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iPhone 17 Pro“棄鈦從鋁”:散熱革命背后的VC均熱管崛起(附投資邏輯)

向欣電子 ? 2025-09-18 21:51 ? 次閱讀
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而此前蘋果發(fā)布iPhone 17 Pro系列,一個令人意外的變化引起了業(yè)界廣泛關(guān)注——蘋果放棄了在iPhone 15 Pro和16 Pro系列中備受推崇的鈦合金機身,重新回歸鋁合金材質(zhì)。

這一看似"倒退"的決策,實則揭示了消費電子行業(yè)一個深層次的變革:散熱性能正在成為高端設(shè)備設(shè)計的核心考量因素。

一、iPhone 17 Pro"棄鈦從鋁"解析:

散熱性能與高端質(zhì)感的戰(zhàn)略取舍

1. "棄鈦從鋁"的核心矛盾

鈦合金作為高端材料,以其優(yōu)異的強度重量比和高端質(zhì)感,一度成為旗艦手機的標(biāo)配。然而,根據(jù)理想汽車材料負(fù)責(zé)人的測試數(shù)據(jù),鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋁合金的1/30,這一物理特性在當(dāng)前芯片性能持續(xù)提升的背景下,成為了制約設(shè)備性能發(fā)揮的關(guān)鍵瓶頸。

隨著A19 Pro芯片的推出,其熱功耗較前代提升了35%,這使得iPhone 16 Pro鈦合金機型在高負(fù)載場景下頻繁出現(xiàn)降頻現(xiàn)象。

蘋果供應(yīng)鏈內(nèi)部測試顯示,采用6061航空鋁合金一體成型機身,配合0.3mm超薄激光焊接VC均熱板的iPhone 17 Pro,在4K視頻錄制30分鐘后,機身溫度控制在41.3℃,相比前代鈦合金機型的48.7℃降低了7.4℃。

更重要的是,在運行《原神》等高性能游戲時,幀率波動從15幀減少到僅2幀,游戲體驗得到質(zhì)的提升。

這一材料變更背后,是蘋果對用戶體驗的重新權(quán)衡:當(dāng)高端質(zhì)感與實際性能發(fā)生沖突時,后者正在占據(jù)上風(fēng)。iPhone 17 Pro的鋁合金+VC均熱板組合使熱傳導(dǎo)效率較16 Pro鈦合金機型提升20倍,這一數(shù)據(jù)來自蘋果官網(wǎng)技術(shù)白皮書,充分證明了散熱性能已成為旗艦設(shè)備不可妥協(xié)的關(guān)鍵指標(biāo)。

2. 散熱性能對比數(shù)據(jù):量化分析材料變更的實際影響

為了更直觀地理解iPhone 17 Pro材料變更帶來的性能提升,通過一系列實測數(shù)據(jù)來對比兩款機型的散熱表現(xiàn):

測試場景

iPhone 17 Pro

(鋁合金+VC)

iPhone 16 Pro

(鈦合金)

差異率

4K錄制30分鐘溫度

41.3℃

48.7℃

-15.2%

《原神》幀率波動

2幀

15幀

-86.7%

A19 Pro持續(xù)性能滿載

輸出40分鐘不降頻

22分鐘后降頻30%

+81.8%

充電時最高溫度

38.5℃

44.2℃

-12.9%

從上表可以看出,iPhone 17 Pro在各項散熱指標(biāo)上均有顯著改善。特別是在持續(xù)性能輸出方面,新機型能夠滿載運行40分鐘而不降頻,而前代機型在22分鐘后就開始降頻30%,這對于需要長時間高性能運行的應(yīng)用場景(如視頻編輯、3D渲染等)來說,意味著工作效率的質(zhì)的飛躍

值得注意的是,蘋果并非完全放棄鈦合金材料。在iPhone 17 Air系列中,蘋果仍然采用了鈦合金材質(zhì),這表明材料選擇并非簡單的優(yōu)劣判斷,而是基于產(chǎn)品定位的差異化策略。Air系列主打輕?。C身厚度僅5.6mm),鈦合金的高強度特性能夠支撐這一設(shè)計目標(biāo),而性能要求相對較低,散熱壓力也相應(yīng)減小。

這種"雙軌制"材料策略,展現(xiàn)了蘋果對產(chǎn)品線的精細(xì)化管理能力,也折射出消費電子設(shè)計中的多維決策邏輯:散熱性能、結(jié)構(gòu)強度、外觀質(zhì)感、成本控制等因素需要在不同產(chǎn)品定位下進(jìn)行權(quán)衡取舍

二、散熱材料市場概述:

