散熱技術方案持續升級，5G 時代市場規模有望突破 2000 億元：

散熱下游應用領域眾多，涵蓋消費電子、和汽車、基站、服務器和數據中心等，市場空間在千億級別。根據前瞻產業研究院預估，2018 年~2023年散熱產業年複合成長率達 8%，市場規模有望從 2018 年的 1497 億元增長到 2023 年的 2199 億元。手機散熱約佔行業總規模的 7%，2018 年約為 100 億元，未來受益於 5G 智能終端持續升級的驅動，手機散熱市場增速在 2019~2022 年有望提升至年平均複合增長率 26%。此外，5G商用基站大規模建設也會驅動半固態壓鑄殼體和吹脹板等細分散熱市場空間的擴大。而從長期發展趨勢來看，5G 帶來的網絡流量的增加，也會驅動服務器應用的進一步上量，並由此帶動細分散熱市場容量的擴大。

手機：目前主流的被動散熱方案包括:

石墨片、石墨烯、金屬背板、冰巢散熱、導熱界面材料（ThermalInterface Materials，TIM）、熱管（Heatpipe，HP）和均熱板（Vapor Chamber，VC）。導熱係數是衡量散熱方案的核心指標。以上方案的導熱係數，按照由低到高，依次為金屬、石墨片、石墨烯、熱管和 VC。

雖然熱管和均熱板的導熱係數更高，但是其功能只是加快熱量從手機發熱零件轉移到散熱片的速度，而最終的散熱效果，還要看散熱片和空氣之間的熱對流，即散熱片材質的熱特性對手機散熱效果具有不可忽視的影響。

因此，散熱片+熱管/VC 融合的解決方案有望成為發展主流，對石墨片、TIM 和熱管/VC 產業鏈的參與廠商形成利好。

隨著石墨烯、熱管和 VC 在智能手機中滲透率的提升，5G 時代單機 ASP 有望達到 5~10 美金的較高水平，實現 3~4 倍的價值量增長。首先，高端機型單機石墨片/石墨烯使用數量為3~6 片，其中石墨片單片價格在 0.2~0.3 美金，石墨烯價格更高；其次，單機熱管使用數量為 1 個，價格在 0.3~0.6 美金，均熱板 VC 價格為 2~3 美金；TIM 視不同相變材料而定，價值量區間為 0.5~2.5 美金。

除了單價 ASP 的倍增外，智能手機出貨量有望借力於 5G 實現大幅增長。根據 IDC 發佈的報告，預計 2019 年全球智能手機出貨量仍延續下滑趨勢，同比下降 0.8%，達到 13.9 億部。但隨著可摺疊屏和 5G 手機的商用，2019 年下半年智能手機行業有望恢復增長，預估該趨勢將一直延續到 2023 年，屆時全球智能手機出貨量將達到 15.42 億臺，其中 5G 手機滲透率達到 25%。

5G 基站，目前主流的基站散熱方案為，半固態壓鑄件+吹脹板

基站架構包括 BBU 和 AAU（4G 為 RRU+天線）。其中 BBU（Base Band Unite，基帶處理單元）負責集中控制與管理整個基站系統，完成上下行基帶處理功能，並提供與射頻單元、傳輸網絡的物理接口，完成信息交互。AAU（Active Antenna Unit，有源天線）/RRU（RemoteRadio Unit，射頻處理單元）+天線通過基帶射頻接口與 BBU 通信，完成基帶信號與射頻信號的轉換。

BBU 正面使用鰭片散熱片覆蓋 PCB，僅僅露出電源部分，背面使用金屬散熱片和熱管/均熱板，而內部使用導熱界面材料（TIM）。AAU/RRU 由於功耗大幅增加，除了在內部使用 TIM 材料填充縫隙之外，還需要使用重量更輕、散熱性能更好的壓鑄殼體，對翅片設計、殼體材料以及殼體壓鑄工藝都提出更高要求。

我國 4G 基站（宏基站）總量在 400 萬站左右。考慮到運營商提高資本效率的訴求，5G 建網初期廣域覆蓋的過程中，實際建站數量或將維持在 400 萬站左右，但是後續考慮到新終端新應用帶動的流量增長，5G 基站建設量有望持續提升。從建設進度上看，工信部表示，2019年 5G 將在 40 多個城市進行部署，預計將建設 10 萬個宏基站，2020~2022 年為我國 5G 建設高峰期，其中 2020 年宏站規模有望達到 60~80 萬個。

