，半固态压铸件+

3、吹胀板散热方案有望普及17BBU 散热依靠自身散热设计，主要使用散热片、导热凝胶等散热材料17AAU 散热需求激增，半固态压铸件+吹胀板新型散热方案有望成为主流18采用基站热管/基站均热板等液冷散热模组18采用半固态压铸件+吹胀板新型散热方案18采用新型散热片结构设计以提升基站散热能力19各厂商纷纷布局，旨在抓住 5G 时代散热行业发展新机遇20美日厂商领跑石墨散热行业，碳元科技、中石科技为国内主要供应商20石墨烯领域中国拥有专利及资源优势，富烯科技、墨睿科技崭露头角21在热管/均热板散热行业，目前台系厂商领跑，陆系厂商积极布局23投资建议251正文目录核心观点概述3 1核心核心观观点概述点概

4、述5G 手机散手机散热热市场市场有有望实望实现现高增长高增长，均热均热板板、石、石墨墨烯烯等等新型散新型散热热材料材料及及方案方案将将迎迎来来崭新崭新的的 发展机发展机遇遇。我们认为市场低估了 5G 手机的散热需求，5G 手机 1)处理器性能大幅提升，且部分处理器采用外挂 5G 基带的设计，功耗大幅提升；2)屏幕采用高分辨率、高刷新率，耗电增加；3)内置更多天线，并且在 5G 信号较弱的情况下会频繁搜索信号，具有更高的 功耗及发热量。因此与市场的认知不同，5G 手机对于散热的要求并非只是普通的升级，而是需要通过新型散热材料、立体散热设计实现全面提升。我们认为，单一的散热材料难 以满足 5G 手

5、机的散热需求，均热板+石墨/石墨烯的散热组合将成为 5G 手机的主流选择，其中 5G 手机均热板、石墨烯散热的市场规模有望实现快速增长。在基站在基站领领域域，传传统的统的散散热热方方案难以案难以满足满足 5G 基站的散基站的散热热要求要求，集集散热散热性性能提能提升升和和产产品重品重量量 减轻于减轻于一一身身的的半半固固态压态压铸铸件件+吹胀板散热吹胀板散热方方案有案有望超望超出市场出市场预预期期。5G 基站的功耗约为 3kW4kW，较 4G 基站提升约 23 倍；而且 5G 基站天线等单元的体积、重量也有较大 幅度增加，因此亟需实现基站散热模组散热性能提升+产品重量减轻。根据伊之密官网，半固

6、态压铸件的导热率比一般压铸件高 50%，能够满足基站产品快速散热的要求；同时，其重量轻的特点能够帮助基站产品减重 30%。此外，吹胀板具有导热速度快、可靠性高、性价比高等优势，也能起到提升散热性能和减轻设备重量的效果。因此我们认为，半固态 压铸件+吹胀板有望成为 5G 基站散热的主流方案。市场市场对对 5G 终端散终端散热热方案方案有有较多定较多定性性的讨的讨论论，我我们们进进一一步定量步定量地地测算测算了了各散各散热热方方案案的市的市场场 规规模模发发展展。我们认为均热板+石墨/石墨烯的立体散热设计是 5G 手机的首选，其中均热板 是 5G 手机散热的主力，相比于热管实现了从“线”到“面”的

7、升级，可以将热量向四面 八方传递，有效增强散热效率。我们认为在 5G 手机渗透率快速提升+均热板散热渗透率 快速提升的双重驱动下，全球5G 手机均热板散热的市场规模有望从2019 年的1.75 亿元，高速增长至 20-22 年的 12.89、28.03、43.32 亿元。石墨、石墨、石石墨墨烯在烯在 5G 手机手机散散热系统热系统中中起到起到辅辅助散助散热热的的作作用用。石墨散热膜 2010 年开始应用 于智能手机，目前已经进入平稳发展的阶段；我们测算得 19 年全球智能手机石墨散热膜的市场规模为 57.60 亿元，考虑到 20 年新冠疫情对智能手机出货量的负面影响，我们预 测 20-22 年

8、全球智能手机石墨散热膜的市场规模分别为 49.03、55.74、60.71 亿元，预计 21-22 年将恢复稳定增长的态势。石墨烯导热膜 2019 年开始应用于智能手机，仍处于快 速发展的阶段，我们测算得 19 年全球 5G 手机石墨烯导热膜的市场规模为 0.08 亿元，在5G 手机快速渗透的背景下，预测 20-22 年市场规模将快速增长至 0.64、1.23、1.73 亿元。对于散热行业的竞争格局，在石墨散热领域，根据碳元科技招股书，日本的松下、Kaneka、美国的 Graftech 是行业的先行者，碳元科技、中石科技为国内主要的石墨散热膜生产商。碳元科技拥有三星、华为、OPPO、VIVO

