中石科技-智能电子设备可靠性整体解决方案提供商下游5GEV等领域驱动业务增长-211111（25页）.pdf

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1、石墨散热片在消费电子散热中应用最为广泛。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/(mK)，而铜和铝的导热系数约为200-400W/(mK)。在垂直方向上，石墨的导热系数仅为 5-20W/(mK)。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，由于石墨密度低，因此可以做到轻量化，能平滑粘附在任何平面和弯曲的表面，提升散热效率。石墨散热膜可分为天然石墨散热膜、

2、人工合成石墨散热膜与纳米碳膜三种。智能手机通常使用人工合成石墨散热膜，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。石墨烯是已知的导热系数最高的物质，理论导热率达到5300W/mK，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。华为 Mate20 X 首次将石墨烯散热技术应用在手机上。目前石墨烯受限于产能小和价格高的因素，仅在高端手机使用。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

3、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 10000-100000W/mK，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。热管和 VC 均热板的差异主要表现在内部的传导方式方式上。热管受制于“条状”形态，热量(热蒸汽)只能在左右两个方向上进行线性传导。此外，在热管和发热源(芯片)之间往往还需嵌入一层散热基板，后者的材质、面积和填充物也会影响一定的导热效率。反观 VC 均热板，得益于其“片状”的形态，热量可以向多个水平方向传导，冷凝的效率更高，而且它与热源以及散热介质

4、的接触面积更大，能够使表面温度更加均匀。由于 VC 均热板和能与发热源直接接触无需基板，还可进一步降低热阻。更大面积的 VC 均热板可以更好地减少热点，实现芯片下的等温性，较之热管可以做得更薄，在水平方向上的散热性能堪称完美。因此，这种导热单元更加符合目前笔记本和智能手机轻薄化、空间利用最大化的发展趋势。虽然热管和VC 的导热系数远高于金属、石墨和TIM 材料，但在电子产品超薄化和轻量化的发展背景下，将热管和 VC 的厚度控制在合理范围面临很大挑战。除厚度需要满足智能手机轻薄化的需求外，热管实际导热系数受长度和外观两大因素的影响。长度越长，导热系数越高。外观方面，打扁和折弯等形状变化都会影响热

5、管的毛细极限和蒸汽腔极限，两大极限值中的较低者决定了热管的最大导热量。目前超薄的热管已经应用到手机终端，单机价值量约 5 元。均热板成本较高且超薄款工艺难度较高，在手机端的应用还仅配置在旗舰款手机上，单机价值量在 10-15 元。目前在很多产品设计中，热管和均热板都是混合使用，解决高密度、大功耗芯片功率密度过高问题。功率密度驱动热管理硬件市场不断壮大。电子行业的进步导致电子产品功率密度增加，与此同时更轻薄时尚的消费电子产品驱动散热解决方案在不断进步，并产生了巨大的市场需求，伴随着 5G、EV、车路协同、储能等行业的建设推进，电子产品热管理硬件，需求广泛、成长性良好、市场前景广阔、潜力巨大。据前瞻产业研究院预估，2023 年市场规模有望增长到2,199亿元。