導(dǎo)熱材料行業(yè)市場(chǎng)分析

導(dǎo)熱材料行業(yè)市場(chǎng)分析導(dǎo)熱材料市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，未來可期熱管理是“后摩爾”時(shí)代電子技術(shù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)之一熱物理定律的限制和產(chǎn)品熱失效機(jī)制特征使得熱管理正變得日益重要。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，受電子器件自身效率的限制，輸入電子器件的近80%電功率耗散會(huì)變成廢熱。美國(guó)空軍航空電子整體研究項(xiàng)目的研究結(jié)果表明，55%的器件失效是由溫度因素導(dǎo)致的。通過熱管理，可確保高功率系統(tǒng)或設(shè)備有效地控制和管理產(chǎn)生的熱量，以確保系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)保持在可接受的溫度水平，最終保障系統(tǒng)的可靠性、性能和壽命。電子產(chǎn)品內(nèi)部工作產(chǎn)生的熱量主要通過均熱（橫向傳遞）和導(dǎo)熱（縱向傳遞）傳遞至外部。均熱是指熱量會(huì)自動(dòng)從高溫區(qū)域流向低溫區(qū)域，直到整個(gè)物體的溫度達(dá)到均勻狀態(tài)；兩個(gè)溫度不同的物體接觸時(shí)，高溫物體會(huì)向低溫物體傳遞熱量，直到兩者溫度達(dá)到平衡狀態(tài)。均熱主要關(guān)注物體內(nèi)部的熱量分布，而導(dǎo)熱更多地關(guān)注物體之間的熱量傳遞。導(dǎo)熱材料主要提升熱傳導(dǎo)中的導(dǎo)熱和均熱效率。元器件沿其材料表面的兩個(gè)方向的均勻?qū)嵝阅芡ǔＳ邢?，所以需要使用水平方向上具有較高導(dǎo)熱率的材料將局部高溫向四周擴(kuò)散。而不同元器件之間，由于界面之間直接接觸存在凹凸不平的空隙，會(huì)產(chǎn)生熱阻（空氣的導(dǎo)熱效率非常低），因此需要使用導(dǎo)熱界面材料填充空隙，以便于熱量更快地在不同界面間傳導(dǎo)。導(dǎo)熱材料分類繁多，不同的導(dǎo)熱材料有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。目前廣泛應(yīng)用的導(dǎo)熱材料有合成石墨材料、均熱板（VC）、導(dǎo)熱填隙材料、導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱硅脂、相變材料等。其中合成石墨類主要是用于均熱；導(dǎo)熱填隙材料、導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱硅脂和相變材料主要用作提升導(dǎo)熱能力；VC可以同時(shí)起到均熱和導(dǎo)熱作用。導(dǎo)熱材料行業(yè)具有較高的技術(shù)和供應(yīng)商認(rèn)證壁壘。由于導(dǎo)熱材料的工作空間主要集中在凹凸不平的縫隙中，需要具有一定的可塑性和柔軟性，所以上游所涉及的原材料主要集中在高分子樹脂、硅膠塊、金屬材料及布料等。下游方面，導(dǎo)熱材料通常需要與一些器件結(jié)合，二次開發(fā)形成導(dǎo)熱器件并最終應(yīng)用于消費(fèi)電池、通信基站、動(dòng)力電池等領(lǐng)域。由于導(dǎo)熱材料在終端的中的成本占比并不高，但其扮演的角色非常重要，因而供應(yīng)商業(yè)績(jī)穩(wěn)定性好、獲利能力穩(wěn)定。算力需求提升，導(dǎo)熱材料需求有望放量最先進(jìn)的NLP模型中參數(shù)的數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。近年來，自然語言處理（NLP）中的基于Transformer的語言模型借助于大規(guī)模計(jì)算、海量數(shù)據(jù)以及先進(jìn)的算法和軟件取得快速進(jìn)展。擁有大量參數(shù)、更多數(shù)據(jù)和更長(zhǎng)訓(xùn)練時(shí)間的語言模型可以獲得更加豐富、更加細(xì)致的語言理解能力。因此，從2018年開始，NLP模型參數(shù)以每年近乎一個(gè)數(shù)量級(jí)的速度在增長(zhǎng)。AI大模型的持續(xù)推出帶動(dòng)算力需求放量。ChatGPT-3模型版本擁有1750億個(gè)參數(shù)，而此前的GPT-2只有1.5億個(gè)參數(shù)。由于參數(shù)數(shù)量的增加，ChatGPT-3的訓(xùn)練時(shí)間和算力需求也大幅增加。為了訓(xùn)練GPT-3模型，OpenAI需要使用超過285,000個(gè)CPU核心和10,000多個(gè)GPU。訓(xùn)練ChatGPT-3模型的總計(jì)算量大約相當(dāng)于在普通筆記本電腦上運(yùn)行175億年的計(jì)算量，大約是GPT-2的數(shù)百倍（數(shù)據(jù)源自O(shè)penAI官網(wǎng)）。而且，在推理過程中，ChatGPT也需要大量的算力來生成連貫、準(zhǔn)確的文本。以中國(guó)近年算力規(guī)模看，2016-2021年算力規(guī)模CAGR為47%（數(shù)據(jù)源自中國(guó)信通院）。