2024年2月22日发(作者：联想a8000)

5G散热行业深度报告：5G“火热”背后的散热行业机遇

核心观点概述

5G手机散热市场有望实现高增长，均热板、石墨烯等新型散热材料及方案将迎来崭新的发展机遇。我们认为市场低估了5G手机的散热需求，5G手机1)处理器性能大幅提升，且部分处理器采用外挂5G基带的设计，功耗大幅提升；2)屏幕采用高分辨率、高刷新率，耗电增加；3)内置更多天线，并且在5G信号较弱的情况下会频繁搜索信号，具有更高的功耗及发热量。因此与市场的认知不同，5G手机对于散热的要求并非只是普通的升级，而是需要通过新型散热材料、立体散热设计实现全面提升。我们认为，单一的散热材料难以满足5G手机的散热需求，均热板+石墨/石墨烯的散热组合将成为5G手机的主流选择，其中5G手机均热板、石墨烯散热的市场规模有望实现快速增长。

在基站领域，传统的散热方案难以满足5G基站的散热要求，集散热性能提升和产品重量减轻于一身的半固态压铸件+吹胀板散热方案有望超出市场预期。5G基站的功耗约为3kW~4kW，较4G基站提升约2~3倍；而且5G基站天线等单元的体积、重量也有较大幅度增加，因此亟需实现基站散热模组散热性能提升+产品重量减轻。根据伊之密官网，半固态压铸件的导热率比一般压铸件高50%，能够满足基站产品快速散热的要求；同时，其重量轻的特点能够帮助基站产品减重30%。此外，吹胀板具有导热速度快、可靠性高、性价比高等优势，也能起到提升散热性能和减轻设备重量的效果。因此我们认为，半固态压铸件+吹胀板有望成为5G基站散热的主流方案。

市场对5G终端散热方案有较多定性的讨论，我们进一步定量地测算了各散热方案的市场规模发展。我们认为均热板+石墨/石墨烯的立体散热设计是5G手机的首选，其中均热板是5G手机散热的主力，相比于热管实现了从“线”到“面”的升级，可以将热量向四面八方传递，有效增强散热效率。我们认为在5G手机渗透率快速提升+均热板散热渗透率快速提升的双重驱动下，全球5G手机均热板散热的市场规模有望从2019年的1.75亿元，高速增长至20-22年的12.89、28.03、43.32亿元。

石墨、石墨烯在5G手机散热系统中起到辅助散热的作用。石墨散热膜2010年开始应用于智能手机，目前已经进入平稳发展的阶段；我们测算得19年全球

智能手机石墨散热膜的市场规模为57.60亿元，考虑到20年新冠疫情对智能手机出货量的负面影响，我们预测20-22年全球智能手机石墨散热膜的市场规模分别为49.03、55.74、60.71亿元，预计21-22年将恢复稳定增长的态势。石墨烯导热膜2019年开始应用于智能手机，仍处于快速发展的阶段，我们测算得19年全球5G手机石墨烯导热膜的市场规模为0.08亿元，在5G手机快速渗透的背景下，预测20-22年市场规模将快速增长至0.64、1.23、1.73亿元。

对于散热行业的竞争格局，在石墨散热领域，根据碳元科技招股书，日本的松下、Kaneka、美国的Graftech是行业的先行者，碳元科技、中石科技为国内主要的石墨散热膜生产商。碳元科技拥有三星、华为、OPPO、VIVO等客户；中石科技2014年切入苹果供应链成为苹果的合成石墨散热材料供应商；在巩固石墨散热领先地位的同时，碳元、中石也在加紧热管/均热板的布局，为客户提供全方位的散热解决方案。在石墨烯散热领域，根据《中国化工信息》2020年8期，富烯科技、墨睿科技崭露头角，分别为华为、小米提供石墨烯导热膜。在热管/均热板领域，根据材料世界网，目前超众、双鸿、奇鋐、泰硕等台系厂商处于领先地位，硕贝德、精研科技、领益智造、飞荣达等陆系厂商纷纷布局。

5G建设驱动智能手机、基站散热需求提升

在智能手机领域，5G手机朝着高性能、高屏幕素质、高集成度、轻薄化等方向不断升级，发热量相对于4G时代大幅增加，散热需求也随之大幅提升。在基站领域，根据中通服咨询设计研究院数据，5G基站单站功耗是4G基站单站的2~3倍，功耗增加主要来自于AAU，因此在5G基站的推广过程中亟需更节能的器件及更有效的散热。

5G手机全方位提升，高功耗大幅拉动散热需求增长

4G时代手机发热问题就已备受关注。在移动互联时代，用户对于手机的持续使用时间提高，且王者荣耀、和平精英等游戏对于手机处理器性能的要求更高，导致手机出现发烫的问题，在一定程度上影响了用户的使用体验。以iPhoneX为例，根据天铂实验室测试，在正常待机情况下，iPhoneX温度为32度左右，与室温接近，但在运行半小时的吃鸡游戏后，手机温度上升至41.1度，高温区域主要集中在芯片位置，散热系统难以满足芯片的散热要求。随着手机温度的提升，手机芯片会通过降低显示刷新频率的方式进行自我保护，导致手机性能大幅