從被動應(yīng)對到主動布局的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變

1. 散熱需求爆發(fā)驅(qū)動市場增長

隨著5G、AI、高性能計算等技術(shù)在消費電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,設(shè)備功耗持續(xù)攀升,散熱需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。全球TIM市場正步入一個穩(wěn)定且高速的增長周期,預(yù)計復(fù)合年增長率(CAGR)將超過10%,根據(jù)IDTechEx預(yù)測,到2036年,TIM市場規(guī)模有望達(dá)到約75億美元。

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在這一增長趨勢中,VC均熱板作為高效散熱解決方案的代表,正在快速滲透高端消費電子市場。數(shù)據(jù)顯示,VC均熱板在高端智能手機中的滲透率從2023年的35%提升至2025年的62%,單機價值量也從3-4美元增至5美元以上。Counterpoint最新報告顯示,智能手機散熱模塊成本占比已從2020年的3.5%上升至2025年的5.8%,散熱系統(tǒng)正成為手機BOM成本中不可忽視的組成部分。

散熱市場的增長不僅體現(xiàn)在消費電子領(lǐng)域,在新能源汽車和數(shù)據(jù)中心等高功率密度應(yīng)用場景中,散熱需求同樣呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。

以數(shù)據(jù)中心為例,2025年全球市場規(guī)模達(dá)到708億元。隨著大數(shù)據(jù)算法的普及,數(shù)據(jù)中心的規(guī)模不斷擴(kuò)張,設(shè)備密度也在不斷攀升。大量高密度設(shè)備集中運行產(chǎn)生的高熱量,對熱管理系統(tǒng)提出了更高要求,從而帶動了熱管理市場需求的上揚,未來預(yù)計以15.21%的年復(fù)合增長率增長至2032年的1907億元。

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根據(jù)Markets and Markets、Statista等機構(gòu)數(shù)據(jù),2023年全球汽車熱管理市場規(guī)模約580億美元,其中傳統(tǒng)燃油車占45%,新能源車占55%;至2030年,市場規(guī)模預(yù)計將增至850-900億美元,年復(fù)合增長率約為6-7%,其中新能源車熱管理市場因單車價值量提升占比預(yù)計將超過70%。

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這一趨勢表明,熱管理已成為多個高技術(shù)產(chǎn)業(yè)共同面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn),也為散熱材料企業(yè)提供了廣闊的市場空間。根據(jù)BCC Research于2023年發(fā)布的研究報告,2023-2028年,全球熱管理市場規(guī)模復(fù)合增長率為8.5%,市場規(guī)模將從2023年的173億美元增加至2028年的261億美元。

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2. 散熱材料體系梳理:從傳統(tǒng)到前沿的技術(shù)演進(jìn)

(1)散熱原理

散熱的方式有輻射散熱、傳導(dǎo)散熱、對流散熱、蒸發(fā)散熱。

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其中傳導(dǎo)散熱是指熱源的熱量直接傳導(dǎo)或通過與其接觸的導(dǎo)熱介質(zhì)以達(dá)到散熱的一種方式;對流散熱通過空氣的流動來達(dá)到散發(fā)熱量的一種散熱方式;輻射散熱將機體的熱量以熱射線的形式散發(fā)給周圍溫度較低的物體,即散發(fā)于低溫空氣中,稱為輻射散熱;蒸發(fā)散熱水分因高溫汽化時帶走熱量而達(dá)到散熱的一種方式。

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(2)散熱材料

散熱材料的發(fā)展歷程可以劃分為三個主要階段:被動散熱階段、主動散熱階段和智能散熱階段。每個階段都有其代表性材料和技術(shù)方案,共同構(gòu)成了現(xiàn)代散熱材料體系。

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(1)傳統(tǒng)散熱材料:

——金屬基材鋁、銅等高導(dǎo)熱金屬是最早應(yīng)用于電子散熱的材料。鋁合金以其良好的導(dǎo)熱性(約200W/mK)、輕量化和成本優(yōu)勢,成為消費電子散熱的主流選擇;銅則憑借更高的導(dǎo)熱系數(shù)(約400W/mK)在高功率場景中應(yīng)用廣泛。

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——導(dǎo)熱硅脂:作為熱界面材料(TIM)的代表,導(dǎo)熱硅脂填充發(fā)熱源與散熱器之間的微觀空隙,導(dǎo)熱系數(shù)通常在1-10W/mK之間,是解決接觸熱阻的經(jīng)典方案。

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(2)新興散熱材料:

