散热石墨具有优良的物理特性，成为电子产品目前最佳散热材料选择。随着电子器件的高频、高速以及集成电路的密集和小型化，MEMS ( Micro Electro-Mechanical System)技术的进步，电子元器件的总功率密度大幅度增长而物理尺寸却越来越小，热流密度也随之增加。试验已经证明，电子元器件温度每升高 2℃，可靠性下降 10%；温升 50℃时的寿命只有温升 25℃时的 1/6。传统依靠铜质和铝制材料高的热传导率直接散热，或者配合硅胶、风扇及流液散热难以满足现有需求。散热石墨材料具有高导热系数、各向异性、低密度和小体积的特点，成本大幅下降，是目前最佳的散热材料。

散热石墨材料市场规模快速增长。消费电子向超薄化、智能化和多功能化的发展趋势下，手机等消费电子散热石墨应用比例正迅速提升，根据 Credence Research 数据，全球热界面材料市场规模从 2015 年 7.74 亿美元，预计将提高至 2022 年的 17.11 亿美元，2015-2022 年期间年复合增长率为 12.0%。我们估算石墨导热材料潜在市场规模为 82.64 亿元（仅测算智能手机、平板电脑、笔记本计算机、可穿戴设备这四个领域市场规模）。未来散热石墨市场增长主要依靠新的应用领域拓展，尤其在汽车电子、5G 等领域，其他在LED 照明、卫星电路、激光武器等高功率、高集成度系统等领域亦有散热需求。

行业呈垄断竞争格局。上游聚酰亚胺膜（PI 膜）市场集中度高，全球主要的PI 膜生产厂商占有 90%的市场份额。中游散热石墨行业呈垄断竞争，高导热石墨膜行业正在经历从寡头垄断到垄断竞争的过程，少数大规模量产企业面临新增的小规模企业的价格竞争。高导热石墨膜下游客户主要为大型消费类电子制造商如三星、苹果等，有较高的进入壁垒。

电子元器件总功率密度大幅增长，散热需求激增


电子产品在运行过程中会产生热量，这将直接影响电子产品的性能和可靠性。随着电子器件的高频、高速以及集成电路的密集和小型化，MEMS ( Micro Electro-Mechanical System)技术的进步，电子元器件的总功率密度大幅度增长而物理尺寸却越来越小，热流密度也随之增加。试验已经证明，电子元器件温度每升高 2℃，可靠性下降 10%；温升 50℃时的寿命只有温升 25℃时的 1/6。高温的温度环境影响电子元器件的性能，这就要求对其进行更加高效的热控制，而导热材料主要用于解决电子设备的热管理问题。

导热、对流、辐射是热传递的三种基本方式。在热量传递的过程中，依据散热器结构的不同，会结合导热、对流、辐射的方式进行热传递。电子产品散热的原理是通过导热界面材料从产热器件中将热量取到散热器中，最终将热量散至外部环境，降低电子产品温度。


电子产品微型化，散热石墨成为最佳选择


传统散热方式难以满足现有需求散热问题一直是消费电子行业高度关注的热点和难点。导热材料主要是应用于系统热界面之间，通过对粗糙不平的结合表面填充，用导热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，行业又称“热界面材料”。过去消费电子产品的散热，主要利用铜质和铝制材料高的热传导率直接散热，或者配合硅胶、风扇及流液形成散热系统，将器件散发出的热量带走。

在消费电子向超薄化、智能化和多功能化的发展趋势下，产品内部空间越来越狭小，仅靠利用铜质、铝制材料配合硅胶等设计出的散热通道已经很难满足需求。散热石墨具有优良的散热效果，叠加成本不断下降，我们认为散热石墨片成为目前电子产品散热材料的最佳选择。


电子元器件小型化、高功率化


以 Intel 芯片为代表，我们可以看到芯片发展趋势呈现单核到多核、低频到高频、低散热设计功耗到高散热设计功耗。一般散热设计功耗主要应用于 CPU，CPU 散热设计功耗值对应系列 CPU 的最终版本在满负荷（CPU 利用率为 100%的理论上）可能会达到的最高散热热量，散热器必须保证在处理器 TDP 最大的时候，处理器的温度仍然在设计范围之内。

笔记本电脑、智能手机呈重量变轻、厚度变薄的趋势。消费者更加喜好轻薄产品，我们可以看到轻薄本的占比正在持续提升，智能手机厚度变得越来越薄。随着集成电路芯片和电子元器件体积不断缩小，其功率密度却快速增加，散热问题已经成为电子设备亟需解决的问题。