隨著AI大模型等對(duì)參數(shù)需求大幅提升，全球?qū)τ谒懔Φ男枨箢A(yù)計(jì)將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增加。面對(duì)算力缺口，Chiplet或成AI芯片“破局”之路。ChatGPT等AI應(yīng)用蓬勃發(fā)展，對(duì)上游AI芯片算力提出了更高的要求，頭部廠商通過不斷提升制程工藝和擴(kuò)大芯片面積推出更高算力的芯片產(chǎn)品。然而在后摩爾時(shí)代，制程升級(jí)和芯片面積擴(kuò)大帶來的經(jīng)濟(jì)效益銳減，架構(gòu)創(chuàng)新如Chiplet或?qū)⒊蔀樘嵘酒懔Φ闹匾緩?。Chiplet技術(shù)除了成本和良率端的優(yōu)勢(shì)，還能夠在最大程度上提升芯片的算力以滿足不同應(yīng)用的需求。Chiplet技術(shù)是提升芯片集成度的全新方法。Chiplet指的是將芯片的不同芯粒分開制備后再通過互聯(lián)封裝形成一個(gè)完整芯片。Chiplet較小的硅片面積不太容易產(chǎn)生制造缺陷，因此可以避免大算力芯片良率太低的問題。芯?？梢圆捎貌煌に囘M(jìn)行分離制造，可以顯著降低成本。此外，Chiplet技術(shù)帶來高速的DietoDie互連，使得芯片設(shè)計(jì)廠商得以將多顆計(jì)算芯粒集成在一顆芯片中，以實(shí)現(xiàn)算力的大幅提升。芯片算力提升對(duì)導(dǎo)熱材料的要求不斷提升。Chiplet技術(shù)的核心思路在于盡可能多在物理距離短的范圍內(nèi)堆疊大量芯片，以使得芯片間的信息傳輸速度足夠快。隨著更多芯片的堆疊，不斷提高封裝密度已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。隨著封裝密度的提高，單位電路的功率也不斷増大以減小電路延遲，提高運(yùn)行速度；同時(shí)，芯片和封裝模組的熱通量也不斷増大，顯著提高導(dǎo)熱材料需求。全球Chiplet市場(chǎng)增長(zhǎng)強(qiáng)勢(shì)。隨著下游人工智能（AI）、虛擬現(xiàn)實(shí)（MR）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的不斷發(fā)展，高算力的要求成為的未來趨勢(shì)，Chiplet技術(shù)或成為未來的主流芯片制造方案。據(jù)Omida測(cè)算，全球Chiplet市場(chǎng)規(guī)模將從2018年的6.45億美元逐步攀升至2024年的24億美元，CAGR為44.2%。近年，全球頭部導(dǎo)體公司都已經(jīng)開始布局Chiplet，已經(jīng)有商業(yè)化設(shè)備公布。數(shù)據(jù)中心的算力需求與日俱增，導(dǎo)熱材料需求會(huì)提升。根據(jù)中國(guó)信通院發(fā)布的《中國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀白皮書》，2021年，散熱的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗的43%，提高散熱能力最為緊迫。隨著AI帶動(dòng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜功率將越來越大，疊加數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)的增多，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)熱材料需求有望快速增長(zhǎng)。5G通信基站相比于4G基站功耗更大，對(duì)于熱管理的要求更高。根據(jù)廣州4G/5G基站功耗的實(shí)際測(cè)試結(jié)果，5G基站的有源天線單元（ActiveAntennaUnit，AAU）或遠(yuǎn)端射頻單元（RadioRemoteUnit，RRU）的能耗相比于4G基站高出3-5倍，基帶處理單元（BaseBandUnit，BUU）的功耗也比4G基站高出30%-50%。綜合來看，5G基站能耗大約為4G基站的3-4倍。能耗的提升對(duì)導(dǎo)熱材料提出更高要求，因此5G基站中多采用高效導(dǎo)熱的TIM材料以應(yīng)對(duì)高能耗帶來的高熱負(fù)載。未來5G全球建設(shè)會(huì)為導(dǎo)熱材料帶來新增量。截止2022年12月，我國(guó)完成的5G基站數(shù)超過230萬個(gè)，占全球基站的超過60%。當(dāng)前我國(guó)的萬人人均5G基站數(shù)已經(jīng)達(dá)到了16.3個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于全球平均水平。伴隨著未來全球的5G基站逐步建設(shè)，對(duì)導(dǎo)熱材料的需求預(yù)計(jì)將持續(xù)存在。消費(fèi)電子在實(shí)現(xiàn)智能化的同時(shí)逐步向輕薄化、高性能和多功能方向發(fā)展。隨著集成電路芯片和電子元器件體積不斷縮小，手機(jī)機(jī)身厚度越來越薄，但由于功能件數(shù)量增多，手機(jī)功率密度和發(fā)熱量快速增加。此外，無線充電和快充技術(shù)的普及也加大了散熱的需求和難度。簡(jiǎn)而言之，電子產(chǎn)品的性能越來越強(qiáng)大，而集成度和組裝密度不斷提高，導(dǎo)致其工作功耗和發(fā)熱量的急劇增大，提高散熱需求。