AR/VR 新終端有望超預期，創造散熱新增需求

VR/AR 等新型終端的發展也會帶動電子產品市場對散熱材料及器件的需求。2018 年，受益於醫療、教育和製造業等下游需求的驅動，AR 頭顯增長迅速。未來，商業級應用仍將驅動AR/VR 的持續增長，同時面向消費端的爆款應用也有望推動出貨量超預期。

根據 IDC 的數據及預測，2019 年，我國 AR/VR 合計出貨量將達到 240 萬臺，同比增長 100%；到 2023年，我國 AR/VR 合計出貨量將達到 1872 萬臺，2019~2023 年年均複合增長率為 67.1%。2019 年，全球 AR/VR 頭顯出貨量將達到 890 萬臺，同比增長 54.1%；到 2023 年，全球 AR/VR頭顯出貨量有望突破 6860 萬，2019~2023 年預測期間的五年複合年增長率為 66.7%。

手機散熱關鍵材料，散熱片+熱管/VC 融合的解決方案有望成為發展主流，對石墨片、TIM 和熱管/VC 產業鏈的參與廠商形成利好。

石墨膜：散熱方案的主流材料，國內技術成熟穩定

主流散熱材料，單手機用量為 3~6 片

石墨是相較於銅和鋁等金屬更好的導熱材料，主要原因在於石墨具有特殊的六角平面網狀結構，可以將熱量均勻地分佈在二維平面並有效地轉移。在水平方向上，石墨的導熱係數為300~1900W/（mK），而銅和鋁的導熱係數約為 200~400 W/（m〃K）。在垂直方向上，石墨的導熱係數僅為 5~20W/（m〃K）。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後，石墨溫度升高僅為銅的一半。此外，石墨密度僅為 0.7~2.1g/cm3，原低於銅的 8.96g/cm3 和鋁的 2.7g/cm3，因此可以做到輕量化，能夠平滑粘附在任何平面和彎曲的表面。

基於高導熱係數、高比熱容和低密度等性能優勢，石墨自 2009 年開始批量應用於消費電子產品，2011 年開始大規模應用於智能手機，目前已經取代傳統金屬，成為消費電子領域主流的散熱材料。

主流的散熱膜有天然石墨散熱膜、人工合成石墨散熱膜和納米碳散熱膜三種。

（1）天然石墨膜：完全由天然石墨製成，在真空條件下不會發生脫氣現象，在 400℃以上的溫度也可繼續使用，最低能做到 0.1mm 左右，主要應用在數據中心、基站和充電站等。

（2）人工石墨散熱膜：由聚酰亞胺（PI 膜）經過碳化和石墨化製成，是當前最薄的散熱膜材料，最薄可做到 0.01mm，廣泛應用於手機、電腦等智能終端產品。

（3）納米碳散熱膜：由納米碳（石墨同素異構體）製成，最薄可做到 0.03mm，散熱功率可高達 1000~6000。由於納米碳散熱膜加工工序簡單，只需要開模和衝切，成本低售價也低。

智能手機中主要使用人工合成石墨膜，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。其中 CPU 對散熱的性能要求最高，其次是無線充，再次是鏡頭和電池，最後是顯示屏和 WiFi 天線。目前，高導熱石墨膜的價格約為 0.2~0.3 美金/片。初步估算，單機石墨膜價值量為 1~2 美金。未來，隨著智能手機更多創新型的電子化設計，單機石墨膜價值量有望進一步提升。

行業競爭格局

目前導熱石墨膜行業主要參與者為日本松下、美國 Graftech、日本 Kaneka、碳元科技、中石科技和飛榮達等國內外企業。日本松下和美國 Graftech 進入該領域較早，技術較為成熟，是先行者。國內碳元科技、中石科技和飛榮達等技術成熟且相對領先，並且成功進入三星、華為等主要手機生產商的供應鏈體系。由於行業進入門檻相對較低，眾多廠商參與進來，導致價格競爭激烈，產品價格持續走低。根據碳元科技和中石科技招股說明書等公告披露，2014年以來，單層和多層高導熱石墨膜價格持續下滑，已經從 2014 年 400 元/m2 下降至 2017年的 180 元/m2 左右。