9、等客户；中石科技 2014 年切入苹果供应链成为 苹果的合成石墨散热材料供应商；在巩固在巩固石石墨散墨散热热领领先先地位的地位的同同时时，碳元碳元、中石中石也也在加在加紧紧 热热管管/均热均热板板的布的布局局，为，为客客户提供户提供全全方位方位的的散热解散热解决方决方案案。在石墨烯散热领域，根据中 国化工信息2020 年 8 期，富烯科技、墨睿科技崭露头角，分别为华为、小米提供石墨 烯导热膜。在热管/均热板领域，根据材料世界网，目前超众、双鸿、奇鋐、泰硕等台系厂 商处于领先地位，硕贝硕贝德、德、精研科精研科技技、领、领益益智造智造、飞飞荣荣达达等陆等陆系系厂商厂商纷纷纷布纷布局。局。2核心观点

10、概述25G 建建设驱设驱动动智能手机、智能手机、基基站散热需求提升站散热需求提升在智能手机领域，5G 手机朝着高性能、高屏幕素质、高集成度、轻薄化等方向不断升级，发热量相对于 4G 时代大幅增加，散热需求也随之大幅提升。在基站领域，根据中通服咨 询设计研究院数据，5G 基站单站功耗是4G 基站单站的23 倍，功耗增加主要来自于AAU，因此在 5G 基站的推广过程中亟需更节能的器件及更有效的散热。5G 手手机机全全方方位提位提升升，高高功功耗耗大幅大幅拉拉动动散散热需热需求求增长增长4G 时代手时代手机机发热发热问问题题就就已已备受关备受关注注。在移动互联时代，用户对于手机的持续使用时间提 高，

11、且王者荣耀、和平精英等游戏对于手机处理器性能的要求更高，导致手机出现发烫的问题，在一定程度上影响了用户的使用体验。以 iPhone X 为例，根据天铂实验室测试，在正常待机情况下，iPhone X 温度为 32 度左右，与室温接近，但在运行半小时的吃鸡游戏后，手机温度上升至 41.1 度，高温区域主要集中在芯片位置，散热系统难以满足芯片的散热要求。随着手机温度的提升，手机芯片会通过降低显示刷新频率的方式进行自我保 护，导致手机性能大幅下降甚至出现卡顿现象。图图表表1：吃鸡游戏导致手机芯片热量温度吃鸡游戏导致手机芯片热量温度较较高高图图表表2：iPhone X 升温期间性能大幅下降升温期间性能大

12、幅下降资料来源：天铂实验室，华泰证券研究所资料来源：中关村在线，华泰证券研究所5G 手机在手机在拥拥有更有更强强性能性能、更快速更快速度度的同的同时时，也，也带带来来了了功耗增功耗增加加的弊的弊端端，对，对散散热热的的要求要求进进 一步提一步提高高。智能手机的功耗主要来源于处理器、屏幕、射频前端、摄像头模组、电池及充 电等模块，在 2020 年 5 月 26 日小米新品发布会中，Redmi 品牌产品总监王腾表示 5G功耗比 4G 手机高 20%。5G 时代智能手机进行了全方位的升级，5G 旗舰手机的处理器性 能大幅提升、采用高屏幕分辨率及高屏幕刷新率、射频前端模组化及复杂程度提升、摄像 头模组

13、升级、电池容量及充电功率增加，在此背景下，5G 手机对散热的要求进一步提高。5G 手机处手机处理理器性器性能能提升提升明明显，但显，但发发热量热量也也有所有所提升提升CPU 是智能手机中是智能手机中功功耗耗最最大的组大的组成成部部分分，在在 18 年年 6 月月的的 MWC 上海大会上海大会上上，华华为轮值为轮值董董 事长徐事长徐直直军军称称 5G 芯片产芯片产生生的功耗的功耗是是 4G 芯片芯片的的 2.5 倍倍，而而且且存在存在发发热问热问题题。CPU 的功耗 主要由三部分组成，一是动态能耗，CPU 集成了数十亿晶体管，晶体管每一次翻转都在 消耗着能量，动态能耗与 CPU 的频率、电压的平