新能源車產(chǎn)銷量不斷提升，帶動(dòng)導(dǎo)熱材料需求。2017-2022年我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量迅速攀升。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)披露，2022年國(guó)內(nèi)新能源汽車銷量為688.7萬輛，同比增加96%，產(chǎn)量為705.8萬輛，同比增加99%。由于新能源車單車導(dǎo)熱材料的價(jià)值高于傳統(tǒng)燃油車，新能源車滲透率的上升將帶動(dòng)導(dǎo)熱材料的需求上漲。預(yù)計(jì)2030年全球?qū)岵牧鲜袌?chǎng)規(guī)模達(dá)到361億元（1）AI算力缺口加速數(shù)據(jù)中心建設(shè)，料將帶動(dòng)導(dǎo)熱材料的需求。數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，需要使用高效的散熱系統(tǒng)來保證其正常運(yùn)行。假設(shè)單位耗電量下的數(shù)據(jù)中心與個(gè)人電腦（PC）中的導(dǎo)熱材料價(jià)值量相似，則數(shù)據(jù)中心導(dǎo)熱材料價(jià)值量約為14萬元/架。未來隨著AI等領(lǐng)域的發(fā)展將會(huì)持續(xù)刺激數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，進(jìn)而推動(dòng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)，因此我們預(yù)計(jì)未來數(shù)據(jù)中心新建數(shù)量仍能維持雙位數(shù)增長(zhǎng)，2023-2025年對(duì)應(yīng)導(dǎo)熱材料市場(chǎng)規(guī)模為4.1、5.5、7.1億元。（2）5G基站的持續(xù)建設(shè)會(huì)為導(dǎo)熱材料的增長(zhǎng)帶來持續(xù)的需求。目前我國(guó)的5G建設(shè)速度較快，居于全球領(lǐng)先地位。根據(jù)工信部《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》及《通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2022年每萬人擁有5G基站數(shù)為16.4，距離2025年每萬人擁有5G基站數(shù)達(dá)到26個(gè)的目標(biāo)存在一定差距，因此未來預(yù)計(jì)我國(guó)還需追加建設(shè)大量5G基站。同時(shí)未來全球5G基站的建設(shè)會(huì)提升導(dǎo)熱材料的需求。根據(jù)工信部《通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》披露的我國(guó)歷年基站新建設(shè)數(shù)量以及其中提及的全球約60%5G基站分布于我國(guó)，我們預(yù)測(cè)2023-2025年全球5G基站建設(shè)數(shù)量分別為185、213、223萬座。根據(jù)我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)電氣電子工業(yè)同業(yè)公會(huì)調(diào)研結(jié)果，5G基站散熱材料價(jià)值量約為2000元/臺(tái)，對(duì)應(yīng)基站導(dǎo)熱材料全球市場(chǎng)規(guī)模為37、43、45億元。（3）消費(fèi)電子技術(shù)迭代、性能提升帶動(dòng)高端導(dǎo)熱材料需求及單機(jī)導(dǎo)熱材料價(jià)格上升?？紤]到5G在手機(jī)領(lǐng)域的滲透率已經(jīng)接近50%，后續(xù)滲透率提升速度或會(huì)逐步放緩，我們預(yù)計(jì)2023-2025年，5G手機(jī)的滲透率為54.4%/59.4%/64.4%。由于5G手機(jī)會(huì)帶來更大的發(fā)熱量，對(duì)于熱管理提出更高的要求，帶動(dòng)單機(jī)所需要的導(dǎo)熱材料價(jià)值不斷上升。我們預(yù)計(jì)智能手機(jī)中石墨烯膜和VC等高端導(dǎo)熱材料的滲透率將不斷上升，我們假設(shè)VC、石墨烯膜滲透率為25%/30%/35%和10%/15%/20%；PC中的VC滲透率為2.0%/3.0%/4.0%。此外，我們認(rèn)為隨著熱管、石墨烯的散熱材料技術(shù)成熟度的不斷提升，平均單機(jī)價(jià)值量會(huì)逐步下降。綜合考慮下，我們預(yù)測(cè)2023/24/25年消費(fèi)電子導(dǎo)熱材料市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到135、143、152億。（4）新能源汽車滲透率上升，帶動(dòng)汽車導(dǎo)熱材料市場(chǎng)規(guī)模的提升。當(dāng)前汽車導(dǎo)熱材料市場(chǎng)規(guī)模的提升來源于新能源汽車滲透率的上升?；谖覀冋{(diào)研，我們對(duì)新能源汽車中動(dòng)力電池、電機(jī)/電控以及燃油車ECM系統(tǒng)中的導(dǎo)熱材料的單車需求用量做出如下假設(shè)。