东吴证券发布AI终端散热行业深度报告,指出端侧AI正推动芯片功耗持续攀升——A系列芯片TDP从A14的6W提升至A18 Pro的8W,骁龙8 Gen 4达8.2W。VC均热板2024年全球市场规模12.4亿美元(较2022年+57%),预计2032年达36亿美元(CAGR 14.2%)。55%的电子设备失效由温度超标引起,散热系统已成为AI终端性能释放的核心瓶颈与投资主线。
AI驱动芯片功耗持续攀升,散热需求水涨船高
端侧AI对硬件的改造是系统性的,体现在功能增加和性能要求全面提升。感知能力方面,iPhone16系列标配相机控制键以加强视觉AI启动便捷性,麦克风信噪比大幅升级以改善AI语音交互准确性。处理能力方面,Apple Intelligence仅支持A17 Pro及以上芯片设备,端侧AI模型运行对内存容量和带宽提出更高要求。
散热需求持续攀升的根源在于芯片计算能力的跃升。数据处理过程中频繁的电信号转换导致电流通过晶体管时因电阻产生热量。手机越来越高的性能、越来越轻薄的形态和越来越紧凑的设计,使散热问题持续加剧。功能模块增加挤占空间、性能提升、形态变化均会带来散热需求的大幅增加,这也是散热行业需求和格局变化的关键节点。
散热需求持续攀升的根源在于芯片计算能力的跃升。数据处理过程中频繁的电信号转换导致电流通过晶体管时因电阻产生热量。手机越来越高的性能、越来越轻薄的形态和越来越紧凑的设计,使散热问题持续加剧。功能模块增加挤占空间、性能提升、形态变化均会带来散热需求的大幅增加,这也是散热行业需求和格局变化的关键节点。
芯片TDP数据:A系列6W→8W,骁龙5.3W→8.2W
TDP(散热设计功率)是散热系统设计的核心指标。Apple A系列芯片TDP从2020年A14的6W提升至2024年A18 Pro的8W,增幅33%。制程工艺从5nm演进至3nm,晶体管数量从11.8B增至19B,CPU主频从3.1GHz升至4.04GHz,NPU算力从11TOPS跃升至35TOPS。
安卓阵营同样呈现功耗快速攀升趋势。骁龙8 Gen 1 TDP为5.3W(2021年),至骁龙8 Gen 4已提升至8.2W,三年增幅达55%。联发科天玑9000 TDP为4W,天玑9300提升至7W。苹果与安卓旗舰SoC功耗共振攀升,共同推动消费电子散热市场持续扩容。
安卓阵营同样呈现功耗快速攀升趋势。骁龙8 Gen 1 TDP为5.3W(2021年),至骁龙8 Gen 4已提升至8.2W,三年增幅达55%。联发科天玑9000 TDP为4W,天玑9300提升至7W。苹果与安卓旗舰SoC功耗共振攀升,共同推动消费电子散热市场持续扩容。
55%电子失效由温度超标引起,散热成性能发挥核心保障
根据美国空军航空电子整体研究项目数据,55%的电子设备失效是由温度超过允许值引起的。当温度为70℃-80℃时,每上升10℃,可靠性下降50%。温度、湿度和灰尘是影响电子电气产品稳定性和可靠性的主要因素,其中温度影响最为显著。
若没有强大的散热能力,随着功耗增加,设备将出现降频、发热和闪退等问题,用户体验大幅下降。散热也将反过来制约硬件设计——若通过材料升级提升散热效率,腾出的空间可为电池、主板、传感器等留下提升空间。三星应苹果要求研究LPDDR DRAM独立封装方案,正是为了改善PoP堆叠封装在端侧AI负载下的散热瓶颈。
若没有强大的散热能力,随着功耗增加,设备将出现降频、发热和闪退等问题,用户体验大幅下降。散热也将反过来制约硬件设计——若通过材料升级提升散热效率,腾出的空间可为电池、主板、传感器等留下提升空间。三星应苹果要求研究LPDDR DRAM独立封装方案,正是为了改善PoP堆叠封装在端侧AI负载下的散热瓶颈。
散热系统:从热源到外界的多环节系统工程
手机散热是从里到外的系统工程。CPU或传感器等热源产生的热量,首先采用热拓展装置将局部热点热量快速扩展至更大表面积,该环节多采用石墨膜。然后经导热界面材料传导到热管或均温板,再快速传导至石墨膜后均匀散开,最后通过金属支架及手机机壳向外界环境转移。
单一散热材料正被多种组件构成的散热模组替代。高端智能手机采用“热界面材料+均热板+人工合成石墨散热膜”方案,中低端机型采用“热界面材料+热管+多层人工合成散热膜”方案。VC均热板凭借面散热优势替代热管成为中高端手机散热主材,多层石墨叠加趋势持续提升石墨用量。
单一散热材料正被多种组件构成的散热模组替代。高端智能手机采用“热界面材料+均热板+人工合成石墨散热膜”方案,中低端机型采用“热界面材料+热管+多层人工合成散热膜”方案。VC均热板凭借面散热优势替代热管成为中高端手机散热主材,多层石墨叠加趋势持续提升石墨用量。
| 芯片 | 发布时间 | 制程 | CPU主频 | NPU算力 | TDP |
|---|---|---|---|---|---|
| A14 | 2020年 | 5nm | 3.1GHz×2 | 11TOPS | 6W |
| A15 | 2021年 | 5nm | 3.23GHz×2 | 15.8TOPS | 6W |
| A16 | 2022年 | 4nm | 3.46GHz×2 | 17TOPS | 8W |
| A17 Pro | 2023年 | 3nm | 3.78GHz×2 | 35TOPS | 8W |
| A18 Pro | 2024年 | 3nm | 4.04GHz×2 | 35TOPS | 8W |
投资建议:VC均热板为增速最快细分方向
东吴证券研报看好VC均热板作为散热行业增速最快的细分方向。2024年全球VC均热板市场规模为12.4亿美元,相比2022年提升57%,预计2032年达36亿美元,2024-2032年CAGR为14.2%。AI终端性能持续提升驱动VC均热板朝更大尺寸、更薄厚度、更强结构方向演进。
导热界面材料市场稳健增长,2022年全球约103亿元,预计2029年近170亿元(CAGR 7.4%),消费电子占比46.7%、通信设备占比38.5%。石墨散热膜设计灵活,多层石墨叠加增强散热能力的趋势正不断提升石墨需求量。建议关注领益智造、中石科技、捷邦科技、思泉新材、苏州天脉等散热产业链核心标的。
导热界面材料市场稳健增长,2022年全球约103亿元,预计2029年近170亿元(CAGR 7.4%),消费电子占比46.7%、通信设备占比38.5%。石墨散热膜设计灵活,多层石墨叠加增强散热能力的趋势正不断提升石墨需求量。建议关注领益智造、中石科技、捷邦科技、思泉新材、苏州天脉等散热产业链核心标的。
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