14、方正相关；二是短路功耗，在每一次操 作及晶体管翻转的过程中，部分晶体管会需要更多的时间进而形成短路功耗，与 CPU 频 率及电压正相关；三是漏电功耗，取决于晶体管的状态、材料、尺寸、温度等参数。因此 在 5G 时代，随着 CPU 性能的大幅提升，即使采用了更先进的工艺及架构，CPU 的功耗 及发热量也会有所提升。部分芯部分芯片片采用采用外挂外挂 5G 基带的设计基带的设计，发热发热及及功功耗耗大大于于集成集成 5G 基带基带的的设计设计。外挂基带设计 的优势是能够同时支持 Sub-6 和毫米波频段，且能够更大程度的发挥芯片的性能，但也造 成了能耗高、发热大、体积大的弊端。在芯片采用外挂 5G

15、基带的设计造成功耗及发热更 大的背景下，手机厂商倾向于选择大容量的电池及更大面积的散热来应对外挂 5G 基带带 来的功耗及发热提升。35 G 建设驱动智能手机、基站散热需求提升图表1：吃鸡游戏导图图表表3：外挂外挂 5G 基带的芯片设计能够提升芯片性能，但会带来功耗及发热基带的芯片设计能够提升芯片性能，但会带来功耗及发热提提升升集成基带集成基带非集成基非集成基带带(AP 与与基带分基带分离离)型号麒麟 990 5G天玑 1000麒麟 990骁龙 855+骁龙 865Exynos9825Exynos 990制程7nm EUV7nm7nm7nm7nm EUV7nm EUV7nm EUVCPU 架构

16、2A76 大核2A76 中核4A55 小核4A77 大核4A55 小核2A76 大核2A76 中核4A55 小核1Kyyo4853Kyro485 4Kyro4851Kyyo5853Kyro585 4Kyro5852Exynos M42A75 中核4A55 小核2Exynos M52A76 中核4A55 小核GPU 型号Mali-G76MP16Mali-G77MC9Mali-G76MP16Adreno 640768ALUsAdreno 6501024ALUsMali-G76MP12Mali-G77MP11GPU 性能652.8GFlops预估约为600GFlops652.8GFlops1037G

17、Flops预估约为1300GFlops607GFlops预估约为730GFlops内存频率LPDDR4X2133MHzLPDDR4X1866MHzLPDDR4X2133MHzLPDDR4X2133MHzLPDDR52750MHzLPDDR4X2093MHzLPDDR52750MHz内存宽带34.1GB/s14.9GB/s34.1GB/s34.1GB/s44.0GB/s33.5GB/s44.0GB/s5G 基带集成式基带集成 M70可选外挂巴龙 5000可选外挂骁龙 X50可选外挂骁龙 X55可选外挂Exynos 5100外挂Exynos 51235G 制式Sub 6GNSA/SA 双模Sub

18、6GNSA/SA 双模Sub 6GNSA/SA 双模 支持毫米波Sub 6GNSA 单模 支持毫米波Sub 6GNSA/SA 双模 支持毫米波Sub 6GNSA/SA 双模 支持毫米波Sub 6GNSA/SA 双模 支持毫米波5G 性能下载 2.3Gbps上传 1.25Gbps下载 4.7Gbps上传 2.5Gbps下载 6.5Gbps上传 2.5Gbps下载 5Gbps上传未知下载 7Gbps上传 3Gbps下载 6Gbps上传未知下载 7.35Gbps上传未知资料来源：3ELIFE.NET，华泰证券研究所屏幕使屏幕使用用高分高分辨辨率及率及高高刷刷新新率的情率的情形形下，下，手手机电机电池

19、池消消耗耗速度加速度加快快手机屏幕分辨率并不直接影响功耗，但在采用高分辨率屏幕的情形下，手机处理器需要耗 费更多的能耗来对图像进行处理，因此分辨率也与手机功耗呈正相关的关系。AndroidAuthority 使用 Google Pixel 3 及 Google Pixel 3XL 测试手机分辨率对能耗的影响，这两 款手机采用的硬件几乎相同，区别在于 Pixel 3 使用了 1080p 分辨率的屏幕及 2915mAh的电池，Pixel 3XL 使用了 1440p 分辨率的屏幕及 3430mAh 的电池。测试结果表明，平 均来看采用 1440p 分辨率的 Pixel 3XL 每 Ah 电量使用时长

