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2019年中国导热材料市场竞争、5G手机、基站的散热需求增加分析[图]

2019年10月22日 14:28:40字号:T|T

    导热材料主要解决电子设备的热管理问题,应用于系统热界面之间,通过对粗糙不平的结合表面填充,用热导系数远高于空气的热界面材料替代不传热的空气,使通过热界面的热阻变小,提高半导体组件的散热效率。

    目前导热材料市场竞争激烈,行业壁垒较低,价格战压低市场空间利润,同时4G建设基本完成,手机终端渗透率逐步饱和,导热材料市场增量进一步萎缩。

    2013-2015年全球智能手机市场的平均售价分别为337美元、312美元和295美元,并预计未来智能手机平均销售价格将以每年4.3%的速度下降,石墨材料作为智能手机的组件,也面临价格下降的风险。其次目前市场竞争对手逐步增加,使石墨材料产品的供应量增加,拉低石墨材料价格。

2005-2019.3我国天然石墨出口价格指数(上年同月=100)

数据来源:公开资料整理

    智能手机在2G/3G时期增长迅猛,在2016年全球智能手机出货量达到14.73亿部,市场逐步达到饱和,2017与2018年出货量开始出现下滑。从平板电脑出货情况来看,自2015年来出货量开始逐步下滑,我们认为下滑的主要原因是4G网速的提升以及智能手机终端的便利性,使得平板电脑的市场需求逐步减弱。

全球智能手机出货量及同比增速

数据来源:公开资料整理

    4G时期的智能终端市场已经达到饱和,在5G终端换机潮来临之前智能终端的出货量可能会进一步放缓甚至下滑。

    每部手机和平板电脑分别使用合成石墨导热材料0.022㎡和0.025㎡,石墨材料的需求量与智能终端的出货量相关。

    4G时期智能手机主要的散热方式可分为石墨散热、金属背板/边框散热、导热凝胶散热、冰巢散热、热管散热等方式。

4G时期散热导热方案

散热材料
性能
用途
优势
缺点
天然石墨
导热系数800-
1200w/m·k
医疗设备、笔记本、
LED基板等
容易获得,生产成
本较低
厚度只能达到
0.1mm
人工石墨
导热系数1500-
2000w/m·k
通讯、医疗设备、笔
记本、LED基板等
厚度可以达到um
价格较昂贵
金属背板
导热面积大、导热
系数较高,能迅速
散热
电子产品、医疗设
备等
质感好、散热效果
金属强度低、表面
易磕损
导热凝胶
柔软且具有更好的
表面亲和性
电子产品、电器设
备与散热设施等
几乎没有硬度、对
设备不会产生内应
结合力较弱,不能
用于固定散热装置
冰巢
相变材料能传导、
吸收热量
电子产品、电器设
备等
满足4.85mm厚度
的机身处理器热耗
成本稍高
冰巢
液体吸收热量气化
后达到手机顶端散
电子产品、电器设
备等
散热效果好
直径比普通热管直
径小

数据来源:公开资料整理

    随着手机性能的多样化、高性能化,手机芯片的功耗提高,使得5G内部结构设计更为紧凑,同时智能手机机身也进一步向非金属化演进,因此需额外散热设计来满足5G手机更多的散热需求。

    在5G时期,采用MassiveMIMO技术,手机天线数量将从4G时代的2-4根变为8根甚至16根,由于电磁波会被金属屏蔽,在5G天线数量增多以及电磁波穿透能力变弱的情况下,金属后盖已经不再适用。但后盖是手机的两条重要传热路径之一,其传热能力是该决定手机背面温度的重要因素,在5G智能手机身非金属化时代下,后盖需要重新设计手机的热管理,这也很大程度上增加了导热材料的市场需求。

    因此在5G时代到来之时,由于5G手机功耗较4G手机增加2倍以上,散热材料行业需求将会大增。在当前5G手机的不同散热方案中,多层化导热材料趋势有望持续强化电子产品设计与发展的新思路,对电子导热材料的需求也会进一步增加。

    预测,今年5G手机销量逾1500万支,比重虽不到整体销量的1%,但最快明年下半年开始攀升;因此5G换机潮的到来,将带动手机终端出货量的稳步增加,预测,2023年全球5G手机出货,将成长至7.74亿支,超越4G手机。

    预测,2016年到2020年,智能手机散热器组件市场年复合增长率将达到26.1%,2020年市场规模将达到36亿美元。

2016-2022年手机散热器组件市场空间及预测(亿美元)

数据来源:公开资料整理

    5G产业来看,除了智能手机端对散热需求强劲以外,在基站端同样如此,回顾3G及4G时期基站建设情况:4G基站建设较3G基站建设明显提速,2010年3G基站增速达59.93%,2015年4G基站增速达108.60%,随着5G部署以及5G商用进程的推进,预计5G基站建设增速将快于3G、4G基站建设的增速。

我国3G、4G基站建设数量及同比增速

数据来源:公开资料整理

    从目前的4G基站情况来说,中国移动的2.6G频谱的基站覆盖距离是424米,电信和联通的3.5G频谱的基站覆盖距离是322米,中国联通专家预期,为了达到理想的响应速度,5G基站数量将至少是4G的1.5-2倍。

2019-2023年5G基站建设逐年建设及预测(万站)

数据来源:公开资料整理

    中兴5G基站在100%功耗下是3674.85W,华为也达到了3852.5W,而中兴4G基站只有1044.72W,5G基站功耗约为4G的3.5倍,在其他负载下5G功耗也要比4G高得多,平均是4G功耗的3倍左右。

4G/5G基站功耗对比

业务负荷
中兴4G(S333))兴
中兴5G(S111))
华为5G(S111))
4/5G功耗对比
100%
1044.72W
3674.85W
3852.5W
5G约是4G的3.5倍
50%
995.06W
2969.97W
3196.2W
5G约是4G的3倍
30%
949.22W
2579.83W
2889.7W
5G约是4G的2.7倍

数据来源:公开资料整理

    随着智能手机端对导热性能要求提升,导热材料价格可能提升,加之5G基站数量的增加,无论是智能手机功耗还是5G基站功耗,都将远超4G时代。由此,具有热解决方案与研发设计能力的导热材料企业将会在5G的供应体系中扮演更加突出的产业链角色。

    目前我国网络建设全部提速,运营商资本开支逐步到位,网络建设即将进入建设高峰期,因此近期网络建设对中石科技的业绩助推效应将逐步显现。

运营商资本开支情况

数据来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国导热材料行业市场供需预测及发展趋势研究报告

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