當(dāng)溫度已成性能制約時，電子設(shè)備散熱市場需求劇增

熱處理功耗不斷上升，散熱需求凸顯：從IntelPentium 4到Intel Core i9-7980XE，10年間芯片熱處理功耗由57.8W上升到165W。但芯片要求的工作溫度卻沒有顯著上升，試驗已經(jīng)證明，電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降10%；溫升50℃時的壽命只有溫升25℃時的1/6，因此伴隨著更高的熱處理功耗系統(tǒng)需要更強的散熱能力來配合。

散熱方法多種多樣，各方法側(cè)重不同：根據(jù)傅里葉傳熱定律單位時間內(nèi)熱量的傳遞與溫差成正比，各個廠商在制定散熱方案時主要原理分為兩類：一、降低環(huán)境溫度；二、降低熱阻。降低環(huán)境溫度適用于固定設(shè)施，如數(shù)據(jù)中心等。對于大多數(shù)電子設(shè)備，各廠商的散熱方案主要以降低結(jié)溫與環(huán)境溫度之間的熱阻為主。

導(dǎo)熱材料具有超額增速，石墨材料空間巨大：全球熱管理產(chǎn)品市場規(guī)模2021年將提高至147億美元，2016-2021年期間年復(fù)合增長率為5.6%。期間熱界面材料（導(dǎo)熱材料）復(fù)合增長率為12.0%。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于行業(yè)平均增速，石墨以及優(yōu)異的材料特性成為目前主流的導(dǎo)熱材料。

消費電子整體放緩，石墨材料存在結(jié)構(gòu)性機會： 2017年全球智能手機銷量為14.62億部，比上年減少0.5％，首次下降。但受全面屏、超級本以及汽車電子拉動，細(xì)分領(lǐng)域石墨導(dǎo)熱產(chǎn)品依然具有成長性。我們預(yù)測全面屏手機會帶來10%的單機石墨導(dǎo)熱產(chǎn)品增量；高端筆記本每年會帶來超過2億元的市場增量；汽車電子能夠貢獻(xiàn)1%的市場增速。

風(fēng)險提示：材料技術(shù)替代、新進(jìn)入者增多毛利下降等  

1

處理功率上升，散熱需求凸顯

熱處理功耗不斷上升，散熱問題日益凸顯：以Intel 2000-2018年發(fā)布的芯片為例，我們可以看到芯片的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)由低頻向高頻、由單核向多核的發(fā)展方向，與此同時也伴隨著熱設(shè)計功耗的上升，由最開始的58W，上升到165W。熱設(shè)計功耗代表CPU在滿負(fù)荷(CPU 利用率為100%的理論上)可能會達(dá)到的最高散熱熱量，散熱器必須保證在處理器熱設(shè)計功耗最大的時候，處理器的溫度仍然在設(shè)計范圍之內(nèi)。試驗已經(jīng)證明，電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降10%；溫升50℃時的壽命只有溫升25℃時的1/6。熱設(shè)計功耗的上升對散熱方案提出了更高的要求。

　　提升傳導(dǎo)、對流和輻射速度為芯片散熱的主要手段：傳導(dǎo)、對流和輻射為熱傳遞的三種主要方式，圖表1所示為典型的芯片散熱結(jié)構(gòu)示意。圖中芯片產(chǎn)生的熱量主要傳給芯片外封裝，由芯片的外封裝通過散熱片膠傳到散熱片上，再由散熱片傳到環(huán)境中。除此之外，有一小部分熱量經(jīng)過芯片襯底傳導(dǎo)到芯片的焊錫球上，再經(jīng)由PCB把熱量散步到環(huán)境中。由于這部分熱量所占的比例比較小，所以在下面討論芯片封裝和散熱片的熱阻時就忽略了這一部分。為了便于分析，我們引入熱阻的概念：熱阻是描述物體導(dǎo)熱的能力，熱阻越小，導(dǎo)熱性越好，反之越差，與電阻較為相似。我們將圖表1的散熱模型簡化為圖表2所示的熱阻模型， TJ（結(jié)溫）代表芯片表面的溫度，其中θJC由封轉(zhuǎn)技術(shù)和材料決定芯片廠商在芯片設(shè)計過程中已經(jīng)考慮，對于應(yīng)用廠商而言TA、θCS和θSA成為重點關(guān)注對象。

