5G 新時代散熱新選擇

散熱下游應用領域眾多, 包括消費電子, 汽車, 基站, 伺服器和數據中心等, 市場空間在千億級別, 根據前瞻產業研究院預估 2018~2023 散熱產業年複合成長率達 8%, 手機散熱的年複合成長率則為 26%.

散熱就是將發熱部件產生的熱量發散到空氣中, 其技術原理包括熱傳導 (如 CPU 散熱片底座), 熱對流 (如散熱風扇) 和熱輻射 (依靠射線輻射傳遞熱量)  三種. 熱傳導和熱對流是散熱系統的主流.

目前主流的被動散熱方案包括石墨片, 石墨烯, 金屬背板, 冰巢散熱, 導熱界面材料 (TIM), 熱管 (HP) 和均熱板 (VC),  導熱系數是衡量散熱方案的核心指標. 散熱片+熱管/VC 融合的解決方案有望成為主流.

5G 手機總功率約 9.6W是 4G 的 2 倍, 5G 手機運行在多頻段和高頻網絡, Massive  MIMO 天線技術商用, 耗能是 4G 晶片的 2.5倍, 加上高速處理大量數據, 同時手機視頻內容, 遊戲內容等的高清化.

隨著石墨烯, 熱管和 VC 在智慧手機中滲透率的提升, 5G 時代單機 ASP 有望達到 5~10 美金的較高水平, 實現 3~4 倍的價值量增長. 4G 高階機型單機石墨片/石墨烯使用數量為 3~6 片, 5G 則為 6 片以上.

5G 基站 BBU 功耗是 4G 的 2 倍, 5G AAU 功耗相對於 4G 有 3 倍左右的提升. 主流的基站散熱方案為 BBU 正面使用鰭片散熱片覆蓋 PCB, 背面使用金屬散熱片和熱管/均熱板, 而內部使用導熱界面材料 (TIM).

石墨是相較於銅和鋁等金屬更好的導熱材料, 主要原因在於石墨具有特殊的六角平面網狀結構, 可以將熱量均勻地分布在二維平面並有效地轉移. 石墨具備良好的水平導熱, 垂直阻熱效果.

導熱界面材料種類眾多, 主要包括導熱矽脂, 導熱矽膠片, 導熱相變材料和導熱雙面膠. 導熱矽脂具有良好的流動性, 可以以點膠, 印刷等方式置於發熱器件上, 適用於更小間隙或零間隙使用的導熱功能複合材料.

熱管和均熱板 (VC) 利用了熱傳導與致冷介質的快速熱傳遞性質, 導熱系數較金屬和石墨材料有 10 倍以上提升, 近年來開始獲得廣泛應用. 均熱板作為熱管技術的升級, 進一步實現了導熱係數的提升.

熱管和均熱板台灣相關廠商占據了大約  70% 的市場. 包括超眾, 雙鴻, 泰碩, 奇鋐和健策等, 下游客戶覆蓋全球主流的伺服器, 計算機, 筆電和手機廠商. 19H1 主要台灣散熱廠商實現收入大幅增長.