导热材料：5G时代到来智能手机高功耗模块增加推动需求成长


智能手机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、液态金属散热、热管散热等方式。合成石墨材料/高导热石墨膜是利用石墨的优异导热性能开发的新型散热材料，相比起其他方案而言，石墨晶体具有耐高温、热膨胀系数小、良好的导热导电性、化学性能稳定、可塑性大的特点，近年来在消费电子产品中得到广泛应用，特别是iPhone采用后，目前合成石墨膜也已经成为手机散热的主流方案。


5G时代到来，终端功耗增加、机身非金属化，推动导热材料需求增长


5G时代功耗增加，带来散热新需求，散热片多层化趋势有望持续强化。根据Digitimes的报道，华为的5G芯片消耗的功率将是当前4G调制解调器的2.5倍，届时需要更多更好的散热模块以防止手机过热。从手机结构上来看，目前苹果公司推出的旗舰机型iPhone XR/XS中，为了让双层主板更好的散热，主板正反面都贴有非常大块的散热石墨片，同时主板上的A12芯片也涂上了大量的导热硅脂进行散热。5G时代来临时这些导热材料的需求也会进一步增加，相应的石墨片有望持续强化目前的多层化趋势，从而推动单机搭载价值量持续提升。



5G手机内部结构设计更为紧凑，机身向非金属化演进，需额外散热设计补偿。具体到技术层面上，一方面是通信频率需要进一步提升，届时波长变小，叠加空气吸收等其他因素，电磁波的传输距离变小，穿透能力变弱;另一方面5G将采用Massive MIMO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。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。但和铝材质相比，玻璃材质的导热能力较差，所以5G机身非金属化时代下，后盖需要增加额外的散热设计，增加了导热材料的需求。


而同时，5G时代终端内部紧凑的结构设计令散热解决方案的设计更具难度，具有解决方案设计能力的散热材料企业将会在客户供应体系中担任更加突出的产业链角色。



OLED、可折叠和无线充电等创新应用引入将带来导热材料的显著增量


通过梳理2018年前六大手机品牌旗舰机型的面板种类，我们发现各大旗舰机种OLED的渗透率不断提升，而最高端的柔性OLED面板仍有较大提升空间。根据IHS Markit数据，2018Q3全球智能手机出货结构中，采用柔性OLED面板的比例为10%，渗透率处于低位。


基于强烈的需求，柔性OLED产能近年来快速增长，各大面板厂商纷纷加码布局柔性OLED产线，三星快速扩大其产能，韩国LG和以京东方为首的国内面板厂商也加速追赶。根据IHS Markit数据，若按现有规划，2016~2021年期间，全球柔性OLED理论总产能面积将达到88%的复合增速，呈现快速增长。


而对于导热材料而言，OLED的渗透率提升将对其助益明显。OLED材料高温受热易衰退，因此对散热要求大幅增加。苹果在iPhone X的OLED屏幕内侧贴了石墨片，面积较大，且要求非常平整，厚度0.1mm，为双层石墨。我们预计，伴随OLED渗透率的提升，导热需求将会得到不断释放。


而可折叠手机有望进一步释放OLED需求，从而显著增加散热方案的市场增量。目前三星、华为等具备高端机定义能力的品牌厂商都积极布局可折叠手机，该领域有望助力散热材料市场成长。


各大手机厂商对于折叠屏手机产品的积极规划布局印证了“折叠屏”将是下一代智能手机产品的确定性迭代发展方向，而2019年将是折叠屏手机的元年，而相关的散热材料市场有望获得新动能，从而得到快速成长。


无线充电渗透率快速提升中，推动对应散热材料市场的成长。根据Yole的数据，预计2018-2024年智能手机无线充电接收端销量的复合增速将达32.4%。


由于手机中无线充电线圈的存在，iPhone X中的钢板中央开有大孔，但其阻碍了热量沿铝板传导，削弱了后盖的传热能力，因此苹果在线圈上贴铜箔石墨层来弥补。据中时电子报报道，由于OLED屏幕、Force Touch、无线充电及部份晶片的散热需求，iPhone X对人造石墨散热片用量为iPhone8的2-4倍。


未来石墨材料企业与上游PI膜相关企业增长可期


展望未来，石墨材料将在5G和消费电子创新的驱动下，迎来显著成长。经测算，2017年仅智能手机和平板电脑市场，所需的合成石墨导热材料就达到将近百亿规模，考虑多层化趋势后，2020年市场规模有望变成3倍。



导热材料与石墨材料行业竞争格局以国际供应商为主，近年国产厂商进步明显。国际市场上，导热材料行业已经形成了相对比较稳定的市场竞争格局，主要由国外的几家知名厂家垄断，导热材料垄断企业是美国Bergquist和英国Laird，合成石墨产品的高端客户市场主要由日本Panasonic、中石科技和碳元科技支撑。


　　


国内市场上，由于我国导热材料领域起步较晚，在巨大的市场需求推动下，近年来生产企业的数量迅速增加，但绝大多数企业品种少，同质性强，技术含量不高，产品出货标准良莠不齐，未形成产品的系列化和产业化，多在价格上开展激烈竞争。


　　


但对于国内企业而言，一旦自主品牌通过终端厂认证，凭借成本优势，下游主流国内模切件的制造商将很有动力采用国产品牌材料，从而迅速提高产品市占分额，实现快速发展。目前少数国内企业如中石科技等逐渐具备了自主研发和生产中高端产品的能力，已经形成自主品牌并在下游终端客户中完成认证，近年在国际客户的供应体系中扮演着越来越重要的角色。


　　


PI(聚酰亚胺)膜是石墨膜的重要上游原材料，2016年碳元科技(高导热石墨膜2016年收入占比97%)和中石科技(合成石墨材料2016年收入占比43%)对于PI膜的采购额占所有原材料采购占比分别为36%和40%。未来PI膜也将显著受益于下游石墨材料的增长。


　　


由于用于电子产品的PI膜的研发层次及难度很高，目前PI薄膜产业国外企业仍然占据着绝对的主导地位，以杜邦(Dupont)、日本宇部兴产(Ube)、钟渊化学(Kaneka)、日本三菱瓦斯MGC、韩国SKCK-OLONPI和台湾地区达迈为主要生产商。国内来看，目前大陆的PI膜企业已有50余家，单从数量上看，国内PI膜行业已形成一定规模，要求较低的PI膜(满足一般绝缘与散热需求即可)已能大规模量产，但用于电子产品中的要求更高的PI膜仍然和国外企业仍有差距，国产替代空间仍旧很大。


　　


前国内时代新材等企业都在积极布局，特别是对于未来厚度更大的散热合成石墨所需的PI材料，目前国内公司已经涉足其中，未来有望对海外企业形成较大国产替代空间。