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5G到来,智能手机的“热量”该何去何从?

木马童年 2019-4-29 13:00 51 0

随着智能机时代的来临,手机硬件配置越来越高,加之不断追求手机的轻薄化、小型化,带来的散热需求也不断上升.而对于即将到来的5G高速传输通信,散热问题将成为智能手机前行的最大阻力。

【编者按】随着5G的快速发展,各厂商纷纷推出5G智能手机。5G手机的关键不止于基带芯片,如何高效散热亦成为重点。由此,导热材料行业也将引来一场变革。本文将以5G为出发点,从导热材料性能对比、国内外市场格局、行业趋势等方面进行分析总结,具有一定的借鉴意义。


在智能手机普及之前的1G和2G时代,手机较少受到散热方面的技术困扰。但随着3G智能机时代的来临,手机硬件配置越来越高,CPU不断向多核高性能方向升级,通信速率不断提升,以及不断追求手机的轻薄化、小型化,带来的散热需求也不断上升,先后出现了导热硅脂、导热凝胶、导热石墨片、多层石墨膜和热管散热等新材料和散热器件。而对于即将到来的5G高速传输通信,散热问题将成为智能手机前行的最大阻力。

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导热材料

导热材料分类众多,目前广泛应用的导热材料包括合成石墨材料、导热填隙材料、导热凝胶、导热硅脂、相变材料等。

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对于电子器件而言,高分子绝缘材料具有独特的结构和易改性、易加工的特点,使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能。但是一般高分子材料都是热的不良导体,其导热系数一般都低于0.5Wm-1K-1。一些常见的高分子在室温下的导热系数如下表所示。

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导热行业产业链:从材料到器件

导热材料是导热器件的上游原料,器件是在材料的基础上进行的二次开发。上游原料材料包括石墨,PI膜,硅橡胶,塑料粒子等,下游应用主要集中在消费电子、通信基站、电动电池等领域,包括通讯、计算机、手机终端、汽车电子、家用电子、国防军工等。

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导热材料行业具有较高的进入壁垒,此类产品在终端中的成本占比并不高,但其扮演的角色非常重要,因而供应商稳定性较好、获利能力稳定。所谓的壁垒可简单理解为技术壁垒和供应商认证壁垒。技术壁垒就是材料研发的资金投入及专利技术积累。与多数材料化工行业相类似,导热材料行业的供应商一旦进入其体系,轻易不会更换。

国际市场上,导热材料行业已经形成了相对比较稳定的市场竞争格局,主要由国外的几家知名厂家垄断,导热材料主要由贝格斯、莱尔德、罗杰斯、松下等欧美和日本企业垄断。合成石墨产品的高端客户市场主要由日本松下、中石科技和碳元科技支撑。

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在国内市场方面,我国导热材料领域起步较晚,在巨大的市场需求推动下,近年来生产企业的数量迅速增加,但绝大多数企业品种少,同质性强,技术含量不高,产品出货标准良莠不齐,未形成产品的系列化和产业化,多在价格上开展激烈竞争。

高导热石墨材料将助力5G智能手机突破“散热”难题

导热材料用于发热源和散热器的接触界面之间,提高热传导效率,从而有效解决整个高功率电子设备的散热问题,提高电子产品的工作稳定性及使用寿命。

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高导热石墨材料因其碳原子结构具有独特的晶粒取向,可沿两个方向均匀导热,具备极其优异的平面导热性能,导热系数远远高于一般的纯铜。石墨晶体的片层状结构可很好地适应任何表面,同时具有密度低(轻量化)、高比热容(耐高温)、长期可靠等优点。

在智能手机的导热和散热材料中,综合性能和成本考虑,石墨材料是散热解决方案的首选材料。

行业趋势

2018年8月摩托罗拉发布了全球首款5G手机Moto Z3;三星则联手美国运营商Verizon,于2019年2月22日在美国旧金山推出5G手机;华为于2019年2月24日在巴塞罗那发布首款搭载5G芯片的5G智能手机,高通则在2018年12月公布了支持5G的骁龙855。可见,5G的到来,智能手机发展势头迅猛,急需新材料的应用,以推动产业的快速发展,因此导热散热材料的市场也将伴随其迅猛发展。

根据BCC-Research预测,2020年全球界面导热材料将达到11亿美元规模,复合增长率超7%。“2018中国新材料行业发展大会”的手机材料论坛上相关行业人士指出:随着5G时代的到来,手机材料也需要随着产品功能要求提高而面临更高的挑战与性能要求。功能性材料,如散热材料等将进入新一轮的产业技术更新与更替。

总结

一方面,在整机中,导热材料成本占比低但是重要性突出,故而供应链的稳定性很高;另一方面,导热材料属于典型的研发驱动型产品,因而利润水平高,对下游亦具备整合的可能性。

目前来看,海外材料大厂仍在市场中占据重要的地位,但是以中石科技为代表的国产品牌正在快速成长。

展望未来,在5G时代作为最为重要的产业背景下,我们从终端应用和通信基站领域两方面来看,导热材料正迎来发展的重要机遇期。高导热石墨材料将会以其优异的性能成为5G时代散热材料的主导者,将推动5G电子产品的迅猛发展。而提前在高导热石墨材料技术领域进行布局的企业也将会最早分到5G市场带来的红利。

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