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5G导热材料行业分析报告
2019年5G导热材料行业分析报告
2019年2月
目录
一、导热材料：
壁垒高、应用广，国产力量近年快速成长5
1、导热材料行业下游空间广，未来增速快5
2、行业壁垒高企，国产力量快速成长6
（1）导热材料技术壁垒高、获利能力好，向下游整合可能性高6
①技术密集型7
②供应商认证壁垒高7
③跨区域销售需要通过国际认证7
④资金密集型7
⑤产品升级快需要持续投入8
（2）行业竞争格局以国际供应商为主，近年国产厂商进步明显9
二、终端领域：
5G时代到来与OLED、可折叠设计、无线充电等创新推动需求成长10
1、5G时代到来，终端功耗增加、机身非金属化，推动导热材料需求增长10
（1）5G时代功耗增加，带来散热新需求，散热片多层化趋势有望持续强化10
（2）5G内部结构设计更为紧凑，机身向非金属化演进，需额外散热设计补偿11
2、OLED、可折叠和无线充电等创新应用引入将带来导热材料的显著增量12
（1）OLED渗透率快速提升，针对其散热的需求将同步快速成长12
（2）可折叠手机的问世大大强化了OLED的发展趋势，成为散热市场新增量14
（3）无线充电渗透率快速提升中，推动对应散热材料市场的成长15
三、通信基站领域：
5G时代散热方案变革延伸出增量市场空间16
1、毫米波+超密集组网技术驱动5G基站数量大幅增加16
2、5G引领基站部件更新换代，导热材料需求同步上涨17
（1）高频PCB板17
（2）滤波器18
（3）天线振子18
3、海量运算和MassiveMIMO技术提高5G基站功耗，散热需求显著增加19
（1）传输功耗19
（2）计算功耗20
（3）额外功耗21
四、产业链相企业21
导热材料：
电子设备必需品，壁垒高，亟待国产替代。
散热是电子设备正常运行必须克服的问题，因此导热材料与器件广泛应用于电子设备，下游应用领域与市场广阔。
导热材料是导热器件的上游原料，国际大厂凭研发和品牌优势在中高端市场具有优势地位。
材料产品认证壁垒高、且受下游需求驱动需要代代升级，结合产能瓶颈小的特点，材料产品行业相比于器件制造行业具有在整机中成本占比低、高壁垒、高毛利的特性。
目前伴随国产力量的成长，国产导热材料供应商开始在产业链中扮演愈发重要的角色。
5G时代带来增量需求，行业市场规模有望打开新空间。
在迈向5G的重要产业背景下，终端市场和基站领域均将产生大量新增导热材料需求。
在终端领域，一方面，5G的到来将会带来功耗增加和结构变化（内部结构紧凑和机身非金属化）；另一方面，OLED、无线充电等高散热需求型创新渗透率不断提升，上述变化均带来导热材料的应用增加。
在通信基站端，毫米波叠加超密集组网技术将驱动5G基站数量大幅增加，5G基站中多处结构变化均令散热需求成长，且叠加海量运算需求和MassiveMIMO技术提升单基站功耗，催生了不同于4G时代基站的新架构下增量散热需求。
国产自主品牌材料逐渐形成突破，未来有望快速成长。
对于国内企业而言，一旦自主品牌通过终端厂认证，凭借成本优势，品牌商将很有动力采用国产品牌材料，从而迅速提高产品市占分额，实现快速发展。
以中石科技为代表的国内企业目前在导热材料领域已经取得突破，从行业目前发展态势看，国产材料环节有望打破国外企业品牌的垄断地位，从而实现快速成长。
一、导热材料：
壁垒高、应用广，国产力量近年快速成长
1、导热材料行业下游空间广，未来增速快
导热材料与器件的功能是填充发热元件与散热元件之间的空气间隙，提高导热效率。
未采用导热界面器件时，发热元件与散热元件之间的有效接触面积主要被空气隔开，而空气是热的不良导体，不能有效导热，采用导热界面器件后能实现热的有效传递，提高产品的工作稳定性及使用寿命。