下降甚至出现卡顿现象。

5G手机在拥有更强性能、更快速度的同时，也带来了功耗增加的弊端，对散热的要求进一步提高。智能手机的功耗主要来源于处理器、屏幕、射频前端、摄像头模组、电池及充电等模块，在2020年5月26日小米新品发布会中，Redmi品牌产品总监王腾表示5G功耗比4G手机高20%。5G时代智能手机进行了全方位的升级，5G旗舰手机的处理器性能大幅提升、采用高屏幕分辨率及高屏幕刷新率、射频前端模组化及复杂程度提升、摄像头模组升级、电池容量及充电功率增加，在此背景下，5G手机对散热的要求进一步提高。

5G手机处理器性能提升明显，但发热量也有所提升

CPU是智能手机中功耗最大的组成部分，在18年6月的MWC上海大会上，华为轮值董事长徐直军称5G芯片产生的功耗是4G芯片的2.5倍，而且存在发热问题。CPU的功耗主要由三部分组成，一是动态能耗，CPU集成了数十亿晶体管，晶体管每一次翻转都在消耗着能量，动态能耗与CPU的频率、电压的平方正相关；二是短路功耗，在每一次操作及晶体管翻转的过程中，部分晶体管会需要更多的时间进而形成短路功耗，与CPU频率及电压正相关；三是漏电功耗，取决于晶体管的状态、材料、尺寸、温度等参数。因此在5G时代，随着CPU性能的大幅提升，即使采用了更先进的工艺及架构，CPU的功耗及发热量也会有所提升。

部分芯片采用外挂5G基带的设计，发热及功耗大于集成5G基带的设计。外挂基带设计的优势是能够同时支持Sub-6和毫米波频段，且能够更大程度的发挥芯片的性能，但也造成了能耗高、发热大、体积大的弊端。在芯片采用外挂5G基带的设计造成功耗及发热更大的背景下，手机厂商倾向于选择大容量的电池及更大面积的散热来应对外挂5G基带带来的功耗及发热提升。

屏幕使用高分辨率及高刷新率的情形下，手机电池消耗速度加快手机屏幕分辨率并不直接影响功耗，但在采用高分辨率屏幕的情形下，手机处理器需要耗费更多的能耗来对图像进行处理，因此分辨率也与手机功耗呈正相关的关系。AndroidAuthority使用GooglePixel3及GooglePixel3XL测试手机分辨率对能耗的影响，这两款手机采用的硬件几乎相同，区别在于Pixel3使用了1080p分辨率的屏幕及2915mAh的电池，Pixel3XL使用了1440p分辨率的屏幕及3430mAh的电池。测试结果表明，平均来看采用1440p分辨率的Pixel3XL每Ah电量使用时长要比采用1080p分辨率的Pixel3每Ah电量使用时长短10.48%。

2020年高刷新率成为各品牌旗舰手机的标配，也成为旗舰手机的重要卖点之一。在一加、OPPO、小米、三星等厂商的推动下，高刷新率也成为了用户的需

求热点，为用户带来了更细腻流畅的使用体验。然而屏幕的刷新率也与手机的功耗呈现正相关的关系，根据phoneArena的测评，经过同样的浏览及翻页测试，60Hz刷新率模式下的GalaxyS20Ultra续航时间为12小时23分钟，而在120Hz刷新率模式下续航时间仅为9个多小时，续航时间下降幅度为20%-25%

在5G网络下，手机具有更高的功耗及发热

5G手机在网络连接领域有更高的功耗及发热，主要原因可概括为三点。一是5G网络具有更高的网速及频率，手机会在同等时间内进行更多次数的数据传输、交互。二是5G终端设备采用MIMO天线技术，手机需要内置更多天线，根据Qorvo数据，在Sub-6Ghz频段需要8-10根天线，在毫米波频段需要10-12根天线，每根天线都有自己的功率放大器，导致功耗及发热的增加。三是在5G网络覆盖率较低、信号较弱的情况下，手机频繁搜索信号的行为也会造成较大的功耗及发热。

5G基站功耗约为3kW~4kW，功耗主要来自于AAU

5G基站架构改变，从4G的BBU、RRU两级结构演进到CU、DU和AAU三级结构。在5G基站中：有源天线、原RRU及BBU的部分物理层处理功能合并为AAU；

CU是原BBU的非实时部分分割出来的部分，主要处理低实时的无线协议栈功能，同时也支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署；DU是主要处理包括物理层功能和高实时的无线协议栈功能，满足uRLLC业务需求，与CU一起形成完整协议。我们认为，在5G部署初期，5G设备形态优先选择CU/DU合设方式，未来随着5G垂直行业等新业务需求，可基于MEC边缘云，后续采用CU-DU分离方式。

在CU/DU合设为BBU的5G基站架构中，BBU主要负责基带数字信号处理，比如FFT/IFFT、调制/解调、信道编码/解码等；AAU主要由DAC（数模转换）、RF（射频单元）、PA（功放）和天线等部分组成，主要负责将基带数字信号转为模拟信号，再调制成高频射频信号，然后通过PA放大至足够功率后，由天线发射出去。根据中通服咨询设计研究院数据，在移动通信网络中，基站是耗电大户，大约80%的能耗来自广泛分布的基站设备机房；在基站设备机房中，基站设备的能耗占机房设备耗电比例超过50%；在基站设备中，AAU耗电超过了基站设备耗电比例的80%；在AAU功耗中，主要包括芯片功耗（占比50%）、PA功耗（占比30%）及RF功耗（占比20%）。

