行業(yè)資訊
智能與5G時(shí)代電子產(chǎn)品散熱需求大增，石墨烯散熱膜出現(xiàn)井噴現(xiàn)象
★電子設(shè)備單位功耗持續(xù)提升，散熱的重要性不斷提升
★業(yè)界領(lǐng)先的散熱黑科技：石墨烯
★錦富技術(shù)穩(wěn)步推進(jìn)高性能石墨烯散熱膜項(xiàng)目;
（一）電子設(shè)備單位功耗持續(xù)提升，散熱的重要性不斷提升
高溫對(duì)多數(shù)元器件將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，使得大多數(shù)電子元器件性能改變甚至失效，從而引起整個(gè)電子設(shè)備的故障。一方面，電子元件的10℃法則;顯示，電子元件的故障發(fā)生率隨工作溫度的提高呈指數(shù)增長(zhǎng)，溫度每升高10℃，系統(tǒng)可靠性降低50%。另一方面，熱失效是電子設(shè)備失效的最主要原因，電子設(shè)備失效有55%是因?yàn)闇囟冗^(guò)高引起。電子設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生熱量堆積在體內(nèi)，因此在電子設(shè)備內(nèi)部施加散熱手段，使設(shè)備保持在合適溫度非常重要。
在電子設(shè)備高性能、小型化發(fā)展趨勢(shì)下，及時(shí)散熱挑戰(zhàn)提升，散熱設(shè)計(jì)在電子設(shè)備開(kāi)發(fā)中重要性加大。隨著集成電路工藝、集成度、工作速度提升，電子設(shè)備朝小型化發(fā)展、元件密度增大、電源續(xù)航能力提高，電子設(shè)備系統(tǒng)功耗增加，單位體積產(chǎn)生的熱量持續(xù)上升。以智能手機(jī)為例，其處理器功耗不斷增加，而機(jī)身厚度的不斷壓縮，電子設(shè)備面臨的散熱挑戰(zhàn)不斷加大，散熱設(shè)計(jì)重要性持續(xù)提升。
以5G手機(jī)為例，功能創(chuàng)新帶來(lái)功耗提升，散熱需求隨之升級(jí)。主要發(fā)熱源為處理器、電池、攝像頭、LED模組，5G手機(jī)需要支持更多的頻段和實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，天線數(shù)量翻倍，射頻前端增加，處理器性能提升，同時(shí)智能手機(jī)向大屏折疊屏、多攝高清攝升級(jí)、大功率快充升級(jí)，使得手機(jī)內(nèi)集成的功能模塊更多更緊密。5G手機(jī)芯片功耗約11W，約是4G手機(jī)的2.5倍，散熱需求強(qiáng)烈。目前4G廣泛應(yīng)用的散熱材料有石墨片、導(dǎo)熱界面材料等，受制于其導(dǎo)熱系數(shù)的極限，已經(jīng)很難滿足5G手機(jī)需求。
| 變化因素 | 5G 零部件升級(jí) | 5G 相對(duì) 4G 導(dǎo)熱增量需求 |
| 芯片計(jì)算效率提升 | 5G芯片處理能力有望達(dá)到 4G芯片的5倍，耗電達(dá)2.5倍 | 處理器、CMOS 圖像處理器等芯片發(fā)熱密度和熱量絕對(duì)值明顯增加 |
| 頻段、帶寬增加 | 5G 智能手機(jī)天線數(shù)量可達(dá) 4G 手機(jī)的 5-10 倍，數(shù)據(jù)速率、頻段明顯提升 | 天線、射頻前端等器件對(duì)散熱在工藝、材料、性能上提出更高要求 |
| 電磁信號(hào)強(qiáng)度高 | 玻璃、陶瓷等非金屬材料機(jī)殼替代存在電磁干擾問(wèn)題的金屬機(jī)殼 | 玻璃、陶瓷等非金屬材料導(dǎo)熱能力、散熱性能比金屬差， 需要數(shù)量更多、更有效的導(dǎo)熱器件 |
| 防水性能升級(jí) | 內(nèi)部零部件與整機(jī)結(jié)構(gòu)具有更高的密封性 | 封閉狀態(tài) |
| 輕薄化 | 內(nèi)部器件集成化、模組化 | 內(nèi)部器件更加緊湊、內(nèi)部電磁信號(hào)干擾更嚴(yán)重，需要加強(qiáng)散熱 |
| 屏占比提升、無(wú)線充電 | 全面屏、無(wú)線充電增加了散熱量，減小了整機(jī)內(nèi)部空間 | 散熱需求增加 |
| 拍攝性能升級(jí) | 后置雙攝、三攝成為趨勢(shì)，前置人臉識(shí)別采用結(jié) 構(gòu)光方案，手機(jī)發(fā)熱模組和發(fā)熱密度大幅提升 | 散熱需求明顯提升 |
（二）業(yè)界領(lǐng)先的散熱黑科技：石墨烯
石墨烯（Graphene）是2004年用微機(jī)械剝離法從石墨中分離出的一種由碳原子以雜化軌道組成六角型、呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。石墨烯完美的結(jié)構(gòu)賦予其超強(qiáng)導(dǎo)電性、良好的熱傳導(dǎo)性、良好的透光性及高柔性和高強(qiáng)度等材料特性，在新能源電池、涂料、柔性屏和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。石墨烯上游為石墨、下游應(yīng)用主要分為兩個(gè)方面：一是石墨烯粉體，多摻雜在其他材料中使用，多應(yīng)用于涂料和新能源電池領(lǐng)域；二是石墨烯薄膜，薄膜因?yàn)橥该鳌?dǎo)電、柔性好等優(yōu)點(diǎn)，在散熱材料、柔性顯示和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，具有很好的發(fā)展前景。
2018年，華為推出的mate20 X手機(jī)首次采用了石墨烯散熱膜和液冷散熱片組合的散熱系統(tǒng)，而同年推出的蘋果iPhone XS Max手機(jī)主板采用三層疊加封裝技術(shù)，利用常規(guī)石墨散熱膜和金屬邊框組合來(lái)散熱，三星Note 9設(shè)置了水碳冷卻散熱系統(tǒng)，即通過(guò)儲(chǔ)水銅制熱管和碳纖維 TIM（熱界面材料）組合來(lái)散熱。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)證明華為mate20 X手機(jī)的散熱效果遠(yuǎn)優(yōu)于其他兩款手機(jī)；在2020年一季度發(fā)布的5G手機(jī)中，OPPO、小米、vivo、三星、中興等品牌依然較多采用VC均熱板+超薄熱管的散熱方式，但華為堅(jiān)持采用石墨烯散熱膜來(lái)散熱，并將其應(yīng)用拓展到了平板電腦領(lǐng)域，目前華為Mate 20 X到Mate 30 Pro至華為P40系列及華為MatePad Pro 5G平板電腦都采用了石墨烯散熱技術(shù)；2020年2月發(fā)布的小米10，則采用了石墨烯散熱膜/VC/多層石墨片的立體式散熱方案。隨著智能手機(jī)散熱技術(shù)的不斷更迭和進(jìn)步，石墨烯散熱膜技術(shù)在5G時(shí)代已逐漸成為主流的散熱技術(shù)。而隨著手機(jī)柔性、可折疊趨勢(shì)的興起，石墨烯散熱膜憑借其優(yōu)異的熱導(dǎo)性能及柔韌性，必將隨著未來(lái)5G智能手機(jī)的發(fā)展在眾多散熱技術(shù)方案中脫穎而出，迎來(lái)高速發(fā)展。
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