——石墨材料:包括天然石墨、人工石墨和石墨烯等,具有平面內(nèi)高導(dǎo)熱性(可達(dá)1500-2000W/mK)和輕量化特點,被廣泛應(yīng)用于智能手機、筆記本電腦等輕薄設(shè)備。

——熱管/VC均熱板:基于相變傳熱原理的高效散熱解決方案,熱管導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)5000-10000W/mK,VC均熱板更是高達(dá)10000-50000W/mK,是當(dāng)前解決高熱流密度散熱的最佳方案之一。

——相變材料(PCM):利用材料在相變過程中吸收/釋放大量潛熱的特性,實現(xiàn)溫度緩沖,在電池?zé)峁芾淼阮I(lǐng)域有重要應(yīng)用

(3)前沿散熱技術(shù):

——微通道散熱:通過在散熱器內(nèi)部制造微米級通道,增大換熱面積,提高散熱效率,常用于高功率芯片散熱

——噴淋/浸沒式液冷:直接將冷卻液接觸發(fā)熱源或完全浸沒電子設(shè)備,散熱效率極高,主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、超級計算機等場景。

——熱電制冷:利用帕爾貼效應(yīng)實現(xiàn)主動制冷,具有精確控溫、無運動部件等優(yōu)點,但效率較低,主要應(yīng)用于特殊場景。

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根據(jù)應(yīng)用場景的不同,各類散熱材料的市場占比也存在顯著差異:

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從發(fā)展歷程來看,散熱材料的技術(shù)演進(jìn)與芯片性能提升密切相關(guān)。隨著芯片制程從7nm向3nm乃至更小尺寸發(fā)展,單位面積熱流密度不斷提升,推動散熱技術(shù)迭代周期縮短至18個月。這種"芯片性能提升-散熱需求增加-散熱技術(shù)升級"的良性循環(huán),正成為推動散熱材料市場持續(xù)增長的核心動力。

三、VC均熱管深度剖析:

原理、市場與產(chǎn)業(yè)鏈全景分析

1. 基本原理:相變傳熱的物理奧秘

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VC均熱板(Vapor Chamber,真空腔均熱板)作為一種高效相變傳熱裝置,其工作原理基于封閉空間內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)-冷凝循環(huán)。與熱管類似,VC均熱板利用工質(zhì)在真空環(huán)境下的相變過程實現(xiàn)高效熱量傳遞,但其平面結(jié)構(gòu)設(shè)計使其具有更大的散熱面積和更均勻的溫度分布。

VC均熱板的基本結(jié)構(gòu)包括:

——外殼:通常采用紫銅(C1100/C1020)材質(zhì),具有良好的導(dǎo)熱性能和可加工性

——毛細(xì)結(jié)構(gòu):多層銅網(wǎng)+區(qū)域化孔洞設(shè)計,提供工質(zhì)回流的毛細(xì)力

——工質(zhì):去離子水等低沸點液體,在真空環(huán)境下低溫即可蒸發(fā)

——支撐柱:防止真空腔在大氣壓下變形,同時增強結(jié)構(gòu)強度

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工作過程中,VC均熱板的熱端吸收熱量,使工質(zhì)蒸發(fā)成蒸汽;蒸汽在壓差作用下迅速擴(kuò)散到冷端,釋放熱量并冷凝成液體;液體通過毛細(xì)結(jié)構(gòu)的毛細(xì)力回流到熱端,完成一個完整的熱傳遞循環(huán)。這一過程的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)10000-50000W/mK,是銅的25-125倍,是鋁的50-250倍,展現(xiàn)出卓越的散熱性能。

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與傳統(tǒng)熱管相比,VC均熱板具有以下優(yōu)勢:

——更大的散熱面積:平面結(jié)構(gòu)設(shè)計使其能夠覆蓋更大的熱源面積

——更均勻的溫度分布:蒸汽在整個腔體內(nèi)自由擴(kuò)散,實現(xiàn)溫度均衡

——更薄的厚度:現(xiàn)代工藝可使VC均熱板厚度控制在0.3-0.5mm

——更靈活的形狀:可根據(jù)設(shè)備內(nèi)部空間進(jìn)行定制化設(shè)計

根據(jù)散熱材料技術(shù)百科數(shù)據(jù),VC均熱板的焊接工藝直接影響其性能和可靠性。目前主流焊接工藝包括激光焊接(精度±0.01mm)和分子擴(kuò)散焊(真空環(huán)境下實現(xiàn)原子級結(jié)合),良率對比顯示:傳統(tǒng)釬焊75% vs 激光焊接92%。這一數(shù)據(jù)表明,先進(jìn)的焊接工藝對提升VC均熱板的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品可靠性具有重要意義。