导热材料分类繁多，目前广泛应用的导热材料有合成石墨材料、导热填隙材料、导热凝胶、导热硅脂、相变材料等。
导热材料是导热器件的上游原料，器件是在材料的基础上进行二次开发。
同时导热材料及器件行业下游应用领域广泛，包括通讯设备、计算机、手机终端、汽车电子、家用电器、国防军工等，下游市场的快速发展将带来器件和材料的巨大增量需求。
经测算，2017年仅智能手机和平板电脑市场，所需的合成石墨导热材料就达到将近百亿规模。
根据BCCResearch的预测，全球界面导热材料的市场规模将从2015年的7.64亿美元提高到2020年的11亿美元，复合增长率为7.1%。
2、行业壁垒高企，国产力量快速成长
（1）导热材料技术壁垒高、获利能力好，向下游整合可能性高
导热材料行业具有较高的进入壁垒，此类产品在终端中的成本占比并不高，但其扮演的角色非常重要，因而供应商稳定性较好、获利能力稳定，具备以下几个壁垒：
①技术密集型
该材料行业属于技术密集型行业，需要较高的研发投入和深厚的专利技术积累。
技术壁垒主要体现在以下三个方面：
基于不同行业应用的产品配方技术、研制实现配方成果的特殊工艺过程、专业的技术服务能力和丰富的现场应用经验。
②供应商认证壁垒高
一般大型消费电子（如手机、平板电脑、可穿戴设备等）品牌商基于对产品质量、成本控制等因素考虑，都建立了较完善的供应商认证体系，在合作开始之前对于潜在的零配件供应商进行严格的资质认证和产品质量的审核，要求供货企业具有ISO9001质量体系认证、ISO14001环境体系认证、OHSAS18001职业健康安全和社会责任等管理体系认证。
同时，供应商一旦进入其体系，轻易不会更换。
③跨区域销售需要通过国际认证
不同国家和地区存在各自的强制性安全认证标准，其中欧洲地区设有CE认证、ENEC认证、TüV认证、RoHS认证等，美国设有UL认证、OUTGAS认证等。
中国企业只有通过产品认证后方可进入国际市场销售。
④资金密集型
生产规模化的实现需要有众多专业设备与技术人才来作为支撑，因此需要大量且持续的资金投入。
⑤产品升级快需要持续投入
材料需要代代升级以适应客户产品不断的新增需求，早期智能手机发热严重，随着精密度的提高，这一问题的解决依赖于不断进化升级的新型导热材料，因此对于材料供应商而言需要不断升级自身产品，缺位于新性能材料布局的企业将会在不断的需求升级中掉队。
结合导热材料产品的特点，终端厂商无意于对此类产品进行杀价，因此行业一直保持着较高毛利水平，同时也意味着认证通过较难。
此外，导热材料的生产工艺核心是配方，不存在加工制造业的良率爬坡等问题，因此一旦通过产品认证，其产能释放的速度将会很快，对后进者形成的壁垒也很高。
此外，对于材料供应商，整合产业链也相对较容易。
具有进取心的导热材料供应商不仅以成卷的形式按平方米计算出货导热材料给下游模切厂，同时也会自主的尝试去对自由产品完成模切工作。
由材料厂向下整合模切环节更有利于扩大材料厂的营收体量和增加获利环节，这将成为材料厂未来布局的方向之一。
（2）行业竞争格局以国际供应商为主，近年国产厂商进步明显
国际市场上，导热材料行业已经形成了相对比较稳定的市场竞争格局，主要由国外的几家知名厂家垄断，导热材料垄断企业是美国Bergquist和英国Laird，合成石墨产品的高端客户市场主要由日本Panasonic、中石科技和碳元科技支撑。
国内市场上，由于我国导热材料领域起步较晚，在巨大的市场需求推动下，近年来生产企业的数量迅速增加，但绝大多数企业品种少，同质性强，技术含量不高，产品出货标准良莠不齐，未形成产品的系列化和产业化，多在价格上开展激烈竞争。