根據(jù)中信證券研究部新能源汽車行業(yè)電驅(qū)動(dòng)行業(yè)系列專題《聚焦3000億市場(chǎng)，技術(shù)迭代推動(dòng)降本增效》（外發(fā)日期：2023年03月08日），我們預(yù)計(jì)2023-2025年全球新能源車滲透率為16.7%/20.7%/24.7%。在此基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)汽車導(dǎo)熱材料的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到46/55/64億元。導(dǎo)熱材料趨于復(fù)合化使用芯片的導(dǎo)熱材料芯片中的導(dǎo)熱材料主要包括芯片內(nèi)部導(dǎo)熱材料和芯片外部熱管理兩部分。內(nèi)部和外部區(qū)別主要在于導(dǎo)熱材料是否封裝在芯片內(nèi)部。芯片的內(nèi)部導(dǎo)熱材料主要包括封裝基板、底填材料和TIM材料。芯片外部的導(dǎo)熱材料則根據(jù)使用不同芯片的設(shè)備而有所不同，一般以被動(dòng)散熱為主的智能手機(jī)和平板電腦中以石墨系材料（主要為合成石墨膜）和VC為主，配備主動(dòng)散熱組件（風(fēng)冷、水冷器件）的PC和服務(wù)器等則以熱管、VC為主。芯片內(nèi)部的基板除了連接電路外，還起到導(dǎo)熱的作用，導(dǎo)熱效率可通過基板材料和連接方式提升?；迨且粋€(gè)“金屬導(dǎo)電層-絕緣層-金屬導(dǎo)電層”的三明治結(jié)構(gòu)，上下兩層金屬導(dǎo)電層分別用于芯片和底板的互連。實(shí)際芯片封裝使用的基板必須同時(shí)具備導(dǎo)電部分和絕緣部分，通常為陶瓷材料和底板材料復(fù)合而成。陶瓷材料主要用作基板中的絕緣層，金屬材料主要用作金屬導(dǎo)電層底板。目前工藝經(jīng)過多次迭代，基板材料及結(jié)構(gòu)已經(jīng)較為復(fù)雜。芯片內(nèi)部的導(dǎo)熱材料分為頂部連接和底部連接部分。芯片底部需要與基板相連接，頂部需要與封裝殼相連接。在整個(gè)芯片封裝過程中，這些縫隙位置出現(xiàn)的空氣都可能會(huì)導(dǎo)致傳熱性能的急劇下降，因此頂部和底部都需要合適的TIM材料以滿足芯片-封裝蓋和芯片基板-PCB板的兩部分傳熱需求。底部連接材料目前以環(huán)氧樹脂基材料為主。底部填充材料一般為了填充芯片和基板連接的焊球間的縫隙（芯片用焊球與基板相連）。在其它各類TIM材料中，硅樹脂是主流的基體，在芯片的底部填充用的底部填充膠中，主流工藝為二氧化硅填充的環(huán)氧樹脂。選用環(huán)氧樹脂基填充膠的原因主要是環(huán)氧樹脂的熱固性，生產(chǎn)過程方便。常用的頂部連接材料為硅脂和無機(jī)相變金屬材料（銦居多）。頂部導(dǎo)熱一般是為了填充芯片與封裝所用的封裝外殼之間的空隙部分。芯片中所使用的灌封膠和頂部包封膠包括聚氨酯、環(huán)氧樹脂和硅橡膠或凝膠等。目前芯片中所使用的頂部填充大多數(shù)為硅脂。硅脂的優(yōu)點(diǎn)在于使用簡(jiǎn)便，只要將其涂膜在裸芯片的頂部，并且安置上封裝外殼即可。目前，在一些高端PC的CPU中也有使用無機(jī)相變材料作為頂部連接材料。芯片外部的導(dǎo)熱材料主要為均熱材料和TIM材料，不同用途的芯片所采用的散熱途徑各不相同。產(chǎn)熱量較大的設(shè)備多采用被動(dòng)傳熱+主動(dòng)散熱的模式，所使用的均熱材料主要為熱管、均熱板，TIM材料一般選用硅脂或相變金屬。產(chǎn)熱量較小的設(shè)備一般不配備主動(dòng)散熱裝置，所使用的均熱材料多為石墨系材料與均熱板，TIM材料一般選用硅脂或硅膠片。消費(fèi)電子熱管理所涉及的導(dǎo)熱材料智能手機(jī)、平板電腦等無主動(dòng)散熱的設(shè)備中，多使用石墨系材料/均熱板+硅脂/硅膠片的組合。目前大部分的主流安卓智能手機(jī)和平板中使用均熱板作為散熱元件，均熱板和芯片元件中的空隙用硅脂填充。蘋果公司的手機(jī)和平板產(chǎn)品由于軟硬件構(gòu)架適配性較高，目前最新產(chǎn)品仍舊使用合成石膜+硅脂作為芯片外導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，尚未使用均熱板。PC、服務(wù)器、計(jì)算中心和基站等能耗較大需要進(jìn)行主動(dòng)散熱的設(shè)備中，熱管+硅脂是首選的芯片外導(dǎo)熱材料。由于這些設(shè)備的性能要求較高，往往配備了風(fēng)冷/水冷等散熱模塊，均熱/導(dǎo)熱段的主要作用是將熱傳導(dǎo)至散熱模塊處，由熱風(fēng)/熱水將熱量帶出。因此5G基站需要導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)需要接近10W/m.K，計(jì)算中心和基站則可能更高。在這樣的需求驅(qū)動(dòng)下，大部分需要主動(dòng)散熱的設(shè)備都選擇熱管實(shí)現(xiàn)熱量的定向傳導(dǎo)，并以硅脂填充縫隙。少部分高端PC和最新型的基站也有選用VC/相變金屬作為導(dǎo)熱材料。汽車電池?zé)峁芾硭婕暗膶?dǎo)熱材料電池系統(tǒng)中的導(dǎo)熱材料主要為聚氨酯導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠。動(dòng)力電池行業(yè)所選的導(dǎo)熱膠不僅需要導(dǎo)熱性能符合需求，還需要對(duì)再粘接性能、輕量化、低成本甚至揮發(fā)性等方面進(jìn)行綜合考量，因此其導(dǎo)熱性能往往維持在1.2-2.0W/m.K范圍內(nèi)。