对于基站BBU和AAU设备的功耗，目前不同厂商设备的差异性较大。根据中通服咨询设计研究院数据，以现有64T64RS111宏基站设备为例，单基站的功耗约为3kW~4kW，5G基站设备较4G基站设备功耗提升约2~3倍；一个5G标准站（1个BBU+3个AAU）的电费在直供电场景下，单站年电费将达到2万元，在转供电场景下，单站年电费将达到3万元，是4G同类站点的3倍左右。因此高功耗已经成为5G规模商用和产业成熟的阻力之一，我们认为散热/冷却技术、智能化能耗调节等方案应及时引入5G基站的设计中。

5G手机功耗增加，均热板+石墨/石墨烯散热有望成为主流

在功能机时代，手机负载相对较低，不存在处理器发热降频的问题。随着手机行业步入智能机时代，在手机性能快速提升、功能越来越强大、追求轻薄化及高续航的背景下，智能手机整机功耗急剧增加，发热问题逐步显露，对于散热的

需求也随之快速增加。

智能手机的散热设计可以划分为三个阶段：第一阶段（2010-2015年）智能手机主要采用以石墨散热膜为主的基于热传导原理的散热方案；第二阶段（2016-2018年）智能手机主要采用以热管（液冷）散热为主的散热方案；第三阶段（2019年至今）智能手机主要采用以VC均热板散热为主、石墨及石墨烯等散热技术为辅的散热组合方案。在2020年，我们认为高端机型将会使用VC均热板+石墨/石墨烯的散热方案，中端机型将会使用热管+石墨的散热方案，低端机型将会使用石墨散热的方案。

2015年之前，智能手机散热以石墨散热为主

石墨散热基于热传导原理，人工合成石墨散热膜备受青睐

石墨散热膜是一种纳米先进复合材料，适应任何表面均匀导热，具有EMI电磁屏蔽效果。利用石墨的导热性，石墨散热膜具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，同时片层状结构可很好地适应任何表面，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。利用石墨的可塑性，石墨散热膜可贴附在手机内部的电路板上面，既可以阻隔原件之间的接触，也可以起到一定的抗震作用。

石墨散热膜分为天然石墨片和人工石墨片两种。天然石墨散热膜具有高导热性、易加工、柔韧、无气体液体渗透性等特性，一般热传导率在700~1200W/(m×k)，优点是不易老化和不易脆化，适用于大多数化学介质；缺点是不能做到太薄，一般成品最薄做到0.1MM厚度。人工石墨散热膜的优点是能做很薄，热传导率在1000~1500W/(m×k)，散热效果相对较好，体现为散热速度较快；缺点是价格偏高，但是在手机市场越来越追求高品质的道路上，人工合成石墨散热膜备受青睐。

石墨散热经苹果挖掘、小米宣扬后迅速成为当时智能手机的主要散热材料

苹果于2010年发布的iPhone4手机开启了智能手机新时代，iPhone4硬件性能较iPhone3GS大幅提高，整机功耗加大因此散热要求提高。iPhone4使用了当时行业内最高清晰度的Retina屏幕，因此苹果在不锈钢中板上粘贴了石墨散热膜用于屏幕散热。此外，iPhone4首次使用了苹果自主研发的A系列处理器A4，主频较iPhone3GS的芯片提升200MHz至800MHz，GPU性能提高了1倍，因此在芯片和电池功耗负荷加重的情形下，iPhone4在主板和玻璃背盖上也分别粘贴了石墨散热膜用于芯片及电池的散热。

小米于2011年发布旗下第一款手机小米1，采用双核高通SnapdragonMSM8260处理器，主频达到了1.5Ghz，定价1999元具有较高的性价比。为解决伴随高性能而产生的发热问题，小米在背盖、处理器屏蔽罩、LCD不锈钢框架等位置粘贴了大面积的石墨散热膜，并以此作为重要卖点之一。石墨散热膜在经过苹果挖掘、小米宣扬后迅速成为当时智能手机采用的主要散热材料，三星、华为、OPPO、VIVO、中兴、联想等厂商相继导入使用。

石墨散热膜仍会以辅助散热的形式继续应用于智能手机

在热管、均热板、石墨烯等散热技术的冲击下，我们认为石墨散热膜在智能手机尤其是5G手机的散热系统中的重要性在逐渐减弱，但仍会以辅助散热的形式继续应用于智能手机中。例如华为的P40Pro采用VC均热板+3D石墨烯散热组合，小米10系列采用VC均热板+石墨烯+石墨的“三明治”散热组合，石墨散热膜仍应用于这两个系列的手机中。

