第一、散热技术方案持续升级，5G时代市场规模有望突破 2000亿元

热设计和热管理是电子产品组件的核心构成，并且随着组装密度和集成度的持续提升而越来越受到重视。散热下游应用领域众多，包括消费电子、和汽车、基站、服务器和数据中心等，市场空间在千亿级别。根据前瞻产业研究院预估，2018 年~2023 年散热产业年复合成长率达 8%，市场规模有望从 2018 年的 1497亿元增长到 2023年的 2199 亿元。

手机散热约占行业总规模的 7%，2018 年约为 100 亿元。虽然占比低，但是未来受益于5G智能终端持续升级的驱动，手机散热市场有望保持高增长，2018~2022 年年平均复合增长率有望达 26%。此外，5G 商用基站大规模建设也有望驱动半固态压铸壳体和吹胀板散热市场空间的扩大。而从长期发展趋势来看,5G 带来的网络流量的增加，服务器散热市场也将持续扩大。

1.以被动散热为主，多元材料构成目前散热设计解决方案

散热就是将发热部件产生的热量发散到空气中。其技术原理包括热传导（Conduction）、热对流（Convection）和热辐射（Radiation）三种。例如，CPU散热片底座与 CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导；散热风扇带动气体流动即热对流；热辐射指的是依靠射线辐射传递热量。一般而言，热传导和热对流是散热系统的两种主流方式，其中热传导主要与散热器材料的导热系数和热容有关，热对流则主要与散热器的散热面积有关。

目前主流的被动散热方案包括石墨片、石墨烯、金属背板、冰巢散热、导热界面材料（Thermal Interface Materials，TIM）、热管（Heatpipe，HP）和均热板（Vapor Chamber，VC）。导热系数是衡量散热方案的核心指标。以上方案的导热系数，按照由低到高，依次为金属、石墨片、石墨烯、热管和 VC。

虽然热管和均热板的导热系数更高，但是其功能只是加快热量从手机发热零件转移到散热片的速度，而最终的散热效果，还要看散热片和空气之间的热对流，即散热片材质的热特性对手机散热效果具有不可忽视的影响。因此，散热片+热管/VC 融合的解决方案有望成为发展主流，对石墨片、TIM和热管/VC 产业链的参与厂商形成利好。

2.热管和 VC渗透到智能手机，5G单机散热 ASP 显著提升

手机在运行的过程中会产生大量的热量，CPU、电池、摄像头和 LED 等都是重要热源。同时伴随手机性能的持续升级，包括拍照像素提升、电池容量加大、曲面屏设计以及玻璃陶瓷等非金属机壳的应用，对散热提出更高要求。热量过高对手机性能、手机寿命和用户体验会产生不利影响。根据国际安全标准的规定，手持终端的表面温度上限为 48℃，超过则会导致 CPU 降频和电池损害等安全问题。因此良好的散热解决方案成为伴随手机迭代升级的关键之一，也是手机品牌商在推出新一代手机时的重要宣传点。

总体来看，芯片处理能力、射频功耗、机壳材质和轻薄化的设计是影响手机散热需求的主要因素。一方面，随着智能手机的发展，手机芯片的主频越来越高，功率越来越大。5G 芯片处理能力是现有芯片的 5 倍；5G 手机总功率约 9.6W，是4G 的 2 倍；5G 手机运行在多频段和高频网络，Massive MIMO（大规模多入多出）天线技术商用，耗能是 4G 芯片的 2.5倍；加上高速处理大量数据，同时手机视频内容、游戏内容等的高清化。

随着石墨烯、热管和 VC在智能手机中渗透率的提升，5G时代单机 ASP 有望达到 5~10美金的较高水平，实现 3~4 倍的价值量增长。首先，高端机型单机石墨片/石墨烯使用数量为3~6 片，其中石墨片单片价格在 0.2~0.3 美金，石墨烯价格更高；其次，单机热管使用数量为 1 个，价格在 0.3~0.6 美金，均热板 VC 价格为2~3 美金；TIM视不同相变材料而定，价值量区间为 0.5~2.5 美金。

