摘要:热管理材料导热、散热性能的高低很大程度上影响着消费电子产品运行的稳定性及可靠性。温度是影响消费电子产品性能和用户体验感的关键因素,电子元器件故障发生率随工作温度的提高呈指数增长,据数据统计,电子元器件温度每升高 2℃,可靠性将下降 10%;温度每升高 10℃,
热管理材料导热、散热性能的高低很大程度上影响着消费电子产品运行的稳定性及可靠性。温度是影响消费电子产品性能和用户体验感的关键因素,电子元器件故障发生率随工作温度的提高呈指数增长,据数据统计,电子元器件温度每升高 2℃,可靠性将下降 10%;温度每升高 10℃,系统可靠性降低 50%,温度达到 50℃时的寿命只有 25℃时的 1/6。
温度过高是电子设备失效的主要原因,因此热管理材料导热、散热性能的高低很大程度上影响着消费电子产品运行的稳定性及可靠性。此外,电子产品表面温度很大程度影响了人体接触感受,人们往往对快速的温度变化与大温差的感觉更为敏感,温度过高会带来较低的主观舒适感。
热管理材料是具备高效导热和散热的功能性材料,是消费电子终端散热效能的核心基石。目前已知的热量传递方式有三种,分别为热传导、热对流和热辐射,消费电子终端产品由于高集成化、轻薄便携化设计,散热主要以被动热传导方式进行, 热管理材料能够将消费电子设备内部产生的热量及时、高效地传导到外界,是解决其散热问题的核心基石。
消费电子现阶段主流的热管理材料为人工合成石墨散热膜、人工合成石墨散热片、均热板、热管等材料。其中,人工合成石墨散热膜具有独特的晶体结构,能够以最大的有效表面积将电子设备发热器件表面上热力均匀的分布在二维平面,从而高效的转移热量;热管能够通过内部工质的蒸发和冷凝过程实现热量的快速传递;均热板则是一种平面状的热管,能够更均匀地分布热量,其传导机制为将发热源运行时的热量传导至蒸发端,让冷凝液吸收热量转化为热蒸汽,由高压区扩散到低压区(冷凝端)接触温度较低的内壁,迅速凝结为液体释放热能。
消费电子热管理行业的产业链主要包括上游原材料供应商、中游热管理器件制造商和下游消费电子设备制造商。
上游:主要涉及基础原材料供应和生产设备,原材料包括导热粉料、聚酰亚胺膜、铜管等金属材料和其他可用于生产多种导热产品的材料。生产设备包括碳化炉、压延机、贴合机等。
中游:主要包括导热界面材料、高导热石墨产品、热管与均热板、热模组和其他导热散热产品等。导热界面材料如导热垫片、导热硅脂、导热膏等,主要用于填充电子元件与散热器之间的微小间隙,降低接触热阻,提高热传递效率,广泛应用于各类电子设备中;高导热石墨产品包括人工合成石墨、石墨烯高导热膜、可折叠石墨等。其中,石墨烯高导热膜具有超高的导热性能,可有效解决高性能芯片散热难题;热模组是将多种导热散热元件组合在一起形成的模块化产品,能够为电子设备提供更全面、高效的散热解决方案。
下游:主要应用于消费电子、汽车电子、通信设备、安防设备、工业控制与自动化和医疗电子设备等。
自 2024 年以来,为满足 AI 大模型的训练与推理需求,AI 终端器件算力呈指数级增长,以智能手机笔记本电脑、智能家居等消费电子产品内部器件发热量及散热需求显著提升。
各大厂商加速布局端侧 AI,当前市场最大且发展最快的是 AI 手机和 AIPC。在 AI 手机方面,2024 年 1 月,三星发布 Galaxy S24 系列;2024 年 9 月,苹果推出 iPhone16 搭载 Apple Intelligence;2024 年 10 月,荣耀推出全新的荣耀 Magic7 系列;2024 年 11 月,华为发布 Mate70 系列,小米发布 REDMI K80 系列。小米、OPPO、vivo 和荣耀等品牌,计划在 2026 至 2027 年间,将 GenAI 技术下放至中端机型,进一步推动 AI 手机的普及。
根据市场研究机构 Counterpoint Research 预测,2025 年全球智能手机出货量中,具备 GenAI 功能的机型预计将达到 4 亿台,占比约三分之一,相较于 2024 年的五分之一实现显著增长。全球 AI 手机出货量预计到28 年将达 9.12 亿部,23-28 年复合增长率约为 78.4%。中国市场的 AI 手机份额将在 24 年后迅速攀升,27年出货达 1.5 亿台,市场份额超 50%。
在 AIPC 端方面,微软史上最强 Windows PC—Copilot+PC 强势发布,带动了联想、华硕、戴尔、三星、惠普和宏碁等多家 PC 厂商,纷纷宣布推出符合 Copilot+PC 标准的新款 AIPC; 在 Mac 阵营,苹果发布了首个生成式 AI 大模型 Apple Intelligence,并宣布与 OpenAI 合作,将 ChatGPT 集成到 macOS Sequoia 中; 在安卓阵营,谷歌宣布为其高端安卓笔记本电脑 Chromebook Plus 产品线添加新的人工智能功能。
据 Canalys 预测,2024 年全球 AIPC 出货量将达到 4800 万台,占 PC 总出货量的 18%,预计到 2025 年 AIPC出货量将超过 1 亿台,占比 40%,到 2028 年 AIPC 出货量将达到 2.05 亿台,2024 年至 2028 年期间的年复合增长率将达到 44%。IDC 预计到 2028 年中国下一代 AIPC 年出货量将是 2024 年的 60 倍。
AI 技术的融入有望带动热管理材料进入高增长时代。随着 AI 的普及,热管理材料产业在本轮变革中属于确定性的增量环节。AI 技术的融入会让设备在运行过程中会产生大量热量,如果不能及时有效地散热,不仅会制约 AI 算力,甚至会影响设备的稳定运行,在端侧 AI 算力加码的情况下,热管理材料的散热效能对 AI 性能的稳定性及可靠性起到直接决定性作用。
此外,随着电子产品进一步向轻薄化方向发展,高效地散热成了产品设计的重要环节。超厚型或多层复合人工合成石墨散热膜以及多种散热组件构成的散热模组将成为未来市场的主流和技术发展方向,未来,以人工合成石墨散热膜为基础的多材料散热模组市场有望在电子产品散热需求的不断提升下实现快速增长。
iPhone16 Pro 系列散热膜用量增多
资料来源:微机分 WekiHome、势银膜链、东兴证券研究所
根据市场研究公司 MarketsandMarkets 的报告,全球热管理市场的规模将从 2023 年约 159.8 亿美元增长到 2028 年的 264.3 亿美元,年均增长率为 10.5%。根据研究机构 Technavio、Research and Markets 的预测数据,2021 年,全球热管、均温板市场规模分别约为 29.72 亿美元和 7.04 亿美元,预计 2025 年将分别达到 37.76 亿美元和 11.97 亿美元,年复合增长率分别为 6.17%和 14.20%。
来源:思瀚研究院