根据IDC数据，19年全球智能手机出货量为13.71亿部，IDC预计20-22年全球智能手机出货量增速为-11.9%/10%/5%。根据StrategyAnalytics数据，19年全球5G手机出货量为1870万部，高通预计20-22年全球5G手机出货量分别为2.0、4.5、7.5亿部。参考碳元科技年报，2019年石墨散热膜均价约为190.46元/平米，考虑到2016年以来石墨散热膜价格基本稳定在180元/平米左右，我们假设20-22年石墨散热膜价格为178.60元/平米（对应16-19年均值）。根据中石科技招股书，4G时代智能手机石墨散热膜用量约为0.022平米/部；由于5G手机功耗比4G手机高20%，我们假设5G手机石墨散热膜用量为4G手机的1.2倍；通过石墨散热膜价格×单机用量得到ASP。

基于上述假设，我们测算得2019年全球智能手机石墨散热膜的市场规模为57.60亿元，基于IDC智能手机出货量的预测以及5G手机渗透率快速提升的假

设，预测2020-2022年全球智能手机石墨散热膜的市场规模为49.03、55.74、60.71亿元。

2016-2018年，智能手机散热以热管散热为主

热管散热基于热传导原理，优点在于使用寿命长和布置灵活

液冷散热在手机内部以热管/均热板的形式存在，利用液体传热过程中汽化和液化不断转变的特性传递热量。热管散热的基本原理是利用腔体中的水从液体变为气体吸收热量，当气体触及到温度较低的区域时，凝结为液体释放热量；液体通过腔体内的毛细结构（吸液芯）再回流到发热区域，循环往复，将发热部位产生的热量带走散发掉。

热管散热的优点在于使用寿命长和布置灵活。液冷散热管永久封装后不会产生机械或化学降解，因而典型的使用寿命约为20年；液冷散热可以打扁、折弯，可以放在任何需要散热的位置；同时，液冷散热管也会吸收远处的热量进而散热。PC端的液冷散热中的冷却液常用材料是水，手机端的要求更高，常用油质材料作为冷却液。

热管散热最早于2013年应用于智能手机，2016年开始普及

早在2013年，NEC就在旗下的MediasX手机上引入液冷降温技术，这款手机在高通骁龙600处理器表面覆盖了一根长达10cm的热管，当处理器发热的时候，热管内的液体将热量传递到手机外壳再散热，从而实现散热降温的效果。在NEC后，索尼也从XperiaZ2开始引入热管散热，并在搭配了高通骁龙810处理器、拥有全球首款4K屏幕的XperiaZ5Premium手机上使用了双热管和硅脂的散热方案。

2016年热管散热才在旗舰手机中普及。2016年2月三星发布旗舰手机GalaxyS7，搭载高通骁龙820处理器并使用超薄热管技术，散热效果得到显著提升。随后，三星在GalaxyS8、GalaxyS9等旗舰款手机中延续了热管散热方案，开启了智能手机热管散热的潮流。各手机品牌也纷纷跟进热管散热技术，如360手机的“太空水冷散热系统”、微软Lumia手机的“液态冷却技术”、中兴的“主动循环纳米导热系统”、黑鲨手机的“多级直触一体式液冷系统”都是基于热管散热技术。

预计4G手机中热管散热将进一步向低端渗透，市场规模保持稳定

对于4G手机，在苹果手机中，目前尚无采用热管散热的案例；在安卓手机中，目前中高端的4G安卓手机采用热管+石墨散热，低端的4G安卓手机采用传统的石墨散热，尚无采用均热板散热的4G安卓手机案例。因此我们认为，在4G安卓手机中，热管散热将会进一步向低端手机渗透，渗透率将会逐步提升。

根据IDC数据，2019年苹果手机出货量占比为13.9%，假设2019年安卓手机出货量占比为86.1%。在安卓手机中，根据极光大数据统计，2019年4000元以上、3000-3999元、2000-2999元、1000-1999元、1000元以下的安卓手机销售占比分别为3.9%、14.1%、25.0%、48.6%、8.4%。假设2019年2000元以上的安卓手机均使用热管散热，1000-1999元的安卓手机有1/3使用热管散热，1000元以下的安卓手机不使用热管散热，结合安卓手机出货量占比可得2019年4G手机热管散热渗透率约为50.97%。随着热管散热逐步向1000-1999元、1000元以下的安卓手机渗透，我们预计2020-2022年4G手机热管散热渗透率分别为64.92%、78.87%、86.10%。

对于5G手机，在5G手机功耗大幅增加的背景下，我们认为2020年中高端5G手机将会使用均热板+石墨/石墨烯的散热方案，中低端5G手机将会使用热管+石墨的散热方案。根据5G产业通关于2019、2020年5G手机散热方案的统计，2019年约有46.67%的5G机型采用热管散热，1Q20约有38.89%的5G机型采用热

管散热。考虑到5GiPhone可能继续沿用石墨片散热的设计，以及5G手机均热板散热的渗透率存在逐步上升的趋势，我们预计20-22年5G手机热管散热的渗透率分别为33.48%、26.79%、20.09%。

根据科技新报数据，2020年初智能手机热管散热的ASP为0.5-0.6美元，假设汇率为1美元=7人民币，智能手机热管散热的ASP约为0.55×7=3.85元/部。热管散热从2016年开始在智能手机中普及，在判断4G手机热管散热渗透率将会提升、5G手机热管散热渗透率将会下降的背景下，我们认为热管散热的ASP总体将保持稳定。