除了单价 ASP 的倍增外，智能手机出货量有望借力于 5G实现大幅增长。根据 IDC 发布的报告，预计 2019 年全球智能手机出货量仍延续下滑趋势，同比下降0.8%，达到 13.9 亿部。但随着可折叠屏和 5G 手机的商用，2019 年下半年智能手机行业有望恢复增长，预估该趋势将一直延续到 2023 年，届时全球智能手机出货量将达到 15.42 亿台，其中 5G 手机渗透率达到 25%。

3.半固态压铸件+吹胀板，5G基站壳体价值量提升

基站架构包括 BBU和 AAU（4G 为 RRU+天线）。其中 BBU（Base Band Unite，基带处理单元）负责集中控制与管理整个基站系统，完成上下行基带处理功能，并提供与射频单元、传输网络的物理接口，完成信息交互。AAU （Active Antenna Unit，有源天线）/RRU （Remote Radio Unit，射频处理单元）+天线通过基带射频接口与 BBU通信，完成基带信号与射频信号的转换。

5G 基站引入 Massive MIMO 技术，典型应用是 64T64R，单基站典型功耗超过 3500W，而4G 基站主要采用 4T4R MIMO，单基站典型功耗仅 1000W 左右。由于设备在运行过程中消耗的部分电能会转化为热能，使得基站一体化机柜内的温度不断上升，因此散热需求大幅提升。

从基站功耗数据的构成来看，BBU功耗相对稳定，与所插板件相关，受业务负荷的影响不大。根据运营商的测试数据，5G 基站 BBU功耗平均为 300W 左右，大约是 4G 的 2 倍。5G 功耗的增加主要来源于有源天线 AAU。5G 业务为空载、负荷 30%和负荷 100%时，AAU平均功耗依次为 633W、762W 和 1127W；4G 时代，以上三种业务负荷下 RRU 的功耗分别为222W、259W 和 290W。因此，5G AAU功耗相对于 4G 有 3 倍左右的提升。

目前主流的基站散热方案为：BBU 正面使用鳍片散热片覆盖 PCB，仅仅露出电源部分，背面使用金属散热片和热管/均热板，而内部使用导热界面材料（TIM）。AAU/RRU由于功耗大幅增加，除了在内部使用 TIM材料填充缝隙之外，还需要使用重量更轻、散热性能更好的压铸壳体，对翅片设计、壳体材料以及壳体压铸工艺都提出更高要求。半固态压铸件具有重量轻和散热性能好的优势，吹胀板具有热传导效率高、制冷速度快的优势，结合半固态压铸件和吹胀板的散热器件有望大幅提升 5G 基站的散热价值量。根据产业链调研，5G 基站散热价值量为 1500~2000 元/站。

理论上，5G基站（宏基站）的覆盖密度将比 4G更密。原因在于，5G 通信频段提升，基站覆盖范围持续缩小（蜂窝小区的半径缩小），要达到同样的覆盖范围，基站的密度会有所增加。

我国 4G 基站（宏基站）总量在 400 万站左右。考虑到运营商提高资本效率的诉求，5G 建网初期广域覆盖的过程中，实际建站数量或将维持在 400 万站左右，但是后续考虑到新终端新应用带动的流量增长，5G 基站建设量有望持续提升。从建设进度上看，工信部表示，2019年 5G 将在 40 多个城市进行部署，预计将建设 10 万个宏基站，2020~2022 年为我国 5G 建设高峰期，其中 2020 年宏站规模有望达到 60~80 万个。

4.AR/VR 新终端有望超预期，创造散热新增需求

VR/AR 等新型终端的发展也会带动电子产品市场对散热材料及器件的需求。2018 年，受益于医疗、教育和制造业等下游需求的驱动，AR 头显增长迅速。未来，商业级应用仍将驱动AR/VR 的持续增长，同时面向消费端的爆款应用也有望推动出货量超预期。根据 IDC 的数据及预测，2019 年，我国 AR/VR 合计出货量将达到 240 万台，同比增长 100%；到 2023年，我国 AR/VR 合计出货量将达到 1872 万台，2019~2023 年年均复合增长率为 67.1%。2019年，全球AR/VR头显出货量将达到890万台，同比增长54.1%； 到2023年，全球AR/VR头显出货量有望突破 6860 万，2019~2023年预测期间的五年复合年增长率为 66.7%。