2. 市場規(guī)模:高速增長的藍(lán)海市場

VC均熱板市場近年來呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢,主要受智能手機、筆記本電腦、新能源汽車等下游應(yīng)用領(lǐng)域需求驅(qū)動。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2024年,全球均熱板行業(yè)市場規(guī)模為10.89億美元,同比增加16.72%,2018-2024年CAGR為13.85%。未來,隨著技術(shù)不斷成熟、成本進(jìn)一步下探,VC有望持續(xù)擠占熱管、石墨等市場空間。據(jù)NTCysd預(yù)計,2030年全球均熱板市場規(guī)模有望達(dá)20.79億美元。

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從應(yīng)用領(lǐng)域來看,智能手機是VC均熱板最大的應(yīng)用市場,占比約60%。隨著AI手機滲透率提升,處理器性能和功耗同步增長,VC均熱板在高端手機中的滲透率已從2023年的35%提升至2025年的62%。單機價值量也從3-4美元增至5美元以上,市場規(guī)模擴(kuò)張同時,產(chǎn)品價值也在不斷提升。

筆記本電腦是VC均熱板的第二大應(yīng)用市場,占比約25%。隨著輕薄本性能提升和游戲本熱功耗增加,VC均熱板在筆記本領(lǐng)域的應(yīng)用也在快速增長。飛榮達(dá)作為華為筆記本VC主力供應(yīng)商,其筆電單機價值可達(dá)8-10美元,遠(yuǎn)高于手機領(lǐng)域。

新能源汽車是VC均熱板最具潛力的新興市場,占比約10%。隨著電動化程度提高和快充功率增大,電池?zé)峁芾硇枨笕找嫫惹?。?shù)據(jù)顯示,2025年全球新能源汽車電池包液冷板需求將達(dá)到1200萬套,為VC均熱板提供了廣闊的應(yīng)用空間。

數(shù)據(jù)中心作為高功率密度應(yīng)用場景,雖然目前VC均熱板占比僅5%左右,但隨著冷板式液冷滲透率從2023年15%提升至2025年40%,單機柜散熱成本增加1.8萬元,這一市場也展現(xiàn)出強勁的增長潛力。

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從區(qū)域分布來看,中國已成為全球VC均熱板最大的生產(chǎn)和消費市場,占全球市場份額的45%以上。這主要得益于中國完善的電子制造產(chǎn)業(yè)鏈和快速發(fā)展的消費電子市場。蘇州天脈、飛榮達(dá)、中石科技、瑞聲科技、深圳壘石等國內(nèi)企業(yè)已在全球市場占據(jù)重要地位,合計占據(jù)全球市場45%份額。

3. 競爭格局:國內(nèi)外企業(yè)同臺競技

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VC均熱板產(chǎn)業(yè)已形成較為清晰的競爭格局,根據(jù)企業(yè)規(guī)模、技術(shù)實力和市場定位,可大致分為三個梯隊:

(1)第一梯隊:國際巨頭

——日本雙葉:全球VC均熱板龍頭企業(yè),技術(shù)領(lǐng)先,客戶覆蓋蘋果、三星等國際一線品牌

——臺灣奇鋐:深耕散熱領(lǐng)域多年,在筆記本VC市場占有率高,客戶包括戴爾、惠普等

——美國Boyd:多元化熱管理解決方案提供商,VC產(chǎn)品主要應(yīng)用于高端服務(wù)器和航空航天領(lǐng)域

(2)第二梯隊:國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)

——蘇州天脈:2024年收入為9.43億元,是國產(chǎn)VC頭部廠商,三星為第一大客戶,其中23年占比三星19%,vivo 7%,ELENTEC 7%,華茂電子5%,HW5%;蘇州天脈在Mate70散熱板份額50%,同時公司已進(jìn)入蘋果供應(yīng)鏈,成為iPhone 17均熱板四家競標(biāo)供應(yīng)商之一。

——飛榮達(dá):華為筆記本VC主力供應(yīng)商,筆電單機價值8-10美元,2024年新能源汽車散熱業(yè)務(wù)營收增長42%。公司憑借在電磁屏蔽和熱管理領(lǐng)域的技術(shù)積累,已形成"材料+組件+系統(tǒng)"的完整產(chǎn)品線。

——中石科技:石墨膜市占率32%,正在拓展VC磨切環(huán)節(jié),北美大客戶份額提升至18%。公司以合成石墨材料為基礎(chǔ),正向高附加值的熱管理系統(tǒng)集成方向發(fā)展。