基于上述假设，我们测算得2019年全球智能手机热管散热的市场规模为26.87亿元，在4G手机热管渗透率提升、5G手机热管渗透率下降、热管散热ASP基本保持稳定的假设下，预测20-22年全球智能手机热管散热的市场规模分别为27.77、31.32、27.18亿元。

2019年至今，智能手机散热以均热板散热为主、石墨/石墨烯散热为辅均热板散热原理与热管类似，实现了从“线”到“面”的升级

VC（VaporChamber）均热板散热，全称是真空腔均热板散热技术，散热的基本原理与热管散热类似，同样是利用水的相变进行循环散热。当热源将热量传导至蒸发区时，腔体里的冷却液（以水为主）在低真空度的环境中受热进行气化，此时吸收热能并且体积迅速膨胀，气态冷却液迅速充满整个腔体，当气体接触到较冷区域会进行凝结成液态。通过凝结过程将此前吸收的热量排出，凝结后的冷却液会由微毛细管道回到蒸发区，此运作将在腔体内周而复始进行。

VC均热板散热在原理上与热管散热类似，区别在于热管只有单一方向的“线

性”有效导热能力，而VC均热板相当于从“线”到“面”的升级，可以将热量向四面八方传递，有效增强散热效率。根据PConline数据，热管散热的导热系数为5000–8000W/(m×k)，而均热板拥有比热管更大的腔体空间，可容纳更多的作动流体，导热系数可以达到20000W/(m×k)以上。同时VC均热板散热面积更大，可以覆盖更多热源区域实现整体散热；并且VC均热板更加轻薄，更加符合目前手机轻薄化、空间利用最大化的发展趋势。

石墨烯凭借高热传导率的特性，成为具有竞争力的散热材料

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，2004年英国物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，因此获得了2010年的诺贝尔物理学奖。石墨烯材料也凭借优异的导热特性、快速散热特性（与空气对流）以及质轻柔韧等特性，被认为是一种具有很强竞争力的散热材料。石墨烯有较高的热传导率，单层悬空的石墨烯热传导率高达5300W/(m×k)，远远大于传统的金属散热材料如铜（约400W/(m×k)）和铝（约240W/(m×k)）。

目前石墨烯的主流生产方法分为机械法和化学法两类。机械法通过研磨、超声等物理手段把石墨烯从石墨中剥离出来，优点是技术门槛低、成本低，缺点是散热性能一般且生产效率很低。化学法利用强氧化剂均匀插入石墨层间，通过膨胀把石墨烯层层分离出来，因此层数少、均匀性高、性能好，但是量产技术要求高。化学法石墨烯导热膜面内导热系数可达2000W/(m×k)以上，高于人工石墨片和机械法石墨烯导热膜，可能在未来替代目前主流的人工石墨散热膜。

均热板+石墨/石墨烯散热方案有望成为5G时代主流

2019年VC均热板散热开始应用于智能手机。华为于2019年7月发布的旗下首款5G手机Mate20X(5G)搭配了HUAWEISuperCool超强散热系统，由VC均热板+石墨烯组成，为首款采用VC均热板散热、石墨烯散热的智能手机。随后三星的GalaxyNote10+(5G)、小米的MI9Pro、VIVO的NEX3(5G)等手机同样使用了VC均热板散热。

2020年各品牌旗舰5G手机选择以VC均热板为主、石墨及石墨烯等为辅的

散热组合。2020年2月份发布的小米10系列手机采用了VC均热板+石墨烯+6层石墨的“三明治”散热系统，大大提升了整机散热能力；三星GalaxyS20Ultra采用VC均热板+石墨+高导碳纤维垫片的散热方案。2020年3月发布的华为P40pro手机采用VC均热板+3D石墨烯的散热方案；VIVONEX3s、OPPOFindX2采用VC均热板散热技术。综合来看，现阶段传统手机散热方案难以单独满足5G手机散热要求，以VC均热板为主、石墨及石墨烯等为辅的散热组合或成为主流散热方案。

在5G时代，智能手机均热板散热和石墨烯散热的市场规模将会快速提升

目前4G手机尚无应用均热板散热的案例。在5G手机中，由于功耗大幅增加，我们认为5G手机均热板散热的渗透率将会持续提升。根据5G产业通关于2019、2020年5G手机散热方案的统计，2019年约有53.33%的5G机型采用均热板散热，1Q20约有61.11%的5G机型采用均热板散热。考虑到5GiPhone可能继续沿用石墨片散热的设计，我们预计20-22年5G手机均热板散热的渗透率分别为52.62%、59.31%、66.01%。

根据5G产业通数据，2019年均热板散热ASP为2-3美元/部；假设汇率为1美元=7人民币，约为2.5×7=17.5元/部；根据科技新报数据，2020年上半年均热板散热ASP为1.7-1.8美元/部，约为1.75×7=12.25元/部，在2020年5G手机出货量快速提升的背景下，我们预计全年均热板散热ASP将保持在12.25元/部的水平。随着台系均热板散热供应商扩产以及陆系厂商纷纷布局均热板散热行业，我们预计2021、2022年均热板散热ASP将下降至1.5、1.25美元/部，约为10.50、8.75元/部。