　　以熱傳定律為基礎(chǔ)，散熱方案分為降低環(huán)境溫度和熱阻兩類：圖表1中導(dǎo)熱模型達(dá)到熱平衡后，其熱傳導(dǎo)遵循傅里葉熱傳定律，具體可表達(dá)為：Q=K·A·（T2-T1）/L，式中：Q為傳導(dǎo)熱量（W）；K為導(dǎo)熱系數(shù)（W/m℃）；A 為傳熱面積（m2）；L為導(dǎo)熱長度（m）。(T1-T2)為溫度差。根據(jù)傅里葉傳熱定律單位時間內(nèi)熱量的傳遞與溫差成正比，各個廠商在制定散熱方案時主要原理分為兩類：一、降低環(huán)境溫度；二、降低熱阻，而降低熱阻又包含降低導(dǎo)熱片膠熱阻和降低散熱器熱阻。

2

散熱方法多種多樣，各方法側(cè)重點不同

降低環(huán)境溫度簡單有效，適用于數(shù)據(jù)中心等固定設(shè)施：降低使用環(huán)境溫度能夠增大結(jié)溫與環(huán)境溫度的溫差，幫助結(jié)溫更快下降。降低使用環(huán)境溫度的方法一般有兩個，一是使用空調(diào)降低電子設(shè)備工作溫度，這也是大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的主流做法，但是這會帶來巨額的電費開支，根據(jù)國內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)，空調(diào)電費占整個數(shù)據(jù)中心電費成本的40%，而后者則占到整個數(shù)據(jù)中心運營成本的70%；其次是將工作設(shè)備放置于自然溫度比較低的地域，例如Facebook將數(shù)據(jù)中心建設(shè)在冰島，微軟計劃將數(shù)據(jù)中心建在海底，這樣做可以顯著節(jié)約電費開支，但會在數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備維護(hù)上增加部分難度。

降低熱阻更為普適，為主流電子產(chǎn)品散熱手段：在電子設(shè)備使用過程中大多數(shù)情況下我們并無法選擇使用環(huán)境的溫度，因此降低結(jié)溫與環(huán)境溫度之間的熱阻成為唯一的辦法。由傅里葉傳熱定律可以得到，傳熱量與材料的熱導(dǎo)率和接觸面積成正比，因此降低熱阻的主要方法有兩種：一種是更換導(dǎo)熱率更高的材料，例如由風(fēng)冷到水冷再到相變冷卻其遵循的就是這個原理；另一個是增大接觸面積，如引入導(dǎo)熱膠、采用柵型散熱器等。          

微槽群復(fù)合組變技術(shù)優(yōu)勢明顯，適用大功率電子器件：微槽群復(fù)合組變技術(shù)是散熱技術(shù)的集大成者，其采用微槽技術(shù)來增大取熱面積，通過相變材料來提高熱導(dǎo)率，其導(dǎo)熱能力是鋁基板的10000倍。微槽群復(fù)合組變技術(shù)巧妙利用大功率電力電子器件發(fā)熱的能量使取熱介質(zhì)蒸發(fā)產(chǎn)生動能和勢能，蒸氣流動到冷凝器放熱冷凝成液體，借助取熱器微槽群的毛細(xì)力和液體重力回流到與大功率電力電子器件緊貼的取熱器，從而實現(xiàn)無外加動力的閉式散熱循環(huán)，因此具有無功耗冷卻、成本低、環(huán)保等特點。