電池廠商在導(dǎo)熱膠需求量大且不斷降本的趨勢(shì)下，無法選擇高導(dǎo)熱（>3.0W/m.K）的有機(jī)硅產(chǎn)品，因此粘接強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)成本具有優(yōu)勢(shì)的聚氨酯導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠成為了眾多電池廠的選擇。導(dǎo)熱硅膠為片狀固體，一般用于發(fā)熱量較小的電子零件和芯片表面，也廣泛用于動(dòng)力電池組。導(dǎo)熱硅膠可涂覆于各種電子產(chǎn)品，電器設(shè)備中的發(fā)熱體與散熱設(shè)施（散熱片、散熱條、殼體等）之間的接觸面，起傳熱媒介作用和防潮、防塵、防腐蝕、防震等性能。目前的導(dǎo)熱硅膠的增量主要是在動(dòng)力電池的電芯中，用于連接電池組。下游產(chǎn)品發(fā)展驅(qū)動(dòng)導(dǎo)熱材料技術(shù)更迭石墨膜系均熱材料的機(jī)遇及挑戰(zhàn)石墨膜系均熱材料是被廣泛使用的均熱材料，現(xiàn)存的石墨膜系均熱材料主要包括天然石墨膜、合成石墨膜和石墨烯。石墨可以被作為均熱材料是由其獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)決定。層片結(jié)構(gòu)帶來的極高的橫向?qū)崮芰?，能夠迅速讓點(diǎn)熱源釋放出的熱量沿著碳原子層傳導(dǎo)，達(dá)到使熱量均勻分布在整個(gè)平面上的目的。由于膜的尺寸可以自由裁剪，較為靈活。天然石墨膜是成本較低的常用均熱材料。天然石墨膜是第一種“石墨系均熱材料”，也是最早被使用的均熱材料。天然石墨膜是將高碳鱗片石墨經(jīng)過化學(xué)處理、高溫膨脹軋制而成。由于天然石墨所用的原材料成本極低，所以成本上優(yōu)于合成石墨等材料。我國(guó)天然石墨存量豐富，天然石墨技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)顯著。截止2020年末，我國(guó)探明天然石墨儲(chǔ)量約7000萬噸，為世界第二，僅次于土耳其的9000萬噸。且我國(guó)天然石墨產(chǎn)地主要分布在黑龍江、四川和山東等地，石墨類型多為鱗片狀晶質(zhì)石墨，具有易開采、易選等特點(diǎn)，使用價(jià)值大。天然石墨主要通過開采石墨礦獲得，所以不存在斷供等風(fēng)險(xiǎn)。中國(guó)石墨深加工技術(shù)走在世界前列，高溫提純、石墨烯生產(chǎn)等加工產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)具有優(yōu)勢(shì)。天然石墨的主要問題在于結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)缺陷且橫向?qū)崮芰ο啾热嗽觳牧喜粔蛲怀觥Ｓ捎谔烊皇翘烊划a(chǎn)品，相比于合成石墨或石墨烯膜，片層容易出現(xiàn)缺陷，從而可能影響局部均熱性能。其次，盡管天然石墨的橫向?qū)崮芰σ呀?jīng)遠(yuǎn)強(qiáng)過絕大部分材料，但對(duì)比通過化學(xué)合成方法提升結(jié)構(gòu)完整度的人造石墨和石墨烯，性能上仍處于劣勢(shì)。由于導(dǎo)熱性不好，天然石墨主要應(yīng)用于低端領(lǐng)域。合成石墨膜是工藝最為成熟的主流石墨類均熱材料。為了解決天然石墨的厚度和縱向?qū)岬膯栴}，合成石墨應(yīng)運(yùn)而生。合成石墨是人工合成的超厚型或多層復(fù)合的石墨散熱膜。依托于石墨片層的高導(dǎo)熱系數(shù)，通過增加厚度或設(shè)計(jì)多層結(jié)構(gòu)疊合，提高整體或者局部厚度，大幅度加大熱量傳遞方向的熱通量，具有縱向?qū)嵝詮?qiáng)、易于加工等特性，能夠滿足電子產(chǎn)品的需求，目前合成石墨正在逐漸替代天然石墨均熱材料。合成石墨膜生產(chǎn)流程工藝主要由碳化、石墨化、壓延和模切構(gòu)成?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)各企業(yè)石墨膜的基本工藝路線基本相同，均采用聚酰亞胺（PI）膜作為原材料。由于合成石墨膜對(duì)于石墨化程度要求較高，通常溫度要求在3000攝氏度以上。隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品功耗的增加，高導(dǎo)熱石墨膜逐漸由傳統(tǒng)單層或薄的石墨膜向復(fù)合型或超厚型石墨膜發(fā)展。PI膜燒制成高導(dǎo)熱石墨膜的關(guān)鍵特性為導(dǎo)熱性。單層或薄的石墨膜受制于其本身的結(jié)構(gòu)和尺寸，導(dǎo)熱性能有一定的上限，因此在一些需要更高導(dǎo)熱性能的應(yīng)用場(chǎng)合，需要更厚的多層石墨膜來實(shí)現(xiàn)，多層石墨膜的市場(chǎng)占比也是在逐步上升。其次，厚型石墨膜的厚度和多層薄層的石墨膜厚度一致，但單層厚型石墨可減少粘的層數(shù)，增強(qiáng)熱通量實(shí)現(xiàn)更好的導(dǎo)熱性能。厚型石墨膜加工難度較大。厚度也直接影響薄膜性能，厚度越大，薄膜的石墨化程度越低，性能也越差，石墨膜本身的物理性能限制了石墨厚度。