但对于国内企业而言，一旦自主品牌通过终端厂认证，凭借成本优势，下游主流国内模切件的制造商将很有动力采用国产品牌材料，从而迅速提高产品市占分额，实现快速发展。
目前少数国内企业如中石科技等逐渐具备了自主研发和生产中高端产品的能力，已经形成自主品牌并在下游终端客户中完成认证，近年在国际客户的供应体系中扮演着越来越重要的角色。
展望未来，5G时代将是导热材料行业增长的最大驱动力。
第五代移动通信技术（5G）相比4G，应用场景更加广阔，通信能力更加强大，预计将在2020年实现全面商用，届时消费电子终端和通信基站端都将迎来重要的变化，推动导热材料需求的发展。
二、终端领域：
5G时代到来与OLED、可折叠设计、无线充电等创新推动需求成长
1、5G时代到来，终端功耗增加、机身非金属化，推动导热材料需求增长
5G时代对散热需求的变化主要来自于2方面：
一方面，5G时代要求终端运算能力提升，带来功耗增加从而需要增加散热；另一方面，5G时代带来终端结构上的变化，无论内部空间更为紧凑的设计还是机身非金属化的趋势，都对散热提出了更高的要求。
（1）5G时代功耗增加，带来散热新需求，散热片多层化趋势有望持续强化
根据Digitimes的报道，华为的5G芯片消耗的功率将是当前4G调制解调器的2.5倍，届时需要更多更好的散热模块以防止手机过热。
从手机结构上来看，目前苹果公司推出的旗舰机型iPhoneXR/XS中，为了让双层主板更好的散热，主板正反面都贴有非常大块的散热石墨片，同时主板上的A12芯片也涂上了大量的导热硅脂进行散热。
在5G时代来临时，这些导热材料的需求也会进一步增加，相应的石墨片有望持续强化目前的多层化趋势，从而推动单机搭载价值量持续提升。
（2）5G内部结构设计更为紧凑，机身向非金属化演进，需额外散热设计补偿
5G具体到技术层面上，一方面是通信频率需要进一步提升，届时波长变小，叠加空气吸收等其他因素，电磁波的传输距离变小，穿透能力变弱；另一方面5G将采用MassiveMIMO技术，手机天线数量将从4G时代的2-4根变为8根甚至16根，天线数量增加可以在不需要增加信道带宽或者总发送功率损耗的情况下大幅地增加数据吞吐量以及发送距离，有效地提升了通信质量。
而电磁波会被金属屏蔽，在5G天线数量增多以及电磁波穿透能力变弱的情况下，金属后盖已经不再适用。
而后盖是手机的两条重要传热路径之一，其传热能力是该决定手机背面温度的重要因素。
但和铝材质相比，玻璃材质的导热能力较差，所以5G机身非金属化时代下，后盖需要增加额外的散热设计，增加了导热材料的需求。
而同时，5G时代终端内部紧凑的结构设计令散热解决方案的设计更具难度，具有解决方案设计能力的散热材料企业将会在客户供应体系中担任更加突出的产业链角色。
2、OLED、可折叠和无线充电等创新应用引入将带来导热材料的显著增量
（1）OLED渗透率快速提升，针对其散热的需求将同步快速成长
OLED屏幕相比LCD屏幕具备显示效果好、更轻薄、能耗低、可实现柔性效果等优点，随着技术的逐渐成熟与成本的逐渐下降，在智能手机中的渗透率不断提升。
通过梳理2018年前六大手机品牌旗舰机型的面板种类，我们发现各大旗舰机种OLED的渗透率不断提升，而最高端的柔性OLED面板仍有较大提升空间。
根据HISMarkit数据，2018Q3全球智能手机出货结构中，采用柔性OLED面板的比例为10%，渗透率处于低位。
基于强烈的需求，柔性OLED产能近年来快速增长，各大面板厂商纷纷加码布局柔性OLED产线，三星快速扩大其产能，韩国LG和以京东方为首的国内面板厂商也加速追赶。
根据IHSMarkit数据，若按现有规划，2016~2021年期间，全球柔性OLED理论总产能面积将达到88%的复合增速，呈现爆发式的增长。
而对于导热材料而言，OLED的渗透率提升将对其助益明显。