20、要比采用 1080p 分辨率的 Pixel3 每 Ah 电量使用时长短 10.48%。图图表表4：分辨率的提升加快了电池消耗速度分辨率的提升加快了电池消耗速度资料来源：Android Authority，华泰证券研究所2020 年高刷新率成为各品牌旗舰手机的标配，也成为旗舰手机的重要卖点之一。在一加、OPPO、小米、三星等厂商的推动下，高刷新率也成为了用户的需求热点，为用户带来了 更细腻流畅的使用体验。然而屏幕的刷新率也与手机的功耗呈现正相关的关系，根据 phone Arena 的测评，经过同样的浏览及翻页测试，60Hz 刷新率模式下的 Galaxy S20Ultra 续航时间为 12 小时

21、23 分钟，而在 120Hz 刷新率模式下续航时间仅为 9 个多小时，续航时间下降幅度为 20%-25%。200150100500250混合测试WiFi测试视频测试平均Pixel 3 1080p（每Ah电池使用分钟数）Pixel 3XL 1440p（每Ah电池使用分钟数）4图表3：外挂 5 G 基带的芯片设计能够提升芯片性能，但会图图表表5：高刷新率成为各品牌旗舰手机的高刷新率成为各品牌旗舰手机的标标配配品牌品牌发布时间发布时间型号型号分辨率分辨率刷新率刷新率三星2020 年 2 月 12 日Galaxy S203200 x 1440120Hz2020 年 2 月 12 日Galaxy S20

22、+3200 x 1440120Hz2020 年 2 月 12 日Galaxy S20 Ultra3200 x 1440120Hz小米2020 年 2 月 13 日小米 102340 x 108090Hz2020 年 2 月 13 日小米 10 Pro2340 x 108090HzOPPO2020 年 3 月 6 日Find X23168 x 1440120Hz2020 年 3 月 6 日Find X2 Pro3168 x 1440120Hz华为2020 年 3 月 26 日P40 Pro2640 x 120090Hz2020 年 3 月 26 日P40 Pro+2640 x 120090Hzr

23、ealme2020 年 1 月 7 日realme X50 5G2400 x 1080120Hz2020 年 3 月 12 日realme X50 Pro 5G2400 x 108090Hz黑鲨2020 年 3 月 3 日黑鲨游戏手机 3 Pro3120 x 144090Hz努比亚2020 年 3 月 12 日红魔 5G2340 x 1080144Hz资料来源：各品牌官网，华泰证券研究所图图表表6：使用高刷新率加快了电池消耗速度使用高刷新率加快了电池消耗速度浏浏览览+翻页测试下的续航翻页测试下的续航（60Hz）浏浏览览+翻页测试下的续航翻页测试下的续航（120Hz）续航下降比例续航下降比例Ga

24、laxy S20 Ultra12 小时 23 分钟9 小时 15 分钟至 10 小时20%至 25%Galaxy S20 Plus12 小时 40 分钟8 小时 30 分钟33%Galaxy S2012 小时 12 分钟7 小时 45 分钟36%资料来源：phone Arena，华泰证券研究所在在 5G 网络网络下下，手，手机机具有具有更更高的功高的功耗耗及发及发热热5G 手机在网络连接领域有更高的功耗及发热，主要原因可概括为三点。一是 5G 网络具 有更高的网速及频率，手机会在同等时间内进行更多次数的数据传输、交互。二是 5G 终 端设备采用 MIMO 天线技术，手机需要内置更多天线，根据

25、Qorvo 数据，在 Sub-6Ghz频段需要 8-10 根天线，在毫米波频段需要 10-12 根天线，每根天线都有自己的功率放大器，导致功耗及发热的增加。三是在 5G 网络覆盖率较低、信号较弱的情况下，手机频繁 搜索信号的行为也会造成较大的功耗及发热。5G 基基站站功功耗耗约为约为 3kW4kW，功功耗耗主要主要来来自于自于 AAU5G 基站架基站架构构改变改变，从，从 4G 的的 BBU、RRU 两级结两级结构演构演进进到到 CU、DU 和和 AAU 三三级结构级结构。在 5G 基站中：有源天线、原 RRU 及 BBU 的部分物理层处理功能合并为 AAU；CU 是原BBU 的非实时部分分割

26、出来的部分，主要处理低实时的无线协议栈功能，同时也支持部分 核心网功能下沉和边缘应用业务的部署；DU 是主要处理包括物理层功能和高实时的无线协议栈功能，满足 uRLLC 业务需求，与 CU 一起形成完整协议。我们认为，在 5G 部署初期，5G 设备形态优先选择 CU/DU 合设方式，未来随着 5G 垂直行业等新业务需求，可 基于 MEC 边缘云，后续采用 CU-DU 分离方式。0%0%图图表表7：小米小米 10 Pro 在在 4G 网络和在网络和在 5G 网络下的耗电对比网络下的耗电对比图图表表8：华为华为 Mate 30 Pro 在在 4G 网络和在网络和在 5G 网网络下的耗电对比络下的耗