目前，有關(guān)研究（《聚酰亞胺基石墨膜材料研究進(jìn)展》（蔡云飛，陳子豪，張騰飛等））發(fā)現(xiàn)預(yù)拉伸、調(diào)整石墨膜燒結(jié)中的加熱溫度速率和對(duì)PI膜改性是提高薄膜石墨化性能的有效手段，可用于厚石墨膜的制備。目前，厚型石墨做到100μm以上就具有一定挑戰(zhàn)性。石墨烯是新型均熱材料，具有最強(qiáng)的橫向?qū)嵝院腿嵝?，?yīng)用前景廣闊。石墨烯是指單層的碳原子層，其理論導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，是迄今為止導(dǎo)熱系數(shù)最高的物質(zhì)之一。隨著手機(jī)性能的不斷增強(qiáng)，越來越高的均熱需求帶動(dòng)了石墨烯膜的使用。除了強(qiáng)導(dǎo)熱性外，石墨烯膜的柔性也是其重要性能指標(biāo)。天然石墨和合成石墨都具有較高的剛度，無法實(shí)現(xiàn)折疊過程。目前三星、華為等廠商推出的折疊屏手機(jī)幾乎都選用石墨烯導(dǎo)熱膜為其核心均熱組件。石墨烯制造工藝包括機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法（CVD）、外延生長(zhǎng)法與氧化還原法?，F(xiàn)階段，石墨烯散熱膜的工業(yè)化制備主要基于氧化還原法和CVD法。石墨烯氧化還原法主要材料為天然石墨，而CVD法制備石墨烯涉及的材料包括含碳?xì)怏w與銅箔。CVD法生產(chǎn)石墨烯所需要的CVD設(shè)備目前已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈材料、設(shè)備與制造等多環(huán)節(jié)已較為成熟。石墨烯膜的生產(chǎn)工藝具有差異性，國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一批具有石墨烯膜供貨能力的廠商。目前，國(guó)內(nèi)具有石墨烯膜生產(chǎn)能力的廠商包括中石科技、富烯科技、深瑞墨烯（貝特瑞子公司）、斯迪克等。超薄熱管及均熱板是未來趨勢(shì)熱管是一種具有快速均溫特性的特殊組件，由外部的空心金屬管和內(nèi)部的可相變液體組成。熱管的工作原理是借由空心金屬管腔內(nèi)持續(xù)循環(huán)的液汽二相變化過程使管體表面快速均溫。熱管最早期運(yùn)用于航天領(lǐng)域，現(xiàn)早已普及運(yùn)用于各式熱交換器、冷卻器等，擔(dān)任起快速熱傳導(dǎo)的角色，是現(xiàn)今電子產(chǎn)品散熱裝置中最普遍高效的導(dǎo)熱元件。熱管的形狀一般較為細(xì)長(zhǎng)，均熱的同時(shí)也起到將熱量沿管傳導(dǎo)到散熱組件附近的作用。熱管設(shè)計(jì)靈活，是個(gè)人電腦（PC）均熱的首選組件，智能手機(jī)中也有少部分使用。由于PC是通過主板/CPU/顯卡/內(nèi)存等多個(gè)組件組合而成，內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且不同廠商的設(shè)計(jì)模式多樣性較高。因此目前市面上絕大部分的PC使用的都是可以靈活排布的熱管。目前智能手機(jī)中也有部分使用熱管，由于厚度要遠(yuǎn)低于PC中的熱管，智能手機(jī)中的熱管一般稱為超薄熱管。均熱板（VC）屬于高端均熱器件，主要應(yīng)用場(chǎng)景為厚度或重量敏感設(shè)備。均熱板通常由外層的銅和內(nèi)部的可發(fā)生相變的冷凝液組成，結(jié)構(gòu)和均熱原理上與熱管較為相似，主要的區(qū)別在于均熱板呈現(xiàn)出二維的“板”狀。透過傳導(dǎo)、蒸發(fā)、對(duì)流、凝固四個(gè)步驟，將點(diǎn)熱源釋放的熱量均勻分布在整個(gè)平面上。VC單板就能達(dá)到整個(gè)平面均熱的效果，效果相比石墨系材料更強(qiáng)，且VC相比熱管質(zhì)量更加輕薄，更適用于手機(jī)。因此在高性能發(fā)熱量較大的手機(jī)上具有天然的優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用。除了手機(jī)外，目前也有少部分高端筆記本電腦采用均熱板工藝。VC厚度降低是發(fā)展趨勢(shì)。相比于厚重的熱管，均熱板的重要優(yōu)點(diǎn)之一就是輕薄。早期PC和智能機(jī)中使用的均熱板厚度一般在2-5mm甚至更厚，厚度低于2mm的均熱板就被稱為超薄均熱板。為了進(jìn)一步降低重量，均熱板主流廠商不斷研發(fā)，目前厚度已經(jīng)達(dá)到0.5mm以下。發(fā)布于2022年SamsungS22手機(jī)已經(jīng)開始使用0.4mm的均熱板。TIM材料組分多元化發(fā)展TIM一般由基體材料和填充物兩部分組成?；闹饕糜诒ＷCTIM能盡可能遍及所有有空氣縫隙的位置，主要選用具有一定流動(dòng)性的高分子聚合物，例如：硅油、聚烯烴、丙烯酸樹脂，石蠟油等。填充物則選用各類高導(dǎo)熱系數(shù)的材料，如：ZnO、Ag、AlNl、Al、Fe、碳納米管等，主要起到的是增加傳熱效率的作用。提高導(dǎo)熱率主要可通過改變添加的粉體材料實(shí)現(xiàn)。對(duì)導(dǎo)熱高分子材料來說，提高材料的導(dǎo)熱性能是關(guān)鍵。目前，生產(chǎn)導(dǎo)熱高分子材料最簡(jiǎn)單有效的辦法是添加導(dǎo)熱填料，此方法能夠有效提高導(dǎo)熱高分子材料的熱導(dǎo)率，且工藝簡(jiǎn)單，利于工業(yè)化生產(chǎn)。