中石科技-智能電子設備可靠性整體解決方案提供商下游5GEV等領域驅動業務增長-211111（25頁）.pdf

1、石墨散熱片在消費電子散熱中應用最為廣泛。石墨是相較于銅和鋁等金屬更好的導熱材料，主要原因在于石墨具有特殊的六角平面網狀結構，可以將熱量均勻地分布在二維平面并有效地轉移。在水平方向上，石墨的導熱系數為 300-1900W/(mK)，而銅和鋁的導熱系數約為200-400W/(mK)。在垂直方向上，石墨的導熱系數僅為 5-20W/(mK)。因此，石墨具備良好的水平導熱、垂直阻熱效果。同時，石墨的比熱容與鋁相當，約為銅的 2 倍，這意味著吸收同樣的熱量后，石墨溫度升高僅為銅的一半。此外，由于石墨密度低，因此可以做到輕量化，能平滑粘附在任何平面和彎曲的表面，提升散熱效率。石墨散熱膜可分為天然石墨散熱膜、

2、人工合成石墨散熱膜與納米碳膜三種。智能手機通常使用人工合成石墨散熱膜，用量視手機性能和要求而定，大概在 3-6 片，使用到的部件包括鏡頭、CPU、OLED 顯示屏、WiFi 天線、無線充和電池等。石墨烯是已知的導熱系數最高的物質，理論導熱率達到5300W/mK，遠高于石墨。它是由單層碳原子經電子軌道雜化后形成的蜂巢狀二維晶體，厚度僅為 0.335nm，又稱為單層石墨，是碳納米管、富勒烯的同素異形體。華為 Mate20 X 首次將石墨烯散熱技術應用在手機上。目前石墨烯受限于產能小和價格高的因素，僅在高端手機使用。熱管和均熱板(Vapor Chamber，VC)利用了熱傳導與致冷介質的快速熱傳遞性

3、質，導熱系數較金屬和石墨材料有10 倍以上提升，作為新興的散熱技術方案，近年來開始獲得廣泛應用。熱管的導熱系數范圍為 10000-100000W/mK，是純銅膜的20 倍，是多層石墨膜的 10 倍。均熱板作為熱管技術的升級，進一步實現了導熱系數的提升。熱管和 VC 均熱板的差異主要表現在內部的傳導方式方式上。熱管受制于“條狀”形態，熱量(熱蒸汽)只能在左右兩個方向上進行線性傳導。此外，在熱管和發熱源(芯片)之間往往還需嵌入一層散熱基板，后者的材質、面積和填充物也會影響一定的導熱效率。反觀 VC 均熱板，得益于其“片狀”的形態，熱量可以向多個水平方向傳導，冷凝的效率更高，而且它與熱源以及散熱介質

4、的接觸面積更大，能夠使表面溫度更加均勻。由于 VC 均熱板和能與發熱源直接接觸無需基板，還可進一步降低熱阻。更大面積的 VC 均熱板可以更好地減少熱點，實現芯片下的等溫性，較之熱管可以做得更薄，在水平方向上的散熱性能堪稱完美。因此，這種導熱單元更加符合目前筆記本和智能手機輕薄化、空間利用最大化的發展趨勢。雖然熱管和VC 的導熱系數遠高于金屬、石墨和TIM 材料，但在電子產品超薄化和輕量化的發展背景下，將熱管和 VC 的厚度控制在合理范圍面臨很大挑戰。除厚度需要滿足智能手機輕薄化的需求外，熱管實際導熱系數受長度和外觀兩大因素的影響。長度越長，導熱系數越高。外觀方面，打扁和折彎等形狀變化都會影響熱

5、管的毛細極限和蒸汽腔極限，兩大極限值中的較低者決定了熱管的最大導熱量。目前超薄的熱管已經應用到手機終端，單機價值量約 5 元。均熱板成本較高且超薄款工藝難度較高，在手機端的應用還僅配置在旗艦款手機上，單機價值量在 10-15 元。目前在很多產品設計中，熱管和均熱板都是混合使用，解決高密度、大功耗芯片功率密度過高問題。功率密度驅動熱管理硬件市場不斷壯大。電子行業的進步導致電子產品功率密度增加，與此同時更輕薄時尚的消費電子產品驅動散熱解決方案在不斷進步，并產生了巨大的市場需求，伴隨著 5G、EV、車路協同、儲能等行業的建設推進，電子產品熱管理硬件，需求廣泛、成長性良好、市場前景廣闊、潛力巨大。據前瞻產業研究院預估，2023 年市場規模有望增長到2,199億元。