導(dǎo)熱膠片擠壓空氣提高接觸面積，適用于各類電子設(shè)備：由于散熱器底面與芯片表面之間會存在很多溝壑或空隙，其中都是空氣。由于空氣是熱的不良導(dǎo)體，所以空氣間隙會嚴(yán)重影響散熱效率，使散熱器的性能大打折扣，甚至無法發(fā)揮作用。為了減小芯片和散熱器之間的空隙，增大接觸面積，必須使用導(dǎo)熱性能好的導(dǎo)熱材料來填充，如導(dǎo)熱膠帶、導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱硅酯、導(dǎo)熱黏合劑等。導(dǎo)熱膠片是良好的中間銜接材料，普遍應(yīng)用于各類電子設(shè)備。

石墨熱導(dǎo)率最高可達(dá)1900W/mK，是優(yōu)質(zhì)導(dǎo)熱材料，成為消費電子設(shè)備主流導(dǎo)熱產(chǎn)品：過去消費電子產(chǎn)品的散熱，主要利用銅質(zhì)和鋁制材料直接散熱，或者配合硅膠、風(fēng)扇及流液形成散熱系統(tǒng)。在消費電子向超薄化、智能化和多功能化的發(fā)展趨勢下，產(chǎn)品內(nèi)部空間越來越狹小，僅靠利用銅質(zhì)、鋁制材料配合硅膠等設(shè)計出的散熱通道已經(jīng)很難滿足需求。石墨具有耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性、化學(xué)性能穩(wěn)定、可塑性大的特點。石墨獨特的晶體結(jié)構(gòu)，使其熱量傳輸主要集中在兩個方向：X-Y軸和Z軸。其X-Y軸的導(dǎo)熱系數(shù)為300~1,900W/(m?K)，而銅和鋁在X-Y方向的導(dǎo)熱系數(shù)僅為200~400W/(m?K)之間，因此石墨具有更好的熱傳導(dǎo)效率，可以更快將熱量傳遞出去。其次，從比熱容的角度看，石墨的比熱容與鋁相當(dāng)，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。良好的導(dǎo)熱系數(shù)與相對較大的比熱容決定石墨是較為優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)熱材料，目前已廣泛應(yīng)用與各類移動設(shè)備。

3

處導(dǎo)熱材料具有超額增速，石墨導(dǎo)熱機會顯著

     熱管理市場空間超百億美元，熱界面材料增速超10%：根據(jù)BCC Research 2016年的報告，全球熱管理產(chǎn)品市場規(guī)模將從2015年的107億美元提高至2016年的將近112億，2021年將提高至147億美元，2016-2021年期間年復(fù)合增長率為5.6%。根據(jù)Credence Research數(shù)據(jù)全球熱界面材料（導(dǎo)熱材料）市場規(guī)模從2015年7.74億美元，預(yù)計將提高至2022年的17.11億美元，2015-2022年期間年復(fù)合增長率為12.0%，遠(yuǎn)高于行業(yè)平均增速。從導(dǎo)熱材料應(yīng)用來看，主要下游包括手機、平板、電腦、通訊設(shè)備和汽車等領(lǐng)域，而在各應(yīng)用領(lǐng)域中目前以主要以石墨產(chǎn)品為主。

　　智能機出貨量增速放緩，全面屏拉動單機導(dǎo)熱材料面積增長超10%：根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2017年全球智能手機總出貨量為14.62億部，比上年減少0.5％；IDC預(yù)計2018年將重回增長，2017-2022年間的年復(fù)合增長率則會有2.8％，相比于過去十年復(fù)合28.7%的增速相比大幅下降，全球智能手機依靠數(shù)量大幅增長的紅利期已經(jīng)過去，智能手機進(jìn)入存量技術(shù)升級的時代。2017年下半年全面屏手機爆發(fā)，全年滲透率8.7%，根據(jù)WitsView數(shù)據(jù)全面屏手機滲透率在未來4年快速攀升，并在2022年達(dá)到92.1%。手機屏幕從16:9升級到18:9屏幕面積增加12.5%，升級到19.5:9則增加超過20%。我們預(yù)計相比于普通手機全面屏手機對石墨導(dǎo)熱膜的單機需求會增加超過10%，成為拉動石墨導(dǎo)熱膜增速的重要支撐。                      