——瑞聲科技:作為iPhone 17 Pro系列VC均熱板的獨家供應(yīng)商,其超薄VC 模組(厚度≤0.3mm)已通過蘋果認(rèn)證,采用銅合金腔體與水基工質(zhì),熱傳導(dǎo)效率達(dá)8000W/mK,較石墨烯提升5倍以上。該產(chǎn)品單機價值量約8美元(較石墨烯方案提升5倍),預(yù)計2025年相關(guān)營收超20億元。此外,瑞聲科技的玻塑混合鏡頭技術(shù)亦有望同步導(dǎo)入iPhone 17 Pro高端機型,形成雙增長極。

第三梯隊:新興創(chuàng)新企業(yè)

——富信科技:微型VC產(chǎn)品用于AR眼鏡,2024年營收1.2億元(CAGR 65%),正在申報科創(chuàng)板。公司專注于可穿戴設(shè)備散熱解決方案,產(chǎn)品已應(yīng)用于多家AR/VR頭部企業(yè)。

——賽諾高德:切入蘋果供應(yīng)鏈,其高精密金屬蝕刻技術(shù)(公差±5μm)和真空焊接工藝可實現(xiàn)VC腔體加工良率95%(行業(yè)均值85%),成本較競品低15%。開發(fā)的VC+石墨片復(fù)合散熱方案已通過蘋果認(rèn)證,應(yīng)用于iPhone 17 Pro Max,單臺價值量約12-15美元,預(yù)計2025年第三季度量產(chǎn)交付。賽諾高德在全球超薄VC蝕刻件市場占據(jù)50%份額,技術(shù)壁壘顯著。

從市場份額來看,國際巨頭在高端市場和蘋果供應(yīng)鏈中仍占主導(dǎo)地位,但國內(nèi)企業(yè)在安卓陣營和中高端市場已形成較強競爭力。隨著技術(shù)積累和客戶拓展,國內(nèi)企業(yè)正逐步向第一梯隊發(fā)起挑戰(zhàn)。

4. 產(chǎn)業(yè)鏈:從原材料到終端應(yīng)用的完整圖譜

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VC均熱板產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游原材料供應(yīng)、中游制造加工和下游應(yīng)用三個環(huán)節(jié),各環(huán)節(jié)特點如下:

(1)上游:原材料與核心部件

——銅材:VC外殼主要材料,要求高純度、高導(dǎo)熱性,主要供應(yīng)商包括日本三菱、德國KME等

——毛細(xì)結(jié)構(gòu)材料:銅網(wǎng)、燒結(jié)銅粉等,日本住友占據(jù)全球60%份額

——工質(zhì):去離子水、甲醇等低沸點液體,技術(shù)門檻相對較低,國內(nèi)供應(yīng)商較多

——焊接設(shè)備:激光焊接機、擴(kuò)散焊設(shè)備等,德國通快激光焊機占據(jù)高端市場主導(dǎo)地位

上游環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘高,特別是高精度毛細(xì)結(jié)構(gòu)和先進(jìn)焊接設(shè)備,國內(nèi)企業(yè)仍依賴進(jìn)口,構(gòu)成產(chǎn)業(yè)鏈短板。

(2)中游:VC均熱板制造

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——VC設(shè)計:根據(jù)應(yīng)用場景需求設(shè)計腔體結(jié)構(gòu)、毛細(xì)結(jié)構(gòu)和支撐柱布局

——成型加工:銅板切割、沖壓、蝕刻等工藝

——毛細(xì)結(jié)構(gòu)制備:銅網(wǎng)燒結(jié)、粉末燒結(jié)等工藝

——焊接封裝:激光焊接、擴(kuò)散焊等工藝,確保真空密封性

——注工抽真空:注入工質(zhì)并抽真空,完成最終封裝

中游制造環(huán)節(jié)是國內(nèi)企業(yè)最具優(yōu)勢的領(lǐng)域,蘇州天脈、瑞聲科技、深圳壘石等企業(yè)已形成規(guī)?;a(chǎn)能力,工藝水平接近國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)下游:應(yīng)用領(lǐng)域

——消費電子:智能手機、筆記本電腦、平板電腦、游戲主機等

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——通信設(shè)備:基站、服務(wù)器、路由器等

——新能源汽車:電池包、電機控制器、車載充電機等

——工業(yè)設(shè)備變頻器、UPS電源工業(yè)控制設(shè)備等

下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,不同場景對VC均熱板的需求特性各異,推動了產(chǎn)品的差異化發(fā)展。例如,智能手機要求超薄化(0.3-0.4mm),而服務(wù)器則更注重高熱流密度(>100W/cm2)下的散熱性能。