PI 膜是人工石墨膜的核心材料，高端產能集中在國外廠商手中

智能手機中廣泛使用的人工石墨散熱膜是由聚酰亞胺（PI 膜）經過碳化和石墨化製成的。從生產工藝的角度來說，主要經過 6 道工序，依次是基材處理、碳化、石墨化、壓延、貼合、模切。其中，碳化指的是高溫下將 PI 膜的結構分子徑向排列打亂，羰基斷裂，非碳成分全部或大部分揮發，最後形成亂層結構的聚酰亞胺碳化膜（一種多環化合物）。石墨化則是進一步在高溫下將多環化合物分子重整，有序性增大，無序性減少，向六角平面的層狀石墨結構轉變，最後形成高結晶度的大面積石墨原膜。碳化和石墨化之後，再經過壓延（擠壓延展形成柔軟且高密度的石墨原膜）、貼合（在上下表面貼覆離型膜和保護膜）和模切（加工和切割使材料定製零部件），最終形成滿足需求的高導熱石墨膜成品。

聚酰亞胺、膠帶和保護膜等是上游關鍵原材料，其中又以聚酰亞胺（PI 膜）為主，成本佔比高達 30%。PI 膜是一種高性能的絕緣材料，可廣泛應用於衛星導航、數碼產品、計算機、手機等領域。該產品具有較高的技術壁壘，全球範圍內生產廠商較少，高端主要有美國杜邦、日本 Kaneka、韓國 SKPI 等，其中美國杜邦公司佔據全球 40%以上的高性能聚酰亞胺薄膜市場，是 PI 膜廠商龍頭，產品品種齊全，能夠滿足各類 PI 薄膜應用需求。國內廠商主要生產低端產品。

石墨烯膜：

導熱係數最高、

導電性能好，下游鋰電材料和導熱膜空間巨大

石墨烯是已知的導熱係數最高的物質，理論導熱率達到 5300W/m〃K，遠高於石墨。

石墨烯產品形態包括薄膜和粉體兩類，石墨烯粉體的應用領域包括：（1）鋰電池正負極材料的導電添加劑，可以提高充放電速度和循環性能；（2）超級電容的電極材料，儲能活性強且循環性能優良；（3）特徵塗料，作為添加劑摻雜在防腐塗料、散熱塗層和導電塗層中改善塗料性能；（4）高效催化劑，應用於能源化工領域。

石墨烯薄膜的應用領域包括：（1）導熱膜，用於智能手機和平板電腦等的散熱層；（2）柔性顯示，用於柔性顯示屏和可穿戴設備等領域；（3）傳感器材料，用於可穿戴設備、醫療和環境監測等領域；（4）集成電路基礎材料，用於超級計算機、高頻芯片和精密電子元件等領域。

鋰電材料和導熱膜有望成為最大的下游應用。華為在2019年發佈的Mate 20 X智能手機中，首次將石墨烯用做散熱材料，石墨烯鋰電池也有望在手機端實現商用推廣。從市場規模來看，根據中商產業研究院的測算，鋰電池材料的市場空間最大，有望達到 40~50 億元，其次是導熱膜，有望達到 15~20 億元，此外複合材料的市場空間也在 20 億元左右。

根據中國石墨烯產業聯盟的統計，中國石墨烯生產企業已經從 2015 年的 300 多家增長到2016 年的 400 多家。

製備方法眾多，CVD 法發展前景良好

石墨烯的上游包括石墨等資源、設備和系統等，下游應用領域包括導熱、導電、柔性顯示屏和油墨塗料等，中游有石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩種產品形態。

石墨烯粉體和石墨烯膜在製備方法上有顯著差異。總體來看，石墨烯的製備方法包括物理法、化學法和生物法。

其中，物理法主要有機械剝離法、液相剝離法和氣相剝離法；化學法包括氧化還原法、氣相沉積法（CVD）和 SiC 外延生長法；生物法包括氧化還原法。石墨烯粉體主要由機械剝離法、液相剝離法、氣相剝離法和氧化還原法制備，石墨烯膜主要由機械剝離