27、电对比100%4G5G90%80%70%60%50%40%30%20%10%100%4G5G90%80%70%60%50%40%30%20%10%起 网 本 电 微 拍 游 微 网 通 本 始 络 地 子 博 照 戏 信 页 话 地 电 视 视 书音量 频 频乐起 网 本 电 微 拍 游 微 网 通 本 始 络 地 子 博 照 戏 信 页 话 地 电 视 视 书音量 频 频乐资料来源：WHYLAB，华泰证券研究所资料来源：WHYLAB，华泰证券研究所5图表5：高刷新率成为各品牌旗舰手机的标配品牌发布时间型号分图图表表9：5G 基基站架构站架构（CU/DU 分离架构）分离架构）图图表表10：5G

28、 基基站架构站架构（CU/DU 一体化架构）一体化架构）资料来源：中国联通网络技术研究院，华泰证券研究所资料来源：中国联通网络技术研究院，华泰证券研究所在 CU/DU 合设为 BBU 的 5G 基站架构中，BBU 主要负责基带数字信号处理，比如 FFT/IFFT、调制/解调、信道编码/解码等；AAU 主要由 DAC（数模转换）、RF（射频单元）、PA（功放）和天线等部分组成，主要负责将基带数字信号转为模拟信号，再调制成高频射 频信号，然后通过 PA 放大至足够功率后，由天线发射出去。根据中通服咨询设计研究院 数据，在移动通信网络中，基站是耗电大户，大约 80%的能耗来自广泛分布的基站设备机 房

29、；在基站设备机房中，基站设备的能耗占机房设备耗电比例超过 50%；在基站设备中，AAU 耗电超过了基站设备耗电比例的 80%；在 AAU 功耗中，主要包括芯片功耗（占比50%）、PA 功耗（占比 30%）及 RF 功耗（占比 20%）。对于基站 BBU 和 AAU 设备的功耗，目前不同厂商设备的差异性较大。根据中通服咨询设 计研究院数据，以现有 64T64R S111 宏基站设备为例，单基站的功耗约为 3kW4kW，5G 基站设备较 4G 基站设备功耗提升约 23 倍；一个 5G 标准站（1 个 BBU+3 个 AAU）的电费在直供电场景下，单站年电费将达到 2 万元，在转供电场景下，单站年电

30、费将达到3 万元，是 4G 同类站点的 3 倍左右。因此高功耗已经成为 5G 规模商用和产业成熟的阻 力之一，我们认为散热/冷却技术、智能化能耗调节等方案应及时引入 5G 基站的设计中。图图表表13：5G 基基站设备功耗站设备功耗BBU（S111）AAU（64T64R）基站基站（1BBU+3AAU）厂商 1200W（典型）810W（典型）2630W（典型）厂商 2230W（典型）1120W（最大）3590W（最大）厂商 3160W（典型）1050W（最大）/800W（典型）3310W（最大）/2560W（典型）厂商 4470W（典型）1050W（最大）/800W（典型）3620W（最大）/30

31、50W（典型）资料来源：中通服咨询设计研究院，华泰证券研究所图图表表11：64T AAU 功功耗占比耗占比图图表表12：5G 网网络功耗分布情况络功耗分布情况RF功耗 20%PA功耗 30%芯片功耗50%资料来源：中通服咨询设计研究院，华泰证券研究所资料来源：中通服咨询设计研究院，华泰证券研究所6图表9：5 G 基站架构（C U/D U 分离架构）图表1 0：5G 手手机功机功耗耗增加，均热增加，均热板板+石石墨墨/石墨烯散石墨烯散热热有望成为主流有望成为主流在功能机时代，手机负载相对较低，不存在处理器发热降频的问题。随着手机行业步入智 能机时代，在手机性能快速提升、功能越来越强大、追求轻薄化

32、及高续航的背景下，智能 手机整机功耗急剧增加，发热问题逐步显露，对于散热的需求也随之快速增加。智能手机的散热设计可以划分为三个阶段：第一阶段（2010-2015 年）智能手机主要采用 以石墨散热膜为主的基于热传导原理的散热方案；第二阶段（2016-2018 年）智能手机主 要采用以热管（液冷）散热为主的散热方案；第三阶段（2019 年至今）智能手机主要采 用以 VC 均热板散热为主、石墨及石墨烯等散热技术为辅的散热组合方案。在 2020 年，我们认为高端机型将会使用 VC 均热板+石墨/石墨烯的散热方案，中端机型将会使用热管+石墨的散热方案，低端机型将会使用石墨散热的方案。图图表表14：智能手

