核心观点与关键数据
1. 性能提升的基础:散热能力持续提升
- AI功能升级带来新增功能和性能需求:端侧AI提升感知、处理和信号传输能力,硬件升级分为三类:感知能力提升(如相机控制键、麦克风信噪比)、处理和信号传输能力增强(如内存限制解决方案)、设备限制(如Apple Intelligence仅支持A17 Pro及M系列芯片以上设备)。
- 散热问题随着性能水涨船高:散热能力是发挥芯片性能的核心保障,温度过高影响可靠性和稳定性。随着功耗增加,设备出现降频、发热和闪退等问题。散热升级为功能创新提供底层能力,TDP(散热设计功率)持续提升:A14为6W,A18 Pro提升至8W。
2. 散热是从里到外的系统工程
- 热量传导多环节:热源(CPU等)→热拓展装置(石墨膜)→导热界面材料(TIM)→热管或均热板→石墨膜→机壳→外界。手机主流散热方式为TIM+热管/均热板+石墨膜组合。
- PCB和元件散热:PCB需提升耐热和导热能力,通过减少厚度、高热导率材料、增加面积等方式优化。
- 热阻匹配设计:根据热预算匹配各元件热阻,目标为降低芯片温度,关键参数为热阻值(R=(T2-T1)/P),优化方向为减小厚度、提高热导率、增加面积。
3. 散热材料方案选择多样,VC均热板为核心路径
- 热界面材料(TIM):降低接触热阻,建立高效热传导通道。2022年全球市场规模103亿元,预计2029年170亿元(CAGR 7.4%);中国市场规模43亿元,预计2029年54亿元(CAGR 8.5%)。主要供应商包括日本信越、美国道康宁、德国汉高等。
- VC均热板:
- 原理:利用水相变循环散热,散热面积更大,设计灵活,轻薄化,替代热管成为主流方案。导热系数可达20000W/(m×以上,远高于热管(5000~8000W/(m×)。
- 持续进化:
- 超薄化挑战:蒸汽腔厚度减小至0.3mm后,蒸汽阻力急剧增大,需优化吸液芯结构和蒸汽腔设计。
- 气液共面结构:优化气液通道,降低蒸汽流动阻力,提高散热效率。
- 吸液芯结构:微沟槽型、粉末烧结型等,丝网烧结型因孔隙率大、厚度薄、柔性好而受关注。
- 封装材料:铜、不锈钢、钛等金属为主,聚合物用于柔性化需求。
- 市场规模:2024年全球市场规模12.4亿美元(同比增长57%),预计2032年36亿美元(CAGR 14.2%),单价持续提升(2023年6.6元)。
- 石墨散热膜:
- 性能优势:耐高温、导热系数高(1000~1500W/(m.K)),均热效果好。
- 多层堆叠趋势:层数增加提升散热能力,但模切难度提升,良率要求高。
- 市场规模:主要应用手机(占比约2/3),2020年单台手机价格2-5元,覆盖市场超70亿元。
4. 风险提示
- 产品散热需求不及预期
- 技术发展不及预期
- 竞争加剧风险