減小粉體尺寸提高填充率從而提升導(dǎo)熱性能。增加導(dǎo)熱功能填料在樹脂基體中的填充量仍然是提高導(dǎo)熱性的有效手段，但不科學(xué)地增加填充比例會(huì)破壞復(fù)合材料的流變性能和機(jī)械性能，而合理的粒徑匹配填充方法可以在一定的顆粒體積填充分?jǐn)?shù)下沿傳熱方向形成更多的導(dǎo)熱路徑，對(duì)提高導(dǎo)熱性能有很大的幫助。導(dǎo)熱功能粒子的混雜填充更能提升TIM材料的導(dǎo)熱效率。不同粒徑填料混合填充效果必然優(yōu)于單一粒徑填充。而在不同粒徑配比下，復(fù)合材料的粘度和導(dǎo)熱系數(shù)隨兩個(gè)填料相對(duì)含量的變化情況也是不同的。采用粒徑大小不同的粒子混合填充可以提高填充量，小粒子填充大粒子形成的空隙，大小粒徑緊密堆積，形成更加良好的導(dǎo)熱通路。高導(dǎo)熱、低遷移的導(dǎo)熱界面材料將是未來趨勢(shì)。絕大多數(shù)TIM材料都是采用有機(jī)硅樹脂體系，因?yàn)橛袡C(jī)硅聚合物具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，另外它的物理特性隨溫度變化不明顯，例如粘度，模量等。但是有機(jī)硅油存在氣相和液相遷移等潛在問題，通過氣態(tài)揮發(fā)或液態(tài)溢出，TIM材料的性能會(huì)大幅下降乃至失效，導(dǎo)致元器件受到一定程度的負(fù)面影響。導(dǎo)熱相變材料復(fù)合化提升性能導(dǎo)熱相變材料主要用于要求熱阻小、熱傳導(dǎo)效率高的高性能器件，具有高安全性。導(dǎo)熱相變材料主要是利用其相變過程進(jìn)行導(dǎo)熱。當(dāng)溫度達(dá)到相變點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)熱相材料會(huì)發(fā)生相變，由固態(tài)變?yōu)榱鲃?dòng)態(tài)，在壓力效果下流進(jìn)并填充發(fā)熱體和散熱器之間的不規(guī)則空隙，擠走空氣，降低接觸面熱阻。同時(shí)相變過程能夠?qū)崃课?，起到控溫的效果。?dǎo)熱相變材料一般在室溫下具有天然黏性，無需黏合膠粘，液化后熱阻降低，能夠極大提升電子元件的安全性與可靠性。導(dǎo)熱相變材料主要有有機(jī)相變材料（例如石蠟、脂肪醇等）和無機(jī)相變材料（例如低熔點(diǎn)金屬等）兩類。有機(jī)相變材料具有化學(xué)穩(wěn)定性好、相變熱大等特點(diǎn)，但導(dǎo)熱性較差，常與高導(dǎo)熱填料（如石墨、碳納米管等）復(fù)合使用以提高導(dǎo)熱性能。無機(jī)相變材料則具有較好的導(dǎo)熱性能和更高的相變溫度，但可能存在相對(duì)較低的化學(xué)穩(wěn)定性和相變熱。相變材料自身熱導(dǎo)率有限，提高導(dǎo)熱相變材料將是未來趨勢(shì)。相變材料的優(yōu)勢(shì)在于固態(tài)狀態(tài)具有更高的安全性，但其熱導(dǎo)率普遍在1W/（m.K）以下。通過與高導(dǎo)熱材料復(fù)配可以提升顯著提高導(dǎo)熱率。復(fù)合相變材料可以兼顧高安全性和高導(dǎo)熱性，復(fù)合配方將是未來發(fā)展重點(diǎn)。導(dǎo)熱材料國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊導(dǎo)熱材料發(fā)展初期集中在海外應(yīng)用場(chǎng)景的拓展和導(dǎo)熱材料的選擇不斷推動(dòng)導(dǎo)熱材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。導(dǎo)熱材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程十分悠久，其商業(yè)化歷程可以追溯到上世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)主要使用金屬鋁和銅作為導(dǎo)熱材料；60-80年代，硅膠和氧化鋁等開始作為導(dǎo)熱材料被用于電子設(shè)備和汽車等領(lǐng)域；90年代，熱塑性高分子材料和石墨烯等新型導(dǎo)熱材料開始應(yīng)用。21世紀(jì)以來，隨著人工智能、5G等新興技術(shù)的發(fā)展，更多具有高導(dǎo)熱效率的新型材料被開發(fā)以滿足市場(chǎng)需求。核心原料技術(shù)仍面臨供給不確定性PI膜為合成石墨膜的核心原材料。成本中原材料成和制造費(fèi)用占據(jù)合成石墨膜大部分制造成本，原材料成本占比約78%；制造費(fèi)用占比約12%。原材料主要包含PI膜、膠帶、硅膠保護(hù)膜和離型膜，其中PI膜對(duì)成本影響最大，約占總成本的36%。合成石墨膜的原料是聚酰亞胺（PI）膜，美日韓企業(yè)壟斷全球PI市場(chǎng)。合成石墨膜原材料主要為聚酰亞胺（PI）膜，PI膜生產(chǎn)具有極高的技術(shù)壁壘。PI膜行業(yè)中國(guó)大陸起步晚，還處于追趕階段，多數(shù)生產(chǎn)商以生產(chǎn)電工級(jí)產(chǎn)品為主，低端電絕緣PI薄膜市場(chǎng)基本已實(shí)現(xiàn)自給，但高性能電子領(lǐng)域的產(chǎn)品仍然高度依賴進(jìn)口（2020年，進(jìn)口率85%以上，日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣省是最主要的進(jìn)口來源地）。