33、机散热发展历史智能手机散热发展历史资料来源：华泰证券研究所2015 年年之之前前，智能手智能手机机散散热热以石以石墨墨散散热热为主为主石墨散石墨散热热基于基于热热传导传导原原理理，人工合人工合成成石墨石墨散散热膜热膜备备受受青睐青睐石墨散石墨散热热膜膜是是一一种纳种纳米米先先进进复合材料复合材料，适应适应任任何表何表面均面均匀导热匀导热，具有具有 EMI 电磁屏电磁屏蔽蔽效果效果。利用石墨的导热性，石墨散热膜具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，同时片层状 结构可很好地适应任何表面，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。利用石 墨的可塑性，石墨散热膜可贴附在手机内部的电路板上面，既可

34、以阻隔原件之间的接触，也可以起到一定的抗震作用。图图表表15：石墨散热片原理图石墨散热片原理图资料来源：电子材料圈，华泰证券研究所石石墨墨散热散热膜膜分分为天然石为天然石墨墨片和片和人人工石墨工石墨片片两种两种。天然石墨散热膜具有高导热性、易加工、柔韧、无气体液体渗透性等特性，一般热传导率在 7001200W/(mk)，优点是不易老化 和不易脆化，适用于大多数化学介质；缺点是不能做到太薄，一般成品最薄做到 0.1MM厚度。人工石墨散热膜的优点是能做很薄，热传导率在 10001500W/(mk)，散热效果 相对较好，体现为散热速度较快；缺点是价格偏高，但是在手机市场越来越追求高品质的 道路上，人

35、工合成石墨散热膜备受青睐。75 G 手机功耗增加，均热板+石墨/石墨烯散热有望成为主流图表图图表表16：石墨散热膜结构石墨散热膜结构图图表表17：石墨散热膜成品石墨散热膜成品资料来源：电子材料圈，华泰证券研究所资料来源：新纶科技官网，华泰证券研究所石墨散石墨散热热经苹经苹果果挖掘挖掘、小小米米宣扬后宣扬后迅迅速成速成为为当时当时智智能能手手机的主机的主要要散热散热材料材料苹果于 2010 年发布的 iPhone 4 手机开启了智能手机新时代，iPhone 4 硬件性能较 iPhone3GS 大幅提高，整机功耗加大因此散热要求提高。iPhone 4 使用了当时行业内最高清晰 度的 Retina

36、屏幕，因此苹果在不锈钢中板上粘贴了石墨散热膜用于屏幕散热。此外，iPhone4 首次使用了苹果自主研发的 A 系列处理器 A4，主频较 iPhone 3GS 的芯片提升 200MHz 至 800MHz，GPU 性能提高了 1 倍，因此在芯片和电池功耗负荷加重的情形下，iPhone 4 在主板和玻璃背盖上也分别粘贴了石墨散热膜用于芯片及电池的散热。图图表表18：iPhone 4 主板石墨散热膜主板石墨散热膜图图表表19：iPhone 4 背盖石墨散热膜背盖石墨散热膜资料来源：iFixit，华泰证券研究所资料来源：iFixit，华泰证券研究所小米于 2011 年发布旗下第一款手机小米 1，采用双核

37、高通 Snapdragon MSM8260 处理器，主频达到了 1.5Ghz，定价 1999 元具有较高的性价比。为解决伴随高性能而产生的发热问 题，小米在背盖、处理器屏蔽罩、LCD 不锈钢框架等位置粘贴了大面积的石墨散热膜，并 以此作为重要卖点之一。石墨散热膜在经过苹果挖掘、小米宣扬后迅速成为当时智能手机 采用的主要散热材料，三星、华为、OPPO、VIVO、中兴、联想等厂商相继导入使用。图图表表20：小米小米 1 主板石墨散热膜主板石墨散热膜图图表表21：小米小米 1 钢托石墨散热膜钢托石墨散热膜资料来源：模切易得通，华泰证券研究所资料来源：模切易得通，华泰证券研究所8图表1 6：石墨散热膜