散热石墨性能优异


散热石墨膜又称为导热石墨膜，导热石墨片，石墨散热膜等，是一种全新的导热散热材料，具有高导热系数、各向异性、低密度和小体积的特点，具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，具有很高的导热性能，是由一种高度定向的石墨聚合物薄膜制成。片层状结构可很好地适应任何表面，屏蔽热源与组件同时改进消费类电子产品的性能。

研究发现石墨晶体具有六角平面网状结构，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。石墨独特的晶体结构，使其热量传输主要集中在两个方向：X-Y 轴和 Z 轴。其 X-Y 轴的导热系数为 300~1,900W/(m·K)，而铜和铝在X-Y 方向的导热系数仅为 200~400W/(m·K)之间，因此石墨具有更好的热传导效率，可以更快将热量传递出去。与此同时，石墨在 Z 轴的热传导系数仅为 5~20W/(m·K)，几乎起到了隔热的效果。因此石墨具有良好的均热效果，可以有效防止电子产品局部过热。从比热容的角度看，石墨的比热容与铝相当，约为铜的 2 倍，这意味着吸收同样的热量后，石墨温度升高仅为铜的一半。因石墨在导热方面的突出特性，可以替代传统的铝质或者铜质散热器，成为散热解决方案的优秀材料。

在消费电子向超薄化、智能化和多功能化的发展趋势下，产品内部空间越来越狭小，仅靠利用铜质、铝制材料配合硅胶等设计出的散热通道已经很难满足需求。石墨特殊的晶体结构使其导热性主要集中在水平方向（a-b 面），而在石墨晶体的垂直方向上，石墨导热性能很低，隔热性能良好，因此石墨晶体具备良好的水平导热、垂直阻热效果，是良好的导热介质。与其他材料相比，石墨导热性能优秀。由于石墨的导热性能良好，可以实现热量的快速传递，因此常作为导热器件被用于电子产品的散热系统中。中低端手机散热一般使用硅脂，存在价格优势，一部手机大约花费 0.32 元，但导热性能较低，适用于对价格敏感的客户。中高端机主要采用散热石墨，其每部手机成本大约 3.3 元，与中低端手机相比使用成本相差 10 倍。

消费电子产品发展的核心问题之一，是如何降低电子元件的峰值温度。石墨散热膜增加散热效果的主要途径: 热量通过平面内快速传送到机壳与框架；表面增强红外线辐射效果；扩大平面散热面积，迅速消散热点。目前主流散热膜材料主要分为三类，分别是天然石墨散热膜、人工石墨散热膜、纳米碳散热膜。三种类型的散热膜各有优缺点，目前广泛应用在各个品牌手机等消费类电子产品上。

随着合成石墨材料价格下降，相对其他散热材料，其性价比提升，电子产品大规模应用具有可行性。

1）高导热石墨材料经历了少量应用到广泛应用且量产的阶段，从最早只有 iPhone、三星等高端手机应用，到目前主流品牌 1500 元以上手机一般均配置，高导热石墨膜的产销量均有了大幅增长，产业规模的扩大降低了产品单价。

2）随着国内高导热石墨膜厂家产能的扩大，竞争日趋激烈，各厂家投标价格逐步下降到合理利润水平。


散热石墨材料市场规模快速增长


根据 BCC Research 2016 年发布的报告，全球热管理产品市场规模将从 2015 年的 107亿美元提高至 2016 年的将近 112 亿，2021 年将提高至 147 亿美元，2016-2021 年期间年复合增长率为 5.6%。根据 Credence Research 数据，全球热界面材料市场规模从 2015年 7.74 亿美元，预计将提高至 2022 年的 17.11 亿美元，2015-2022 年期间年复合增长率为 12.0%。

目前石墨导热材料主要应用在智能手机、平板电脑等消费电子上。我们估算每部手机、平板电脑、笔记本计算机、可穿戴设备分别使用合成石墨导热材料 0.022 ㎡、0.025 ㎡、0.088 ㎡、0.022 ㎡。假设智能手机、平板电脑、笔记本计算机、可穿戴设备全球出货量为 3239.28、408.75、1372.5、489.06 平方米，导热石墨材料每平米 150 元，石墨导热材料潜在市场规模为 82.64 亿元（暂未测算汽车电子、通讯设备等市场）。

1、智能手机

2017 年，全球智能手机市场出现首次下滑，出货量较 2016 年下降了 0.1%，但 IDC 预测全球智能手机的出货量将会在 2018 年出现回升，并在未来保持 2.8%左右的年复合增长率，预计 2022 年全球智能手机销量将有望达到 16.8 亿台。

