散熱技術方案持續升級，5G時代市場規模快速增長

熱設計和熱管理是電子產品組件的核心構成，并且隨著組裝密度和集成度的持續提升而越來越受到重視。散熱下游應用領域眾多，包括消費電子、和汽車、基站、服務器和數據中心等，市場空間在千億級別。根據前瞻產業研究院預估，2018年~2023年散熱產業年復合成長率達8%，市場規模有望從2018年的1497億元增長到2023年的2199億元。

手機散熱約占行業總規模的7%，2018年約為100億元。雖然占比低，但是未來受益于5G智能終端持續升級的驅動，手機散熱市場有望保持高增長，2018~2022年年平均復合增長率有望達26%。此外，5G商用基站大規模建設也有望驅動半固態壓鑄殼體和吹脹板散熱市場空間的擴大。而從長期發展趨勢來看，5G帶來的網絡流量的增加，服務器散熱市場也將持續擴大。

多元材料構成目前散熱設計解決方案

智能手機出貨量有望借力于5G實現大幅增長。根據IDC發布的報告，預計2019年全球智能手機出貨量仍延續下滑趨勢，同比下降0.8%，達到13.9億部。但隨著可折疊屏和5G手機的商用，2020年智能手機行業有望恢復增長，預估該趨勢將一直延續到2023年，屆時全球智能手機出貨量將達到15.42億臺，其中5G手機滲透率達到25%。

手機在運行的過程中會產生大量的熱量，CPU、電池、攝像頭和LED等都是重要熱源。同時伴隨手機性能的持續升級，包括拍照像素提升、電池容量加大、曲面屏設計以及玻璃陶瓷等非金屬機殼的應用，都對散熱提出更高要求。良好的散熱解決方案成為伴隨手機迭代升級的關鍵之一，也是手機品牌商在推出新一代手機時的重要宣傳點。

總體來看，芯片處理能力、射頻功耗、機殼材質和輕薄化的設計是影響手機散熱需求的主要因素。一方面，隨著智能手機的發展，手機芯片的主頻越來越高，功率越來越大。5G芯片處理能力是現有芯片的5倍；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，MassiveMIMO（大規模多入多出）天線技術商用，耗能是4G芯片的2.5倍；加上高速處理大量數據，同時手機視頻內容、游戲內容等的高清化。

手機散熱市場規模及增速
資料來源：Yole

目前手機終端、平板電腦等輕薄型消費電子受內部空間結構限制的影響，主流的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（ThermalInterface Materials，TIM）、熱管（Heatpipe，HP）和均熱板（Vapor Chamber，VC）。導熱系數是衡量散熱方案的核心指標。以上方案的導熱系數，按照由低到高，依次為金屬、石墨片、石墨烯、熱管和VC。雖然熱管和均熱板的導熱系數更高，但是其功能只是加快熱量從手機發熱零件轉移到散熱片的速度，而最終的散熱效果，還要看散熱片和空氣之間的熱對流，即散熱片材質的熱特性對手機散熱效果具有不可忽視的影響。

半固態壓鑄件+吹脹板，5G基站殼體價值量提升

基站架構包括BBU和AAU（4G為RRU+天線）。其中BBU（Base Band Unite，基帶處理單元）負責集中控制與管理整個基站系統，完成上下行基帶處理功能，并提供與射頻單元、傳輸網絡的物理接口，完成信息交互。AAU（Active Antenna Unit，有源天線）/RRU（Remote Radio Unit，射頻處理單元）+天線通過基帶射頻接口與BBU通信，完成基帶信號與射頻信號的轉換。

5G基站引入Massive MIMO技術，典型應用是64T64R，單基站典型功耗超過3500W，而4G基站主要采用4T4R MIMO，單基站典型功耗僅1000W左右。由于設備在運行過程中消耗的部分電能會轉化為熱能，使得基站一體化機柜內的溫度不斷上升，因此散熱需求大幅提升。

從基站功耗數據的構成來看，BBU功耗相對穩定，與所插板件相關，受業務負荷的影響不大。根據運營商的測試數據，5G基站BBU功耗平均為300W左右，大約是4G的2倍。5G功耗的增加主要來源于有源天線AAU。5G業務為空載、負荷30%和負荷100%時，AAU平均功耗依次為633W、762W和1127W；4G時代，以上三種業務負荷下RRU的功耗分別為222W、259W和290W。因此，5GAAU功耗相對于4G有3倍左右的提升。

目前主流的基站散熱方案為：BBU正面使用鰭片散熱片覆蓋PCB，僅僅露出電源部分，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）。AAU/RRU由于功耗大幅增加，除了在內部使用TIM材料填充縫隙之外，還需要使用重量更輕、散熱性能更好的壓鑄殼體，對翅片設計、殼體材料以及殼體壓鑄工藝都提出更高要求。半固態壓鑄件具有重量輕和散熱性能好的優勢，吹脹板具有熱傳導效率高、制冷速度快的優勢，結合半固態壓鑄件和吹脹板的散熱器件有望大幅提升5G基站的散熱價值量。根據產業鏈調研，5G基站散熱價值量為1500~2000元/站。

理論上，5G基站（宏基站）的覆蓋密度將比4G更密。原因在于，5G通信頻段提升，基站覆蓋范圍持續縮小（蜂窩小區的半徑縮小），要達到同樣的覆蓋范圍，基站的密度會有所增加。

重量輕、散熱性能好，半固態壓鑄件廣泛應用于基站

半固態是指金屬原料中既有液態也有固態，合金經過連續攪拌后表觀粘度低且容易變形，很小的力就可以充填模具型腔。半固態壓鑄就是利用壓鑄機將半固態金屬熔液壓入一定形狀的的金屬模具內形成精密壓鑄件。其本質特點就是高壓和高速。

圖片來源：中國壓鑄展官方

相較于傳統壓鑄技術，半固態壓鑄技術可降低壓鑄件中氣孔的含量，使得壓鑄件更加密實，既提高了壓鑄件的導熱率，又可以使機箱做得更小、更輕，在通信具有廣泛應用，包括基站散熱片、散熱殼體、手機外殼和風扇葉片等。研究顯示，針對同等功耗的芯片，使用半固態壓鑄件，芯片機箱溫度較傳統壓鑄件可以下降7℃以上。

吹脹板用于散熱齒片上，就是將一定規格的鋁板用化學方法進行表面處理，在鋁板對合面印上蒸發器管路圖，烘干圖樣后，將沿邊點焊接，經過熱軋、冷軋以及退火后再用氮氣吹脹，鋁板管路單面外鼓，再對鋁板進行剪切和沖壓。吹脹板具有熱傳導效率高、制冷速度快和外形美觀等特點，其傳統使用場景包括冰箱、冰柜、具備冷藏功能的飲水機、陳列柜、酒柜以及具有特殊散熱要求的IT設備。結合半固態壓鑄工藝和吹脹板技術的散熱器件，有望在5G基站成為主流應用。

上游壓鑄機行業競爭充分，國產實力強勁

壓鑄機是壓鑄件的上游核心設備，按照下游不同應用，可劃分為大型和中小型兩類，大型設備主要應用于汽車和通信，中小型設備主要應用于3C。目前我國壓鑄機市場競爭充分，國內廠商形成了力勁、伊之密和海天三足鼎立的格局，國外進口供應商以布勒、意德拉、富來和意特為主。

我國通信行業壓鑄件參與者主要包括銀寶山新、潤星泰、泰日升、春興精工、東山精密和大富科技等。根據公司公告，銀寶山新和潤星泰在半固態壓鑄件方面專利數量領先。

文章來源：壓鑄快訊