從產(chǎn)業(yè)鏈價值分布來看,上游原材料和核心設(shè)備占VC均熱板總成本的40%左右,中游制造占35%,下游應(yīng)用環(huán)節(jié)占25%。隨著國內(nèi)企業(yè)向產(chǎn)業(yè)鏈上游延伸,未來價值分布有望發(fā)生變化。

5. 技術(shù)難點:突破瓶頸的關(guān)鍵路徑

盡管VC均熱板技術(shù)已相對成熟,但在超薄化、高熱流密度散熱、大規(guī)模生產(chǎn)等方面仍面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn),這些難點也是國內(nèi)企業(yè)需要突破的關(guān)鍵領(lǐng)域:

(1)超薄化工藝

隨著消費電子設(shè)備向輕薄化發(fā)展,VC均熱板的厚度要求越來越高。目前主流產(chǎn)品厚度已從早期的0.8mm降至0.4mm,蘋果iPhone 17 Pro采用的VC均熱板更是達(dá)到0.3mm的超薄水平。超薄化帶來的主要挑戰(zhàn)包括:

——結(jié)構(gòu)強度不足:厚度減小導(dǎo)致腔體抗壓能力下降,易在大氣壓下變形

——毛細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計難度增加:薄型空間內(nèi)如何保證足夠的工質(zhì)回流能力

——焊接工藝要求提高:薄壁材料焊接易變形、穿孔,良率控制難度大

(2)微通道結(jié)構(gòu)設(shè)計

微通道是VC均熱板的核心部件,其設(shè)計直接影響工質(zhì)蒸發(fā)、冷凝和回流的效率。主要技術(shù)難點包括:

——毛細(xì)力與流動阻力平衡:毛細(xì)結(jié)構(gòu)需要提供足夠的毛細(xì)力驅(qū)動工質(zhì)回流,同時又不能產(chǎn)生過大的流動阻力

——區(qū)域化設(shè)計:根據(jù)熱源分布特點,在不同區(qū)域設(shè)計不同密度的毛細(xì)結(jié)構(gòu),優(yōu)化整體散熱效果

——制造工藝一致性:微米級結(jié)構(gòu)的加工精度要求高,批量生產(chǎn)時的一致性控制難度大

(3)大規(guī)模生產(chǎn)工藝

隨著VC均熱板在消費電子中的普及,大規(guī)模生產(chǎn)成為必然要求,主要挑戰(zhàn)包括:

——自動化水平低:傳統(tǒng)VC生產(chǎn)依賴大量人工操作,效率低且一致性差

——檢測手段有限:真空度、工質(zhì)填充量等關(guān)鍵參數(shù)的在線檢測難度大

——良率控制:焊接密封性、毛細(xì)結(jié)構(gòu)一致性等因素影響產(chǎn)品良率

國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)正在推進(jìn)生產(chǎn)自動化改造,引入機器視覺檢測、激光焊接自動化設(shè)備等,良率從早期的70%左右提升至目前的90%以上。

上游材料與設(shè)備依賴

盡管國內(nèi)企業(yè)在中游制造環(huán)節(jié)已取得長足進(jìn)步,但上游關(guān)鍵材料和設(shè)備仍依賴進(jìn)口:

——高純度銅材:日本三菱等企業(yè)的氧-Free高導(dǎo)銅材性能優(yōu)異,國內(nèi)產(chǎn)品差距明顯

——毛細(xì)結(jié)構(gòu)粉末:日本住友的球形銅粉粒徑均勻、流動性好,國內(nèi)產(chǎn)品一致性不足

——精密焊接設(shè)備:德國通快的高精度激光焊機在穩(wěn)定性和精度方面具有優(yōu)勢

解決上游材料和設(shè)備依賴問題,需要國內(nèi)企業(yè)加大研發(fā)投入,同時也需要政策支持,如工信部《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》將高效熱管理材料列為重點,對VC均熱板企業(yè)給予研發(fā)費用加計扣除優(yōu)惠(最高175%)。

四、散熱材料未來發(fā)展方向:

技術(shù)演進(jìn)與跨領(lǐng)域應(yīng)用

未來的散熱材料發(fā)展將圍繞“更高效率、更小空間、更多功能、更低成本”的核心矛盾展開,具體呈現(xiàn)以下幾大趨勢:

1、高性能化與復(fù)合化

超高熱導(dǎo)率材料:傳統(tǒng)導(dǎo)熱硅脂(~3W/mK)和石墨片(~1500W/mK)已接近瓶頸。未來將會聚焦在于人工合成金剛石(>2000W/mK)、立方氮化硼(c-BN)高品相氮化鋁(AlN)陶瓷等超高導(dǎo)熱材料的低成本規(guī)?;苽浼夹g(shù)。