第二、石墨膜：散热方案的主流材料，国内技术成熟稳定

1.主流散热材料，单手机用量为3~6 片

石墨是相较于铜和铝等金属更好的导热材料，主要原因在于石墨具有特殊的六角平面网状结构，可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移。在水平方向上，石墨的导热系数为300~1900W/（m〃K），而铜和铝的导热系数约为 200~400 W/（m〃K）。在垂直方向上，石墨的导热系数仅为 5~20W/（m〃K）。因此，石墨具备良好的水平导热、垂直阻热效果。同时，石墨的比热容与铝相当，约为铜的2 倍，这意味着吸收同样的热量后，石墨温度升高仅为铜的一半。此外，石墨密度仅为 0.7~2.1g/cm3，原低于铜的 8.96g/cm3 和铝的 2.7g/cm3，因此可以做到轻量化，能够平滑粘附在任何平面和弯曲的表面。

基于高导热系数、高比热容和低密度等性能优势，石墨自 2009 年开始批量应用于消费电子产品，2011 年开始大规模应用于智能手机，目前已经取代传统金属，成为消费电子领域主流的散热材料。

智能手机中主要使用人工合成石墨膜，用量视手机性能和要求而定，大概在 3~6 片，使用到的部件包括镜头、CPU、OLED 显示屏、WiFi 天线、无线充和电池等。其中 CPU对散热的性能要求最高，其次是无线充，再次是镜头和电池，最后是显示屏和 WiFi 天线。目前，高导热石墨膜的价格约为 0.2~0.3 美金/片。初步估算，单机石墨膜价值量为 1~2美金。未来，随着智能手机更多创新型的电子化设计，单机石墨膜价值量有望进一步提升。

2.行业竞争激烈，价格持续走低

目前导热石墨膜行业主要参与者为日本松下、美国 Graftech、日本 Kaneka、碳元科技、中石科技和飞荣达等国内外企业。日本松下和美国 Graftech 进入该领域较早，技术较为成熟，是先行者。国内碳元科技、中石科技和飞荣达等技术成熟且相对领先，并且成功进入三星、华为等主要手机生产商的供应链体系。由于行业进入门槛相对较低，众多厂商参与进来，导致价格竞争激烈，产品价格持续走低。根据碳元科技和中石科技招股说明书等公告披露，2014年以来，单层和多层高导热石墨膜价格持续下滑，已经从 2014 年 400 元/m2 下降至 2017年的 180 元/m2 左右。

3.PI膜是人工石墨膜的核心材料，高端产能集中在国外厂商手中

智能手机中广泛使用的人工石墨散热膜是由聚酰亚胺（PI膜）经过碳化和石墨化制成的。从生产工艺的角度来说，主要经过 6 道工序，依次是基材处理、碳化、石墨化、压延、贴合、模切。其中，碳化指的是高温下将 PI 膜的结构分子径向排列打乱，羰基断裂，非碳成分全部或大部分挥发，最后形成乱层结构的聚酰亚胺碳化膜（一种多环化合物）。石墨化则是进一步在高温下将多环化合物分子重整，有序性增大，无序性减少，向六角平面的层状石墨结构转变，最后形成高结晶度的大面积石墨原膜。碳化和石墨化之后，再经过压延（挤压延展形成柔软且高密度的石墨原膜）、贴合（在上下表面贴覆离型膜和保护膜）和模切（加工和切割使材料定制零部件），最终形成满足需求的高导热石墨膜成品。

聚酰亚胺、胶带和保护膜等是上游关键原材料，其中又以聚酰亚胺（PI膜）为主，成本占比高达 30%。PI 膜是一种高性能的绝缘材料，可广泛应用于卫星导航、数码产品、计算机、手机等领域。该产品具有较高的技术壁垒，全球范围内生产厂商较少，高端主要有美国杜邦、日本 Kaneka、韩国 SKPI等，其中美国杜邦公司占据全球 40%以上的高性能聚酰亚胺薄膜市场，是 PI膜厂商龙头，产品品种齐全，能够满足各类 PI 薄膜应用需求。国内厂商主要生产低端产品。