38、结构图表1 7：石墨散热膜成品资料来源石墨散石墨散热热膜膜仍仍会会以辅以辅助助散散热热的形的形式式继继续应续应用用于智于智能能手手机机在热管、均热板、石墨烯等散热技术的冲击下，我们认为石墨散热膜在智能手机尤其是 5G手机的散热系统中的重要性在逐渐减弱，但仍会以辅助散热的形式继续应用于智能手机中。例如华为的 P40 Pro 采用 VC 均热板+3D 石墨烯散热组合，小米 10 系列采用 VC 均热板+石墨烯+石墨的“三明治”散热组合，石墨散热膜仍应用于这两个系列的手机中。根据 IDC 数据，19 年全球智能手机出货量为 13.71 亿部，IDC 预计 20-22 年全球智能手 机出货量增速为-1

39、1.9%/10%/5%。根据 Strategy Analytics 数据，19 年全球 5G 手机出货 量为 1870 万部，高通预计 20-22 年全球 5G 手机出货量分别为 2.0、4.5、7.5 亿部。参考 碳元科技年报，2019 年石墨散热膜均价约为 190.46 元/平米，考虑到 2016 年以来石墨散热膜价格基本稳定在 180 元/平米左右，我们假设 20-22 年石墨散热膜价格为 178.60 元/平米（对应 16-19 年均值）。根据中石科技招股书，4G 时代智能手机石墨散热膜用量约为0.022 平米/部；由于 5G 手机功耗比 4G 手机高 20%（来源小米发布会），我们假

40、设 5G 手 机石墨散热膜用量为 4G 手机的 1.2 倍；通过石墨散热膜价格单机用量得到 ASP。图图表表22：全球智能手机及全球智能手机及 5G 手机出货量预测手机出货量预测图图表表23：2012-2019 年碳元科技石墨散热膜均价年碳元科技石墨散热膜均价资料来源：IDC，Strategy Analytics，高通，华泰证券研究所资料来源：碳元科技年报。华泰证券研究所基于上述假设，我们测算得 2019 年全球智能手机石墨散热膜的市场规模为 57.60 亿元，基于 IDC 智能手机出货量的预测以及 5G 手机渗透率快速提升的假设，预测 2020-2022 年全球智能手机石墨散热膜的市场规模为

41、 49.03、55.74、60.71 亿元。图图表表24：全球智能手机石墨散热膜市场规全球智能手机石墨散热膜市场规模模预测预测20192020E2021E2022E全球智能手机出货量（百万部）1371.001207.851328.641395.075G 手机渗透率（%）1.36%16.56%33.87%53.76%全球 4G 手机出货量（百万部）1352.301007.85878.64645.074G 手机石墨散热膜 ASP（元/部）4.193.933.933.93全球 4G 手机石墨散热膜市场规模（亿元）56.6639.6034.5225.35全球 5G 手机出货量（百万部）18.70200

42、.00450.00750.005G 手机石墨散热膜 ASP（元/部）5.034.724.724.72全球 5G 手机石墨散热膜市场规模（亿元）0.949.4321.2235.36全球智能手机石墨散热膜市场规模（亿元）57.6049.0355.7460.71资料来源：IDC，Strategy Analytics，高通，碳元科技年报，中石科技招股书，华泰证券研究所2016-2018 年年，智能手智能手机机散散热热以热以热管管散散热热为主为主热管散热管散热热基于基于热热传导传导原原理理，优点在优点在于于使用使用寿寿命长命长和和布布置置灵灵活活液冷液冷散散热热在在手机手机内内部部以以热热管管/均热均热

43、板板的的形形式存式存在在，利用利用液体液体传传热热过过程程中中汽化汽化和和液液化化不断不断转转 变的特变的特性性传递传递热热量量。热管散热的基本原理是利用腔体中的水从液体变为气体吸收热量，当气体触及到温度较低的区域时，凝结为液体释放热量；液体通过腔体内的毛细结构（吸液 芯）再回流到发热区域，循环往复，将发热部位产生的热量带走散发掉。1,6001,4001,2001,000800600400200020192020E2021E2022E全球智能手机出货量（百万部）全球5G手机出货量（百万部）092004006008001,0001,2002012 2013 2014 2015 2016 2017

44、 2018 2019 石墨散热膜价格（元/平米）石墨散热膜仍会以辅助散热的形式继续应用于智能手机图表2 2：热热管管散散热热的优的优点点在于在于使使用用寿寿命长和命长和布布置灵置灵活活。液冷散热管永久封装后不会产生机械或化学 降解，因而典型的使用寿命约为 20 年；液冷散热可以打扁、折弯，可以放在任何需要散 热的位置；同时，液冷散热管也会吸收远处的热量进而散热。PC 端的液冷散热中的冷却 液常用材料是水，手机端的要求更高，常用油质材料作为冷却液。图图表表25：热管散热工作流程热管散热工作流程资料来源：中关村在线，华泰证券研究所图图表表26：热管散热工热管散热工作作原理原理图图表表27：热管散热