復(fù)合材料的深度開發(fā):通過將高導(dǎo)熱填料(如石墨烯、碳納米管、氮化硼納米片)與聚合物基體(環(huán)氧樹脂、硅橡膠)復(fù)合,實現(xiàn)“1+1>2”的效果。關(guān)鍵在于解決填料的分散性、界面相容性和取向調(diào)控問題,最大化熱導(dǎo)通路。

2、主動與被動散熱融合

嵌入式冷卻(Embedded Cooling):微流道、均熱板(VC)直接集成到芯片封裝內(nèi)部或PCB中,實現(xiàn)“點對點”精準(zhǔn)散熱。這是解決下一代芯片“熱密度”問題的終極方案之一。

材料與器件的結(jié)合:例如,將熱電制冷(TEC)片與高導(dǎo)熱墊片結(jié)合,實現(xiàn)對局部熱點(Hot Spot)的主動快速降溫。

3、超薄化與柔性化

消費電子(如折疊屏手機、AR/VR眼鏡)和可穿戴設(shè)備要求散熱材料在極薄(<0.1mm)狀態(tài)下仍保持優(yōu)異性能。超薄均熱板(Ultra-thin VC)、金屬基復(fù)合材料柔性相變材料(PCM)是重點方向

4、智能化與功能一體化

熱管理材料的智能化:開發(fā)能夠根據(jù)溫度變化自主調(diào)節(jié)導(dǎo)熱系數(shù)(如通過相變)的“智能”材料。

多功能集成:除了導(dǎo)熱,還賦予材料其他功能,如電磁屏蔽(EMI Shielding)、絕緣、減震等,滿足設(shè)備內(nèi)部高度集成化的需求。

5、工藝革新與低成本化

降本是規(guī)?;瘧?yīng)用的關(guān)鍵。需關(guān)注那些能通過工藝創(chuàng)新(如CVD法制備石墨烯的優(yōu)化、新型燒結(jié)工藝、卷對卷制造)大幅降低高性能材料生產(chǎn)成本的團(tuán)隊。

此外,VC均熱板等高效散熱材料的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)展,從消費電子向新能源汽車、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)設(shè)備等多個領(lǐng)域滲透,展現(xiàn)出廣闊的市場前景。

消費電子:AI驅(qū)動下的散熱升級,主要來自AI手機普及、5G/6G應(yīng)用、游戲手機/高性能筆記本、AR/VR設(shè)備。預(yù)計到2025年,全球智能手機VC市場規(guī)模將達(dá)到38億美元,年復(fù)合增長率超過20%,成為VC均熱板最大的應(yīng)用市場。

新能源汽車:電動化與快充的雙重驅(qū)動。數(shù)據(jù)顯示,2025年全球新能源汽車電池包液冷板需求將達(dá)到1200萬套,國內(nèi)廠商已突破200μm超薄焊接工藝,為VC均熱板在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)中心:高密度計算下的散熱革命。IDC預(yù)測,到2025年,全球數(shù)據(jù)中心散熱市場規(guī)模將達(dá)到120億美元,年復(fù)合增長率超過15%。其中,冷板式液冷滲透率從2023年15%提升至2025年40%,單機柜散熱成本增加1.8萬元。

工業(yè)設(shè)備:高可靠性需求下的穩(wěn)定增長。雖然工業(yè)設(shè)備市場增速不及消費電子和新能源汽車,但由于其高可靠性和高附加值特點,仍為VC均熱板提供了穩(wěn)定的市場空間。

航空航天:極端環(huán)境下的散熱挑戰(zhàn)。航空航天領(lǐng)域?qū)ι岵牧系囊笞顬榭量蹋枰跇O端環(huán)境下保持穩(wěn)定性能,VC均熱板在這一領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在衛(wèi)星熱控、航空電子、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)。

五、VC均熱管投資標(biāo)的選擇

在一級市場尋找項目時,應(yīng)重點關(guān)注:

——“專精特新”屬性:是否在某一細(xì)分領(lǐng)域(如超薄VC、服務(wù)器VC、車規(guī)級VC)做到了技術(shù)領(lǐng)先?