法、氣相沉積法（CVD）和外延生長法制備。從技術成熟度和規模量產的角度看，氧化還原

法下，石墨烯粉體的層數最少，並且工藝流程相對簡單；CVD 法下石墨烯膜的尺寸最大，因

此成為產業化和發展前景較好的兩個方向。

TIM：產品種類眾多，國產供應鏈成熟

配套的導熱填充材料，應用場景眾多且不可或缺

導熱界面材料（Thermal Interface Materials，TIM），是常見散熱方式中的一種，普遍用於 IC封裝和電子散熱。在組裝微電子材料和散熱器時，它們之間存在極細微的凹凸不平的空隙，如果直接進行安裝，它們之間的實際接觸面積只有散熱器底座面積的 10%，其餘均為空氣間隙。而空氣是熱的不良導體，將嚴重阻礙熱量的傳導，最終造成散熱器的效能低下。導熱界面材料的作用是充滿這些空氣間隙，在電子元件和散熱器間建立有效的熱傳導通道，減少傳熱熱阻，提高散熱性能

導熱界面材料種類眾多，主要包括導熱硅脂、導熱硅膠片、導熱相變材料和導熱雙面膠。其中，導熱硅脂具有良好的流動性，可以以點膠、印刷等方式臵於發熱器件上，適用於更小間隙或零間隙使用的導熱功能複合材料。導熱硅脂具有超低的熱阻，因此適用於高發熱量緊密貼合場景，具有導熱產品最低的使用厚度，可以快速將設備熱量傳輸出去從而達到良好的溫控。此外，視不同場景和需求，導熱硅膠片、相變材料和雙面膠也都有廣泛應用。

智能手機單機 TIM 的用量不大，但價格較石墨膜更高。根據中石科技招股說明書，2017 年合成石墨的單價為 129.94 元/平方米，而 TIM 導熱材料的單價為 783.35 元/平方米。根據我們的估算，智能手機單機 TIM 的價值量約為 0.5~2.5 美金。

根據 BCC Research 2015 年發佈的報告，全球熱界面材料市場規模將從 2014 年的 7.16 億美元提高至 2020 年的 11 億美元，2014~2020 年期間年複合增長率為 7.28%。根據 CredenceResearch 2016 年發佈的報告，2022 年全球熱界面材料市場規模預計達 17.11 億美元，2014~2022 年期間年複合增長率為 12.0%。工業和信息化部數據顯示，2016 年全球導熱界面材料市場規模最大的國家是中國，佔比 45%，預計到 2020 年佔比將提升至 53%。

國際市場上，導熱界面材料領域已經形成了相對穩定的市場競爭格局，以 Chomerics 和Bergquist 為代表的美國和歐洲公司在國際及國內中高端市場上處在壟斷地位。國內市場上，在巨大的市場需求刺激下，近年來生產企業的數量迅速增加，但由於我國導熱領域起步較晚，絕大多數企業品種少，同質性強，技術含量不高，多以價格戰方式搶佔市場。另一方面，由於高端產品技術仍壟斷在歐美及日本等少數企業中，國內眾多導熱界面材料生產廠家仍以低端產品輸出為主，銷售額僅佔市場總額 10%左右。

除了傳統的下游行業對導熱界面材料具有增長的需求外，新興的技術和行業對導熱界面材料的需求也在不斷增加。根據工業和信息化部預測，2021 年 VR 對導熱界面材料將達到 37.8億人民幣，2016 年至 2021 年年複合增長率高達 99.37%；2021 年新能源汽車對導熱界面材料需求將達到 122.4 億人民幣，成為需求量最大的下游領域之一，年複合增長率達 44.84%。

熱管/均熱板：滲透至手機和基站，本土廠商實現技術突破

熱管/VC 導熱係數最高，滲透率有望持續提升

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質，導熱係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。熱管的導熱係數範圍為 10000~100000 W/m〃K，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，進一步實現了導熱係數的提升。

熱管/VC 散熱系統的導熱路徑為：CPU 產生熱量經過 TIM（導熱界面材料）傳導到熱管，熱管將熱量快速傳導到銅箔均勻散開，銅箔的熱量進一步傳導到石墨散熱膜再均勻散開，同時石墨散熱膜在手機平面方向把熱量傳導到金屬支架上最後均開。

熱管一般由管殼、吸液芯和端蓋構成，將管內抽成負壓後充以適量的工作液體，使緊貼管內壁的吸液芯毛細多孔材料中充滿液體後加以密封，管的一端為蒸發段（加熱段），另一端為冷凝段（冷卻段），根據應用需要在兩段中間可布臵絕熱段。吸液芯採用毛細微孔材料，利用毛細吸力（由液體表面張力產生）迴流液體，管內液體在吸熱段吸熱蒸發，冷卻段冷凝迴流，循環帶走熱量。