第三、石墨烯膜：理化性能丰富，国产优势明显

1.导热系数最高、导电性能好，下游锂电材料和导热膜空间巨大

石墨烯是已知的导热系数最高的物质，理论导热率达到 5300W/m〃K，远高于石墨。它是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体，厚度仅为 0.335nm，又称为单层石墨，是碳纳米管、富勒烯的同素异形体。根据中国石墨烯产业技术创新战略联盟标准，单层石墨烯指由一层碳原子构成的二维碳材料。

石墨烯的快速导热特性与快速散热特性，使其成为传统石墨散热膜的理想替代材料，广泛用于智能手机、平板电脑、大功率节能 LED 照明、超薄 LCD 电视等散热。除高导热性之外，石墨烯还有其他优异的理化特性，因此下游应用广泛。例如，导电性高，可应用在集成电路、导电剂、传感器和锂电等领域；比功率高，可作为超级电容和储能元件；柔性强，弯折不影响性能，可作为柔性材料用于曲面屏和可穿戴设备；具有高透光率，可用于透明导电薄膜。

石墨烯产品形态包括薄膜和粉体两类，石墨烯粉体的应用领域包括：（1）锂电池正负极材料的导电添加剂，可以提高充放电速度和循环性能；（2）超级电容的电极材料，储能活性强且循环性能优良；（3）特征涂料，作为添加剂掺杂在防腐涂料、散热涂层和导电涂层中改善涂料性能；（4）高效催化剂，应用于能源化工领域。石墨烯薄膜的应用领域包括：（1）导热膜，用于智能手机和平板电脑等的散热层；（2）柔性显示，用于柔性显示屏和可穿戴设备等领域；（3）传感器材料，用于可穿戴设备、医疗和环境监测等领域；（4）集成电路基础材料，用于超级计算机、高频芯片和精密电子元件等领域。

根据中国石墨烯产业联盟的统计，我国石墨烯产业规模从 2015 年的 1630 万美元增长到 2016 年的 3842 万美元。随着石墨烯量产的解决和下游的拓展，预计2020 年我国石墨烯市场规模将达到 2 亿美元，超过全球市场的 50%，成为最大的石墨烯消费国家。

第四、TIM：产品种类众多，国产供应链成熟

1.配套的导热填充材料，应用场景众多且不可或缺

导热界面材料（Thermal Interface Materials，TIM），是常见散热方式中的一种，普遍用于 IC封装和电子散热。在组装微电子材料和散热器时，它们之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果直接进行安装，它们之间的实际接触面积只有散热器底座面积的 10%，其余均为空气间隙。而空气是热的不良导体，将严重阻碍热量的传导，最终造成散热器的效能低下。导热界面材料的作用是充满这些空气间隙，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，减少传热热阻，提高散热性能。

导热界面材料种类众多，主要包括导热硅脂、导热硅胶片、导热相变材料和导热双面胶。其中，导热硅脂具有良好的流动性，可以以点胶、印刷等方式臵于发热器件上，适用于更小间隙或零间隙使用的导热功能复合材料。导热硅脂具有超低的热阻，因此适用于高发热量紧密贴合场景，具有导热产品最低的使用厚度，可以快速将设备热量传输出去从而达到良好的温控。此外，视不同场景和需求，导热硅胶片、相变材料和双面胶也都有广泛应用。

智能手机单机 TIM 的用量不大，但价格较石墨膜更高。根据中石科技招股说明书，2017 年合成石墨的单价为 129.94 元/平方米，而TIM导热材料的单价为 783.35 元/平方米。根据我们的估算，智能手机单机 TIM的价值量约为 0.5~2.5 美金。