45、轴向热流量与温度的关系热管散热轴向热流量与温度的关系资料来源：小米，华泰证券研究所资料来源：硕贝德宣传材料，华泰证券研究所热管散热管散热热最早最早于于 2013 年年应应用于智用于智能能手机手机，2016 年年开开始普始普及及早在 2013 年，NEC 就在旗下的 Medias X 手机上引入液冷降温技术，这款手机在高通骁 龙 600 处理器表面覆盖了一根长达 10cm 的热管，当处理器发热的时候，热管内的液体将 热量传递到手机外壳再散热，从而实现散热降温的效果。在 NEC 后，索尼也从 Xperia Z2 开始引入热管散热，并在搭配了高通骁龙 810 处理器、拥有全球首款 4K 屏幕的 Xp

46、eria Z5Premium 手机上使用了双热管和硅脂的散热方案。图图表表28：NEC 的的 Medias X 手机为首款液手机为首款液冷冷散热智能手机散热智能手机资料来源：NEC，华泰证券研究所10热管散热的优点在于使用寿命长和布置灵活。液冷散热管永久封装后2016 年热管散热才在旗舰手机中普及。2016 年 2 月三星发布旗舰手机 Galaxy S7，搭载 高通骁龙 820 处理器并使用超薄热管技术，散热效果得到显著提升。随后，三星在 GalaxyS8、Galaxy S9 等旗舰款手机中延续了热管散热方案，开启了智能手机热管散热的潮流。各手机品牌也纷纷跟进热管散热技术，如 360 手机的“

47、太空水冷散热系统”、微软 Lumia 手机的“液态冷却技术”、中兴的“主动循环纳米导热系统”、黑鲨手机的“多级直触一体 式液冷系统”都是基于热管散热技术。图图表表29：热管散热普及初期搭载热管散热热管散热普及初期搭载热管散热方方案的智能手机型号案的智能手机型号手机品牌手机品牌型号型号发布时间发布时间芯片版本芯片版本导热管长导热管长度度(mm)三星Galaxy S72016 年 3 月骁龙 82070三星Galaxy S82017 年 3 月骁龙 835100三星Galaxy S92018 年 2 月骁龙 84590华为荣耀 Note 102018 年 4 月麒麟 970113黑鲨黑鲨手机一代2

48、018 年 4 月骁龙 84560三星Galaxy Note 92018 年 8 月骁龙 845105魅族魅族 162018 年 8 月骁龙 84598华为Mate 20 X2018 年 10 月麒麟 980110资料来源：各品牌官网，华泰证券研究所图图表表30：三星三星 Galaxy S7 使使用热管散热技术用热管散热技术图图表表31：三星三星 Galaxy S7 使使用的超薄热管用的超薄热管资料来源：三星，华泰证券研究所资料来源：快科技，华泰证券研究所预预计计 4G 手机中热手机中热管管散热散热将将进一步进一步向向低端低端渗渗透透，市市场场规规模保持模保持稳定稳定对于 4G 手机，在苹果手

49、机中，目前尚无采用热管散热的案例；在安卓手机中，目前中高 端的 4G 安卓手机采用热管+石墨散热，低端的 4G 安卓手机采用传统的石墨散热，尚无采 用均热板散热的 4G 安卓手机案例。因此我们认为，在 4G 安卓手机中，热管散热将会进 一步向低端手机渗透，渗透率将会逐步提升。根据 IDC 数据，2019 年苹果手机出货量占比为 13.9%，假设 2019 年安卓手机出货量占 比为 86.1%。在安卓手机中，根据极光大数据统计，2019 年 4000 元以上、3000-3999 元、2000-2999 元、1000-1999 元、1000 元以下的安卓手机销售占比分别为 3.9%、14.1%、2

50、5.0%、48.6%、8.4%。假设 2019 年 2000 元以上的安卓手机均使用热管散热，1000-1999 元的安卓手机有 1/3 使用热管散热，1000 元以下的安卓手机不使用热管散热，结结合安合安卓卓 手机出手机出货货量占量占比比可可得得 2019 年年 4G 手机手机热热管散管散热热渗透渗透率率约约为为 50.97%。随着热管散热逐步向1000-1999 元、1000 元以下的安卓手机渗透，我们我们预计预计 2020-2022 年年 4G 手机手机热热管散管散热热渗透率渗透率分分别别为为 64.92%、78.87%、86.10%。对于 5G 手机，在 5G 手机功耗大幅增加的背景下