基礎材料| 盤點：5G市場，誰是最佳散熱材料？-基礎材料-康達科技集團

康達科技集團(Qanta Group)是全球領先的有機矽解決方案供應商之一,致力於提供個性化的有機矽解決方案。其擁有從金屬矽到特種有機矽材料的全方位產品供應鏈。主要業務為特用化學品技術及特殊SILICONE與複合材料相關應用製程技術材料開發、設計、銷售。目前已有18年以上歷史，與全球500強企業有合作銷售經驗，是一家集科研，開發，生產及銷售為一體的國家級高新技術企業，擁有國際化品質，技術和管理及提供一條龍Silicone材料應用整合。公司擁有廣泛的銷售和研發網絡，可提供有利於未來可持續發展的創新技術和基於市場需求的解決方案。主要經營產品產品包括單體、甲基矽油、乙烯基矽油、含氫矽油、RTV-2室溫灌注模具膠、人體模型膠、LED封裝膠、電源封裝膠、商標膠、胸墊膠、密封膠等。

傳統手機散熱材料以石墨片和導熱凝膠等TIM 材料（導熱介面材料）為主，石墨片存在導熱係數相對較低、厚度相對較大等問題。

目前，熱管和VC（均熱板）開始從電腦、伺服器等領域滲透到智慧手機終端，石墨烯材料也開始應用。相對而言，VC和石墨烯的導熱係數高、厚度低，是性能更佳的散熱材料。

石墨膜：散熱方案的主流材料

主流散熱材料，單手機用量為 3~6 片
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佈在二維平面並有效地轉移。

在水準方向上，石墨的導熱係數為300~1900W/（m〃K），而銅和鋁的導熱係數約為200~400W/（m〃K）。

在垂直方向上，石墨的導熱係數僅為5~20W/（m〃K）。因此，石墨具備良好的水準導熱、垂直阻熱效果。

同時，石墨的比熱容與鋁相當，約為銅的2倍，這意味著吸收同樣的熱量後，石墨溫度升高僅為銅的一半。

此外，石墨密度僅為0.7~2.1g/cm3，原低於銅的8.96g/cm3和鋁的2.7g/cm3，因此可以做到輕量化，能夠平滑粘附在任何平面和彎曲的表面。

基於高導熱係數、高比熱容和低密度等性能優勢，石墨自2009年開始批量應用於消費電子產品，2011年開始大規模應用于智慧手機，目前已經取代傳統金屬，成為消費電子領域主流的散熱材料。

理論上，石墨膜越薄，導熱係數越高。早期石墨膜厚度主要介於20~50µm之間，其水準軸的導熱係數介於 300~1,500W/(m〃K)。
隨著技術改善，石墨膜的加工工藝更加成熟，目前最薄可到 0.01mm，其水準軸的導熱效率也高達1,900W/(m〃K)。

然而，石墨散熱片並不是越薄越好，關鍵是要將功率器件和散熱器之間的縫隙填滿。因此，不同應用場景下使用的石墨散熱膜各有不同。
主流的散熱膜有天然石墨散熱膜、人工合成石墨散熱膜和納米碳散熱膜三種。

（1）天然石墨膜：完全由天然石墨製成，在真空條件下不會發生脫氣現象，在400℃以上的溫度也可繼續使用，最低能做到 0.1mm 左右，主要應用在資料中心、基站和充電站等。
（2）人工石墨散熱膜：由聚醯亞胺（PI 膜）經過碳化和石墨化製成，是當前最薄的散熱膜材料，最薄可做到 0.01mm，廣泛應用於手機、電腦等智慧終端機產品。
（3）納米碳散熱膜：由納米碳（石墨同素異構體）製成，最薄可做到0.03mm，散熱功率可高達 1000~6000。由於納米碳散熱膜加工工序簡單，只需要開模和沖切，成本低售價也低。

智慧手機中主要使用人工合成石墨膜，用量視手機性能和要求而定，大概在3~6 片，使用到的部件包括鏡頭、CPU、OLED 顯示幕、WiFi 天線、無線充和電池等。

其中CPU對散熱的性能要求最高，其次是無線充，再次是鏡頭和電池，最後是顯示幕和 WiFi 天線。

目前，高導熱石墨膜的價格約為 0.2~0.3 美金/片。初步估算，單機石墨膜價值量為 1~2 美金。未來，隨著智慧手機更多創新型的電子化設計，單機石墨膜價值量有望進一步提升。

行業競爭激烈，價格持續走低

目前導熱石墨膜行業主要參與者為日本松下、美國Graftech、日本 Kaneka、碳元科技、中石科技和飛榮達等國內外企業。

日本松下和美國 Graftech 進入該領域較早，技術較為成熟，是先行者。國內碳元科技、中石科技和飛榮達等技術成熟且相對領先，並且成功進入三星、華為等主要手機生產商的供應鏈體系。

由於行業進入門檻相對較低，眾多廠商參與進來，導致價格競爭激烈，產品價格持續走低。根據碳元科技和中石科技招股說明書等公告披露，2014 年以來，單層和多層高導熱石墨膜價格持續下滑，已經從2014年400元/m2下降至2017年的180元/㎡左右。