——客戶結(jié)構(gòu):是否已切入頭部終端品牌或模組廠供應(yīng)鏈?客戶質(zhì)量比短期營收更重要。

——技術(shù)延展性縱向:能否從VC制造向上游材料(如高性能銅合金、石墨烯復(fù)合毛細(xì)芯)延伸,提升利潤率?橫向:能否具備提供“VC+熱管+導(dǎo)熱材料+模塊”的全套散熱解決方案的能力?單一部件供應(yīng)商價值會被擠壓。

——團(tuán)隊背景:核心團(tuán)隊是否具備材料、物理、機械等專業(yè)背景及多年的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗?

——量產(chǎn)與良品率:是否具備規(guī)?;?、自動化生產(chǎn)能力?良品率是能否盈利的核心。

六、散熱材料投資邏輯

散熱材料投資的核心是投“早”、投“新”、投“核心技術(shù)壁壘”,而非成熟的規(guī)?;a(chǎn)能。

1、投哪(Where to Play?)

(1)下一代超高導(dǎo)熱材料

重點:人工金剛石散熱片、氮化硼納米片增強復(fù)合材料、高品相氮化鋁陶瓷基板。

邏輯:這些材料是突破現(xiàn)有導(dǎo)熱極限的關(guān)鍵,主要面向高頻通信(GaN/SiC射頻器件)、高功率激光器、先進(jìn)封裝(HBM、CoWoS)、航空航天等超高功率密度場景,價值量高,技術(shù)壁壘極深。

(2)先進(jìn)均熱與嵌入式冷卻解決方案

重點:超薄均熱板(VC)、芯片級微通道冷卻液、嵌入式均冷層

邏輯:直接解決頂級算力芯片(CPU/GPU/ASIC)的“熱障”問題,是AI服務(wù)器、高性能計算、自動駕駛芯片的必需品。市場增長確定性強,但技術(shù)難度大,良率是關(guān)鍵。

(3)多功能復(fù)合型材料:

重點:導(dǎo)熱-電磁屏蔽一體化材料、導(dǎo)熱-結(jié)構(gòu)增強一體化材料。

邏輯:滿足終端設(shè)備“輕薄短小”和集成化趨勢,能幫助客戶簡化設(shè)計、節(jié)省空間、降低綜合成本。具備“賣解決方案”而非“賣單一材料”的潛力,客戶粘性更強。

(4)革命性工藝與裝備:

重點:低成本制備高性能導(dǎo)熱填料(如高質(zhì)量石墨烯、氮化硼)的原創(chuàng)工藝、用于生產(chǎn)超薄VC的先進(jìn)焊接/蝕刻裝備。

邏輯:擁有核心工藝和裝備know-how的公司,不僅能自己生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,還可能通過技術(shù)授權(quán)或裝備銷售建立更寬的護(hù)城河和多元收入模式。

2、怎么投(How to Pick?)

在面對早期項目時,應(yīng)構(gòu)建一套全方位的評估體系:

(1)技術(shù)壁壘與團(tuán)隊背景(核心中的核心):

團(tuán)隊:創(chuàng)始人及核心技術(shù)人員是否具備材料科學(xué)、物理、化學(xué)等領(lǐng)域的頂尖學(xué)術(shù)或工業(yè)背景?是否來自知名實驗室或行業(yè)龍頭?技術(shù)背景過硬是前提。

技術(shù)獨創(chuàng)性:技術(shù)是簡單的模仿改進(jìn),還是基于底層原理的創(chuàng)新(如獨特的界面修飾技術(shù)、創(chuàng)新的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計)?是否有專利護(hù)城河(關(guān)注發(fā)明專利數(shù)量和質(zhì)量,而非實用新型)?

可量產(chǎn)性:實驗室性能與中試/量產(chǎn)性能的差距有多大?團(tuán)隊是否具備工程化思維和工藝放大能力?這是科學(xué)家創(chuàng)業(yè)最容易失敗的環(huán)節(jié)。

(2)市場潛力與客戶驗證:

目標(biāo)市場:技術(shù)是面向一個利基市場(如軍工)還是廣闊市場(如消費電子)?市場天花板有多高?

客戶進(jìn)展:是否有行業(yè)頭部客戶的送樣、測試驗證或小批量訂單?客戶的反饋和評價如何?這是技術(shù)可靠性的最佳證明。

產(chǎn)品-市場匹配(PMF):其產(chǎn)品是否能解決客戶真正的“痛點”(而非“癢點”)?是否具備明確的性能、成本或可靠性優(yōu)勢?

3、競爭格局與差異化:

清晰認(rèn)知其在全球和國內(nèi)競爭格局中的位置。對比國際巨頭和國內(nèi)上市公司(如中石科技、天脈、思泉、飛榮達(dá)),它的差異化優(yōu)勢是什么?是性能更優(yōu)、成本更低還是應(yīng)用獨特?

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