　　筆記本整體出貨量持續(xù)下降，高端本復(fù)合增速18%，貢獻(xiàn)石墨增量超2億元：2015年3月10日，蘋果發(fā)布新款筆記本電腦MacBook，采用全新設(shè)計的散熱方式，在主板下方放置一整片高導(dǎo)熱石墨膜，取代原有的風(fēng)扇加硅膠，開創(chuàng)了超級筆記本散熱新時代。雖然全球PC出貨量近年持續(xù)下滑，但是高端機型卻在增長。但根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，全球高端PC（包括windows 10以上機型及蘋果Macbook Air）出貨量將會由2017年的6100萬臺增長至2019年的8500萬臺，未來兩年復(fù)合增速18%。高端筆記本往往更加輕薄，而且呈現(xiàn)出去風(fēng)扇的趨勢，對高端石墨片的需求有比較好的刺激。根據(jù)我們測算，由高端筆記本增長帶來的石墨片增量市場超過2億元。                          汽車電子增速5.55%，石墨可同時解決散熱和電磁屏蔽問題：相比于普通電子設(shè)備，汽車內(nèi)的電磁環(huán)境更為復(fù)雜，也因此對汽車電子相關(guān)芯片的穩(wěn)定性有更高的要求。具有良好的導(dǎo)熱性和電磁屏蔽效果，其應(yīng)用到汽車內(nèi)可以有效的解決芯片發(fā)熱和電磁屏蔽問題。根據(jù)HIS數(shù)據(jù)，未來2017-2022年全球汽車電子復(fù)合增速5.55%，我們測算，每年由汽車電子市場增長為石墨片銷售帶來超過1%的增長。此外，近年新能源汽車快速發(fā)展，與普通汽車相比新能源汽車應(yīng)用了大量的功率器件，對散熱的需求大幅提升。根據(jù)GGII數(shù)據(jù)，未來4年新能源汽車銷量復(fù)合增速超過25%，增速較快，是細(xì)分散熱市場不可忽略的部分。

　　?昆山福瑞格機電科技有限公司系專業(yè)的散熱風(fēng)扇、散熱模組、銅鋁散熱片研發(fā)、生產(chǎn)、銷售公司，技術(shù)品質(zhì)源于臺灣。公司產(chǎn)品推廣至各應(yīng)用行業(yè)，專業(yè)銷售的直流風(fēng)扇、交流風(fēng)扇、直流風(fēng)機、交流風(fēng)機、防水(油)風(fēng)扇、長壽命風(fēng)扇，靜音風(fēng)扇等廣泛應(yīng)用于通訊設(shè)備、電源、醫(yī)療設(shè)備、安防設(shè)備、工控設(shè)備、儀器儀表、汽車等產(chǎn)品中。

面對日新月異發(fā)展的科技和電子產(chǎn)品，昆山福瑞格機電科技有限公司始終以“專業(yè)服務(wù)客戶，誠信造就未來”為理念，以最專業(yè)的產(chǎn)品和最貼心的服務(wù)為客戶持續(xù)創(chuàng)造價值，歷年來福瑞格為全球各地的客戶提供了優(yōu)質(zhì)、高效的服務(wù)，同時也受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛好評與信賴，取得良好的社會聲譽。經(jīng)過幾年的努力，公司不斷壯大，產(chǎn)品常年出口東南亞，歐美等地，同時在國內(nèi)也開辟了廣大的貿(mào)易市場和一批忠實的客戶群體。智慧創(chuàng)造卓越，汗水澆筑輝煌，我們懷著強烈的時代使命感，發(fā)揚求真務(wù)實、開拓創(chuàng)新的精神，腳踏實地、努力拼搏，爭創(chuàng)一流企業(yè)和一流的品牌。