第五、热管/均热板：渗透至手机和基站，本土厂商实现技术突破

1.热管/VC 导热系数最高，渗透率有望持续提升

热管和均热板（Vapor Chamber，VC）利用了热传导与致冷介质的快速热传递性质，导热系数较金属和石墨材料有 10 倍以上提升，作为新兴的散热技术方案，近年来开始获得广泛应用。热管的导热系数范围为 10000~100000 W/m〃K，是纯铜膜的 20 倍，是多层石墨膜的10 倍。均热板作为热管技术的升级，进一步实现了导热系数的提升。

热管/VC 散热系统的导热路径为：CPU产生热量经过 TIM（导热界面材料）传导到热管，热管将热量快速传导到铜箔均匀散开，铜箔的热量进一步传导到石墨散热膜再均匀散开，同时石墨散热膜在手机平面方向把热量传导到金属支架上最后均开。

热管一般由管壳、吸液芯和端盖构成，将管内抽成负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封，管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），根据应用需要在两段中间可布臵绝热段。吸液芯采用毛细微孔材料，利用毛细吸力（由液体表面张力产生）回流液体，管内液体在吸热段吸热蒸发，冷却段冷凝回流，循环带走热量。

均热板又叫平板热管，其工作原理与热管类似，包括了传导、蒸发、对流、凝固四个主要步骤。两者的差别在于热传导的方式不同。热管的热传导方式是一维的，是线的热传导方式，而均热板的热传导方式是二维的，是面的热传导方式，所以散热效率更加高。研究表明，VC散热器的性能比热管提高 20%~30%。

从应用范围和渗透率来看，由于热管成熟时间早，且成本相对较低，在计算机/笔记本、投影仪、LED、大功率 IC 等微电子和光电领域具有广泛应用，目前也已经延伸到手机。而 VC 当前的生产成本高，且量产能力弱，应用领域局限在高端笔记本、5G 智能手机和电竞手机上，华为从 Mate 20 X开始均热板 VC，三星新款旗舰机 Note 10 首度采用 VC。目前，VC 平均单价为 2~3 美金，是热管的 5~10 倍，轻薄型的单价更高。在消费电子轻量化、超薄化且性能持续升级的背景下，热管和 VC 有望发挥导热性能优势，渗透率持续提升。

乐观预计，到 2020 年，热管/VC 在手机终端的渗透率有望提升至 15%，按照 15 亿台的手机出货量测算，假设热管/VC 平均单价为 1.5 美金，则 2020 年市场空间为3.38亿美元。

第六、基站散热壳体：半固态压铸件+吹胀板，国产实力强劲

1.重量轻、散热性能好，半固态压铸件广泛应用于基站

半固态是指金属原料中既有液态也有固态，合金经过连续搅拌后表观粘度低且容易变形，很小的力就可以充填模具型腔。半固态压铸就是利用压铸机将半固态金属熔液压入一定形状的的金属模具内形成精密压铸件。其本质特点就是高压和高速。半固态压铸包括流变压铸和触变压铸两种类型。流变压铸就是将半固态胚料直接压射进型腔里，形成制件，触变压铸就是将半固态浆料预先制成大小一定的锭块，需要时再重新加热到半固态温度，然后送入压室进行压铸。

相较于传统压铸技术，半固态压铸技术可降低压铸件中气孔的含量，使得压铸件更加密实，既提高了压铸件的导热率，又可以使机箱做得更小、更轻，在通信具有广泛应用，包括基站散热片、散热壳体、手机外壳和风扇叶片等。研究显示，针对同等功耗的芯片，使用半固态压铸件，芯片机箱温度较传统压铸件可以下降 7℃以上。

吹胀板用于散热齿片上，就是将一定规格的铝板用化学方法进行表面处理，在铝板对合面印上蒸发器管路图，烘干图样后，将沿边点焊接，经过热轧、冷轧以及退火后再用氮气吹胀，铝板管路单面外鼓，再对铝板进行剪切和冲压。吹胀板具有热传导效率高、制冷速度快和外形美观等特点，其传统使用场景包括冰箱、冰柜、具备冷藏功能的饮水机、

陈列柜、酒柜以及具有特殊散热要求的 IT 设备。

结合半固态压铸工艺和吹胀板技术的散热器件，有望在5G成为主流应用。