基于上述假设，我们测算得2019年全球5G手机均热板散热的市场规模为1.75亿元，在5G手机渗透率提升+均热板散热渗透率提升的双重驱动下，预测2020-2022年全球5G手机均热板散热的市场规模将快速增长至12.89、28.03、

43.32亿元。

考虑到石墨烯具有导热性能好、快速散热的优点，我们认为未来石墨烯导热膜将主要应用于5G手机中，渗透率也将逐步提升。2019年华为在Mate20X、Mate30系列手机中使用石墨烯散热；根据StrategyAnalytics数据，2019年华为5G手机全球市占率为36.9%；结合极光大数据关于4Q19各型号5G手机的销量统计，测算可得2019年5G手机石墨烯导热膜的渗透率约为33.50%。

2020年华为在P40系列手机中继续采用石墨烯导热膜；小米在小米10系列、RedmiK30Pro手机中采用石墨烯导热膜。结合2019年全球智能手机出货量数据（IDC）、1Q20全球5G手机出货量数据（StrategyAnalytics），以及京东5G手机月销量排行中华为、小米使用了石墨烯导热膜的机型销量占比，考虑到5GiPhone可能不使用石墨烯导热膜，我们预计2020年5G手机石墨烯导热膜的渗透率为30.13%。同时我们预计2021、2022年5G手机石墨烯导热膜的渗透率将提升至31.91%、33.79%。

根据《中国化工信息》2020年8期，智能手机石墨烯导热膜用量约为0.01平米/部，价格比现有的人工石墨散热膜低30%；根据碳元科技年报，2019年石墨散热膜均价约为190.46元/平米，通过190.46×(1-30%)×0.01计算可得19年石墨烯导热膜ASP为1.33元/部。参考2010年以来石墨散热膜应用于智能手机后的价格下降幅度（图表23），考虑到石墨烯导热膜19年才开始应用于智能手机，我们假设ASP平均每年下降20%，预计20-22年ASP分别为1.07、0.85、0.68元/部。

基于上述假设，我们测算得2019年全球5G手机石墨烯导热膜的市场规模为0.08亿元，在5G手机渗透率提升+石墨烯导热膜渗透率提升的假设下，预测2020-2022年全球5G手机石墨烯导热膜的市场规模将快速增长至0.64、1.23、1.73亿元。

5G基站散热需求大，半固态压铸件+吹胀板散热方案有望普及

基站是典型的封闭式自然散热设备，热量从元器件发出后，首先会被内部器件吸收，导致器件温度升高；由于温差出现，热量会从高温物体转移到低温物体。因此基站的热量会先传到外壳，再由外壳传导到空气，具体的热量传递路径如下：芯片（发热源）→界面材料→导热结构件→内部空气→外壳→外部环境。基站的热设计需要在相同空间下尽可能提高换热效率、降低传热热阻。

BBU散热依靠自身散热设计，主要使用散热片、导热凝胶等散热材料

BBU应用环境多在室外，无法依靠风扇散热，因此散热主要依靠自身的散热设计。以华为BBU为例，目前主流的5G基站BBU散热方案为：BBU正面采用大面积鳍片散热片，几乎覆盖了整个PCB，仅露出电源部分；BBU背面同样覆盖大面积的金属散热片，主要为热管/均热板；BBU内部使用导热凝胶、金属散热片等导热界面材料。

AAU散热需求激增，半固态压铸件+吹胀板新型散热方案有望成为主流

传统的AAU散热方案包括：（1）降低芯片与外壳的温差，采用高导热界面材料和热桥接导热块或热管，但是当外壳被太阳光暴晒时，表面温度可高达60℃至90℃，导致实际散热效果有限。（2）降低外壳表面温度，增加设备的外壳体积，优化散热叶片设计，加大表面积；（3）改善外壳温度均匀性，采用铸铝加厚外壳；方案（2）、（3）的缺点是对产品的外观、尺寸和重量有一定的限制，不能随意的增大。为解决5G基站AAU的散热问题，可以从采用液冷散热方式、新型

的散热材料、新型的结构设计方向入手。

采用基站热管/基站均热板等液冷散热模组

热管/均热板应用于基站中具有诸多优势：导热速度快；可承受热流密度大，消除系统热点；不存在异种金属连接，反复的温度变化不会破坏连接；与热源面直接接触，减少接触热阻，宽度与长度方向任意调整。

采用半固态压铸件+吹胀板新型散热方案

利用半固态浆料进行压铸的方法称为半固态压铸成形技术，主要有流变成形和触变成形两种加工工艺。流变成形是将得到的半固态金属浆料在保持其半固态温度下直接压射到型腔里形成铸件；触变成形是提前将半固态浆料冷却凝固成坯料，切分成一定大小储存备用，成形时把切分的半固态坯料再次加热到熔融半固态，然后送入压室进行压铸。根据伊之密官网，半固态压铸件应用于基站的优势明显，半固态技术超薄壁成型能力强，产品散热齿厚度基本在1.2mm以下，最薄可以到0.9mm，不仅能帮助产品快速散热，还能减重30%；此外，半固态压铸件的导热率比一般压铸件高50%，能够满足产品的散热要求。