目前的主流高端PI膜廠商包括：韓國(guó)SKCKolonPI、日本鐘淵化學(xué)、日本東麗、美國(guó)杜邦等。填充物是TIM材料的關(guān)鍵。導(dǎo)熱粉體是導(dǎo)熱界面材料導(dǎo)熱性能的最核心來源。根據(jù)相關(guān)專利可知，熱界面材料中，導(dǎo)熱粉體填料占比普遍在70-90%，最高可達(dá)95%。功能性粉體填充材料國(guó)產(chǎn)化能力較弱。填料的體積決定了TIM材料中的填充度，因此通常填料顆粒越小，導(dǎo)熱性能就越好，但我國(guó)在微米和納米級(jí)填料方面較海外企業(yè)仍然不小差距。以硅球?yàn)槔?019年電化株式會(huì)社、日本龍森公司和日本新日鐵公司合計(jì)占據(jù)了全球球形硅微粉70%的市場(chǎng)份額，而日本雅都瑪公司則壟斷了1微米以下的球形硅微粉市場(chǎng)（數(shù)據(jù)源自聯(lián)瑞新材招股說明書）。國(guó)內(nèi)企業(yè)在石墨膜等材料發(fā)展迅速人工合成石墨導(dǎo)熱材料的興起源于消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速發(fā)展。2011年，人工合成石墨散熱膜開始大規(guī)模應(yīng)用于智能手機(jī)，隨后在平板電腦、筆記本電腦等領(lǐng)域得到拓展。發(fā)達(dá)國(guó)家人工合成石墨導(dǎo)熱材料產(chǎn)業(yè)起步較早，擁有豐富技術(shù)積累及應(yīng)用推廣經(jīng)驗(yàn)。人工合成石墨導(dǎo)熱材料在消費(fèi)電子行業(yè)應(yīng)用之初，市場(chǎng)主要由Panasonic、美國(guó)Graftech、日本Kaneka等知名生產(chǎn)廠商占據(jù)，形成寡頭壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局。國(guó)產(chǎn)廠商已經(jīng)切入手機(jī)巨頭供應(yīng)鏈，合成石墨膜已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，目前中國(guó)為全球重要的導(dǎo)熱石墨膜供應(yīng)基地之一。導(dǎo)熱石墨膜最主要的應(yīng)用是在智能手機(jī)上，由于國(guó)內(nèi)智能手機(jī)廠商的高速發(fā)展，當(dāng)前全球部分的導(dǎo)熱石墨膜產(chǎn)能已經(jīng)由國(guó)內(nèi)龍頭導(dǎo)熱材料廠商供應(yīng)，國(guó)外的手機(jī)巨頭蘋果、三星等也大量采用國(guó)內(nèi)供貨商的導(dǎo)熱石墨膜。以中石科技、碳元科技、思泉新材等為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)在人工合成石墨導(dǎo)熱材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，憑借價(jià)格、區(qū)位及服務(wù)優(yōu)勢(shì)開始對(duì)海外龍頭企業(yè)形成沖擊，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局從壟斷競(jìng)爭(zhēng)向市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變。國(guó)內(nèi)合成石墨膜呈現(xiàn)“一超多強(qiáng)”競(jìng)爭(zhēng)格局。國(guó)內(nèi)廠家中，中石科技的導(dǎo)熱石墨膜產(chǎn)量最大，2021年報(bào)披露導(dǎo)熱石墨膜產(chǎn)量達(dá)到932萬平方米，收入為11.27億元。其它各廠家如深圳壘石、思泉新材、蘇州天脈、碳元科技也有一定的市占率。根據(jù)GlobalInfoResearch數(shù)據(jù)，2021年全球?qū)崾な袌?chǎng)約為72.5億元，以收入計(jì)，中石科技市占率為15.53%，國(guó)內(nèi)主要企業(yè)的市占率合計(jì)約30%。石墨膜毛利率工藝路線和下游客戶類型密切相關(guān)，不同企業(yè)間有差異。由于合成石墨膜的下游多為智能手機(jī)廠商，不同下游廠商收購石墨膜時(shí)的價(jià)格各不相同。例如，蘋果公司的大部分的合成石墨膜都由中石科技供貨，整體毛利率表現(xiàn)較好。碳元科技則是安卓系三星、華為等合成石墨膜的供貨商，毛利率表現(xiàn)較低。盡管下游的客戶較為穩(wěn)定，但由于合成石墨膜的制備門檻并不高，且下游的手機(jī)巨頭們通常都具有較高的議價(jià)權(quán)，主流廠商產(chǎn)品的毛利率總體呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)。不同企業(yè)合成石墨膜業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)效率與自身下游客戶的需求和產(chǎn)品產(chǎn)量密切相關(guān)。蘋果手機(jī)在產(chǎn)品迭代中依然采用石墨膜作為導(dǎo)熱材料，且在使用量方面還在進(jìn)一步提升。中石科技作為蘋果產(chǎn)品體系核心供應(yīng)商，石墨膜出貨量也不斷增加。安卓系列的