整个智能手机行业呈现以下发展趋势：

1）更高的频率和性能，四核、八核将成为主流；

2）更大更清晰的屏幕，2K/4K 都将出现在手机屏幕上；

3）柔性屏，可弯曲；

4）更多内置无线设备，如 NFC、低频蓝牙、无线充电等。

中低端手机配置也不断提升，加大了对散热要求，我们预计未来高导热石墨膜在智能手机中的应用比例将进一步提升。

2、平板电脑

2011-2017 年全球平板电脑复合增长率为 14.65%，2017 年全球平板电脑出货量达到1.64 亿台，同比下降 6.5%，我们预计未来几年全球平板电脑出货量保持稳定。由于平板电脑是一种小型、方便携带的个人电脑，以触摸屏作为基本的输入设备，其内部空间狭小，因此使用导热石墨膜散热。


3、笔记本计算机

2017 年全球笔记本计算机出货量达到 1.56 亿台，预计散热石墨膜的主要使用对象超薄笔记本电脑出货量将从 2013 年的 2600 万台增至 2017 年的 5700 万台。苹果电脑轻薄是其主要特点，2015 年 3 月 10 日，苹果发布新款笔记本电脑 MacBook，采用全新设计的散热方式，在主板下方放置一整片高导热石墨膜，取代原有的风扇加硅胶。超薄笔记本电脑所使用的高导热石墨膜面积远大于手机，将成为高导热石墨膜行业新的增长点。


4、可穿戴设备

近年来，可穿戴设备蓬勃发展。以健康计步器为代表的各类智能手环、Oculus VR 为代表的虚拟现实设备、Apple Watch 为代表的智能手表等智能可穿戴设备的用途和出货量迅速增加。可穿戴设备包括基本腕带、基本手表、智能手表、织物、耳穿戴等，其芯片组、屏幕、电池都具有散热需求。根据 IDC 对全球可穿戴设备出货量市场份额预测到 2021年出货量达到 2.22 亿台，复合增速 18.38%。


5、汽车电子

随着纯电动汽车的发展，功率电子器件被大量使用在纯电动汽车产品上，同时伴随移动互联网的快速发展，汽车电子产品的散热将受到越来越多的重视。

6、5G 通信网络的建设

通信行业正处于由 4G 向 5G 的过渡期，4G 通讯基站建设逐步完成，5G 的建设需求尚未释放。根据国务院 2015 年 5 月颁布的《中国制造 2025》规划，全面突破第五代移动通信（5G）技术已经成为我国在新一历史时期高新技术领域的重要目标，并以华为为首的中国科技公司已在全球竞争中取得一定成果。预计在运营商 4G 乃至 5G 投资的拉动下，通信设备制造业将继续保持较快的增长速度，从而带动对导热材料等产品的持续需求。


行业呈垄断竞争格局


上游聚酰亚胺膜（PI 膜）市场集中度高


高导热石墨膜的主要原材料为聚酰亚胺，辅料为胶带、保护膜等，主要生产设备为炭化炉、模切机、压延机等设备。目前，全球主要的 PI 膜生产厂商占有 90%的市场份额，上游市场较集中。

由于 PI 膜也是技术壁垒较高的行业，因此产能主要由国际几大厂家所垄断，分别是美国杜邦、日本宇部兴产、日本钟渊化学和韩国 SKC 等，合计占据全球高达 90%的市场份额。国内也有部分厂家布局 PI 膜，并具有一定规模，但多数是用于低端市场，高端市场仍多数为国外企业垄断。


中游散热石墨行业呈垄断竞争

散热石墨主要生产厂商包括海外企业的日本松下、美国 Graftech 和日本 Kaneka，本土企业的中石科技、碳元科技、嘉兴中易碳素、博昊科技、新纶科技和深圳垒石。中石科技和碳元科技企业已经大规模生产，形成规模效应，是全球少数几家具有大规模生产高导热石墨膜能力的企业。高导热石墨膜行业正在经历从寡头垄断到垄断竞争的过程，少数大规模量产企业面临新增的小规模企业的价格竞争，毛利率水平明显下降。

下游客户为大型消费电子制造商，有较高的进入壁垒高导热石墨膜下游客户主要为大型消费类电子制造商如三星、苹果等。目前全球的手机制造生产体系成熟，大型手机厂商的供应商管理模式基本一致，即采取供应商认证与招投标结合的方式。各手机厂商根据自身品牌定位和质量控制要求，在重要配件环节，选取若干供应商认证成为合格供应商，每款新机型生产前，邀请合格供应商进行技术论证和投标，各供应商根据自身技术实力、产能规模、成本利润预期进行投标。


来源：摘自国盛证券