吹胀型铝质均热板是一种新型均热板结构，需要先采用印刷、滚压、吹胀等工艺制造出中空铝质板壳，再通过真空、灌注、封口等工艺制造出可高效传热的均热板。密封式吹胀板内部为真空状态，作为工作介质的冷媒在热源位置汽化吸收热量，在热源外区域液化释放热量，从而实现整个吹胀板平面内的温度均匀。

吹胀板具有导热速度快（由于内部蒸汽腔互通，具有更优异的均热性能）、可靠性高（工质不结冰，启动温度低，可在负60度环境中正常工作）、性价比高、适用于各种狭小空间、可作为散热鳍片等优势。吹胀板组装在基站壳体上，效果强于普通金属翅片，并且质量较轻，在大幅度提升散热效果的同时，又能相当程度的减轻设备总体重量。

相比于传统的散热材料及方案，“半固态压铸件+吹胀板”结合了半固态压铸件重量轻、散热性能好的优势和吹胀板热传导效率高、散热速度快的优势，有望成为5G基站AAU散热的主流方案。随着5G商用基站大规模建设的推进，将进而驱动半固态压铸件和吹胀板散热市场规模的增长。

采用新型散热片结构设计以提升基站散热能力

基站厂商可以采用新型结构设计来提升基站的散热能力。例如散热片结构中的散热齿，下部热量上部扩散，造成散热齿结构上部温度高，降低散热效率，成为散热瓶颈。中兴通讯采用独特的V齿结构设计，改进散热气流，使冷空气正面进两侧出，避免热级联，散热提升20%，成为业界首创。华为也采用了独创的仿生散热技术——辊压接合散热齿，同样使基站的整体散热能力提升20%。

各厂商纷纷布局，旨在抓住5G时代散热行业发展新机遇

在石墨散热领域，根据碳元科技招股书，美国、日本厂商是行业的先行者，碳元科技、中石科技等为国内主要的石墨散热膜生产商。在石墨烯散热领域，中国拥有专利及资源的优势，根据《中国化工信息》2020年8期，富烯科技、墨睿科技分别为华为、小米提供石墨烯导热膜。在热管/均热板领域，根据材料世界网，目前台系、日系厂商处于领先地位，陆系厂商纷纷布局，正在积极追赶。

美日厂商领跑石墨散热行业，碳元科技、中石科技为国内主要供应商

人工合成石墨散热膜具有超高导热性、重量轻、极薄与耐弯折等特性，目前已经得到广泛应用，其主要原材料为聚酰亚胺（PI）膜，辅料主要包括保护膜、胶带和离型膜。根据TrendBank，目前石墨散热膜的主要原材料PI膜依赖于进口，由美国杜邦、韩国SKCKolon、日本Kaneka等厂商垄断，因此石墨散热膜的上游市场较为集中。

石墨散热膜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。目前全球主要的石墨散热膜生产商有日本的松下、Kaneka，美国的Graftech，中国的碳元科技、中石科技、中易碳素、博昊科技、新纶科技、深圳垒石等。各厂家相继实现量产后，石墨散热膜的单价也逐年下滑；根据5G产业通数据，以碳元科技为例，石墨膜单价从2012年的964元/平方下降到2014年的454元/平米再下降到2019年190元/平米。

碳元科技是国内石墨散热膜的龙头，拥有三星、华为、OPPO、VIVO等品牌

企业客户。公司单层高导热石墨膜最薄为12um，导热系数达1900W/(m×k)，能迅速将点热源转换为面热源，实现热量的高效、均匀扩散，使发热元件表面的使用温度降低4-7℃。公司多层高导热石墨膜由多层导热石墨材料经层压工艺复合而成，能够有效的解决电子产品散热问题。公司复合型高导热石墨膜由导热石墨膜与其他材料（如铜箔等）复合制备而成，厚度范围可控（15-100um），导热系数1500W/(m×k)，耐弯折10000次以上没有明显破损。

中石科技在2010年进入石墨散热材料领域，成功研发出可压缩合成石墨；2013年随着智能手机大面积使用合成石墨，公司把发展重心转向智能手机和消费电子市场；2014年公司切入苹果供应链，成为苹果的合成石墨散热材料供应商；2018年新增华为和VIVO两大客户，实现了营收的快速增长。

石墨烯领域中国拥有专利及资源优势，富烯科技、墨睿科技崭露头角

石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬、导热性及导电性最好的纳米材料，从2004年被发明到2014年产品导入一直备受关注。根据前瞻产业研究院数据，从专利研究的角度看，2018年中国石墨烯相关技术专利申请量最高，达到37521件，全球占比55%，位列第一梯队；美、韩、WO（世界知识产权组织）、日、欧专局、中国台湾均在1000件以上，位列第二梯队；印度、加拿大、德国、澳大