均熱板又叫平板熱管，其工作原理與熱管類似，包括了傳導、蒸發、對流、凝固四個主要步驟。兩者的差別在於熱傳導的方式不同。熱管的熱傳導方式是一維的，是線的熱傳導方式，而均熱板的熱傳導方式是二維的，是面的熱傳導方式，所以散熱效率更加高。研究表明，VC散熱器的性能比熱管提高 20%~30%。

從應用範圍和滲透率來看，由於熱管成熟時間早，且成本相對較低，在計算機/筆記本、投影儀、LED、大功率 IC 等微電子和光電領域具有廣泛應用，目前也已經延伸到手機。而 VC 當前的生產成本高，且量產能力弱，應用領域侷限在高端筆記本、5G 智能手機和電競手機上，華為從 Mate 20 X 開始均熱板 VC，三星新款旗艦機 Note 10 首度採用 VC。目前，VC 平均單價為 2~3 美金，是熱管的 5~10 倍，輕薄型的單價更高。在消費電子輕量化、超薄化且性能持續升級的背景下，熱管和 VC 有望發揮導熱性能優勢，滲透率持續提升。

樂觀預計，到 2020 年，熱管/VC 在手機終端的滲透率有望提升至 15%，按照 15 億臺的手機出貨量測算，假設熱管/VC 平均單價為 1.5 美金，則 2020 年市場空間為 3.38 億美元。

臺灣廠商佔據主要份額，大陸廠商已實現技術突破

熱管和 VC 均熱板的供應鏈主要在臺灣，相關廠商佔據了大約 70%的市場份額，包括超眾、雙鴻、泰碩、奇宏和健策等，下游客戶覆蓋全球主流的服務器、計算機、筆電和手機廠商。2019 年上半年，在消費電子市場整體疲軟的市場背景下，主要臺灣散熱廠商實現收入大幅增長，營收增速回暖，我們判斷主要原因在於 5G 基站及相關終端需求的快速放量。

目前，國內廠商在熱管和 VC 上已取得一定的技術突破，碳元科技和飛榮達均有佈局。根據碳元科技招股說明書，公司於 2018 年投資設立常州碳元熱導科技有限公司，主要從事超薄熱管/VC 及相關材料的研發和生產，從而提供包括高導熱石墨、超薄熱管及 VC 在內的完整的終端散熱解決方案。

飛榮達於 2018 年收購崑山品岱 55%股權，崑山品岱主營散熱模組，擁有熱管/VC、衝壓件和風扇技術和產品，在服務器、醫療器械、軍工產品、新能源以及消費電子等領域具備豐富的技術、產品和銷售經驗。

基站散熱殼體：半固態壓鑄件+吹脹板，國產實力強勁

重量輕、散熱性能好，半固態壓鑄件廣泛應用於基站

半固態是指金屬原料中既有液態也有固態，合金經過連續攪拌後表觀粘度低且容易變形，很小的力就可以充填模具型腔。半固態壓鑄就是利用壓鑄機將半固態金屬熔液壓入一定形狀的的金屬模具內形成精密壓鑄件。其本質特點就是高壓和高速。半固態壓鑄包括流變壓鑄和觸變壓鑄兩種類型。流變壓鑄就是將半固態胚料直接壓射進型腔裡，形成製件，觸變壓鑄就是將半固態漿料預先製成大小一定的錠塊，需要時再重新加熱到半固態溫度，然後送入壓室進行壓鑄。

上游壓鑄機行業競爭充分，壓鑄件供應商格局穩定

壓鑄機是壓鑄件的上游核心設備，按照下游不同應用，可劃分為大型和中小型兩類，大型設備主要應用於汽車和通信，中小型設備主要應用於 3C。目前我國壓鑄機市場競爭充分，國內廠商形成了力勁、伊之密和海天三足鼎立的格局，國外進口供應商以布勒、意德拉、富來和意特為主。

我國通信行業壓鑄件參與者主要包括潤星泰（2018 年飛榮達收購潤星泰 51%股權）、銀寶山新、泰日升、春興精工、東山精密和大富科技等。根據公司公告，潤星泰和銀寶山新在半固態壓鑄件方面專利數量領先。

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