利亚等国家或地区专利申请量相对较少，位列第三梯队。

我国不仅在石墨烯相关专利申请数量上具有优势，还具有丰富的石墨资源可以为石墨烯产业发展提供资源基础。根据前瞻产业研究院数据，目前我国已查明晶质石墨储量5500万吨，仅次于巴西的5800万吨。我国的石墨资源中47%分布在黑龙江，19%分布在内蒙古。

具体到石墨烯导热膜产业，从分布来看，目前国内石墨烯导热膜产业已基本形成以长三角、珠三角和京津冀鲁区域为产业集群，多地分布式发展的产业格局。

根据上海环盟数据，从产量来看，我国石墨烯导热膜行业产量从2014年的17.80万平米快速增长至2018年的745.20万平米。随着石墨烯导热膜行业规模的扩大，进入行业的企业数量不断增加，我国石墨烯导热膜行业内企业数量从2014年的3家增长至2018年的14家。

2019年7月发布的华为Mate20X(5G)手机首次使用石墨烯散热膜用于手机散热，随后2020年2月发布的小米10系列手机及2020年3月发布的华为P40系列手机均采用了石墨烯散热膜。根据《中国化工信息》2020年8期，华为手机使用的石墨烯散热膜的供应商为富烯科技，对应的上游石墨烯供应商为常州第六元素。富烯科技的石墨烯散热膜产品厚度为30-100um，制备方法采用氧化石墨烯为前体，将氧化石墨烯浆料涂覆在钢带上，烘干后收集还原的氧化石墨烯，粉碎压制成膜，高温热处理形成石墨烯膜。

根据《中国化工信息》2020年8期，小米10系列手机使用的石墨烯散热膜的供应商为东莞鹏威，对应的上游石墨烯供应商为小米产业基金投资的广东墨睿科技。东莞鹏威的石墨烯导热膜是与墨睿科技合作生产的，目前墨睿的产能是6万平方米/月，到2020年年底可达10万平方米/月。合作生产的石墨烯导热膜可

以做到55um厚度，实现量产的铜基石墨烯散热膜价格比现有的人工石墨散热膜低30%，可以代替目前市场上普遍使用的双层17U及双层25U叠加的人工石墨散热膜。

在热管/均热板散热行业，目前台系厂商领跑，陆系厂商积极布局

根据材料世界网，薄型均热板产业目前以台湾厂商、日本厂商为首，大陆厂商居次。在台湾散热厂中布局手机热管与均热板业务的厂商主要有双鸿、超众、奇鋐、泰硕。根据台湾MoneyDJ数据及预测，双鸿均热板产能1000万片/月，为最大供应商，客户包括三星、华为、OPPO、VIVO等，热管产能应客户需求将从2019年的200万支/月扩产至2020年的500万支/月；超众的均热板业务需要到1Q20才开始贡献营收，目前均热板产能200万片/月，热管产能500万支/月；业强进入均热板行业较晚，19年均热板产能约10万片/月，20年有望增加到300万片/月，手机热管产能约300万支/月；泰硕均热板产能为约200万片/月，热管产能约300万支/月。

在热管及VC均热板领域，大陆厂商正在逐步追赶。为抢占5G智能手机创新散热产品市场，中石科技于2019年6月收购江苏凯唯迪51%股份，布局石墨膜/热管/VC一体化的智能终端散热解决方案。碳元科技在巩固石墨散热膜领先地位的同时，于2018年设立热管产品工厂，以研发、生产和销售超薄热管以及VC板为主。硕贝德控股子公司东莞市合众导热科技有限公司，提供热管、VC、吹胀板等热管理产品，客户包括富士康、讯强、智富、华勤、闻泰等。领益智造2019年5月发布非公开发行股票预案，计划新增散热模组产能5800万套/年。飞荣达2018年收购昆山品岱55%的股权，提供一站式系统散热解决方案，包括散热模组、风扇、热管/均温板等。

2020年3月发布的RedmiK30Pro搭载3435mm2超大面积不锈钢VC液冷均热板，重点热源位置大量覆盖石墨烯、多层石墨散热膜等，打造立体散热系统。不锈钢超薄VC均热板首次实现量产应用，解决了铜质VC均热板无法兼顾的散热与结构一体化问题，首次实现了中框VC一体化。此外，不锈钢VC均热板还具备以下优势：不锈钢材料成本低（约为铜料成本的1/3），有利于降低VC均热板单价；具有高强度特性，有利于改善变形、胀形等VC成型缺陷，提高平整度，改善VC均热板的良率；可以充当结构受力件，降低机身厚度。根据5G产业通报道，手机超薄不锈钢VC均热板的生产厂家有爱美达、精研科技、深圳垒石热管理、昆山联德精密等。

投资建议（详见报告原文）

在5G手机、基站功耗大幅增加的背景下，我们看好散热行业在未来拥有广阔的市场空间。在5G手机散热领域，我们认为单一的散热材料难以满足5G手机的散热需求，新型散热材料、立体散热设计有望得到大规模应用，均热板+石墨/石墨烯的散热组合将成为5G手机的主流选择。在5G基站散热领域，集散热性能提升和产品重量减轻于一身的半固态压铸件+吹胀板散热方案有望成为主流。5G散热产业链相关企业：硕贝德、精研科技、领益智造，散热产业链相关公司还包括飞荣达、碳元科技、中石科技。