OLED材料高温受热易衰退，因此对散热要求大幅增加。
苹果在iPhoneX的OLED屏幕内侧贴了石墨片，面积较大，且要求非常平整，厚度0.1mm，为双层石墨。
我们预计，伴随OLED渗透率的提升，导热需求将会得到不断释放。
（2）可折叠手机的问世大大强化了OLED的发展趋势，成为散热市场新增量
而可折叠手机有望进一步释放OLED需求，从而显著增加散热方案的市场增量。
目前三星、华为等具备高端机定义能力的品牌厂商都积极布局可折叠手机，该领域有望助力散热材料市场成长。
三星已发布的“GalaxyFold”采用内折式设计，首发备货预计百万台左右，“GalaxyFold”配有4.6英寸外置小屏和7.3英寸内置可折叠大屏（命名为InfinityFlexDisplay）两块屏幕，内置可折叠大屏面积已经接近小型平板电脑，可以像书本一样向内对折。
根据Digitimes报道，“GalaxyFold”预计首发备货一百万台左右，发布后将视需求状况调整量产规模。
我们认为，三星“GalaxyFold”作为全球首款量产商用折叠屏手机，虽出于磨合用户需求、产业链配套尚不成熟的考虑备货量较少，但有望点燃消费者对折叠屏设计的关注度，为后续全面迭代奠定基础。
各大手机厂商对于折叠屏手机产品的积极规划布局直接印证了“折叠屏”将是下一代智能手机产品的确定性迭代发展方向，而2019年将是折叠屏手机的爆发元年，而相关的散热材料市场有望获得新动能，从而得到快速成长。
（3）无线充电渗透率快速提升中，推动对应散热材料市场的成长
无线充电是指无需借助电导线，在发送端（无线充电器）和接收端（位于智能手机等设备中）用相应的设备发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的一项技术。
其相比有线充电具有便利性、安全性和通用性的优势，同时近年来充电功率和效率也不断提升。
苹果、三星、华为等领先品牌都已在旗舰机型上积极推出无线充电，预计未来渗透率将进一步提升，根据Yole的数据，预计2018-2024年智能手机无线充电接收端销量的复合增速将达32.4%。
由于手机中无线充电线圈的存在，iPhoneX中的钢板中央开有大孔，但其阻碍了热量沿铝板传导，削弱了后盖的传热能力，因此苹果在线圈上贴铜箔石墨层来弥补。
据中时电子报报道，由于OLED屏幕、ForceTouch、无线充电及部份晶片的散热需求，iPhoneX对人造石墨散热片用量为iPhone8的2-4倍。
三、通信基站领域：
5G时代散热方案变革延伸出增量市场空间
站在用户视角上，5G时代是通信产业的全新变革，可以承载三大应用场景：
增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低时延（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）。
大规模天线阵列（MassiveMIMO）、毫米波、超密集组网、新型多址、全频谱接入等关键技术为5G的网络建设提供新的架构，也带来大幅增长的导热需求。
1、毫米波+超密集组网技术驱动5G基站数量大幅增加
5G通信采用毫米波技术，频谱分布在高频段，电磁波波长很短，信号衰减更快，覆盖能力大幅减弱。
相比于4G，无线通信信号覆盖相同的区域所需5G基站的数量将大幅增加。
同时，5G采用“宏基站+小站”的超密集组网模式，宏基站主要运用于大规模室外区域，而小站将广泛分布在室内场景。
现实的5G基站建设中，运营商将采用独立组网和非独立组网混合的模式。
一方面，进行5G全新网络构建；另一方面则依托现有4G网络设施，在业务密集区域建立5G小基站。
我们预测5G基站总数将达到4G基站数的1.3至1.5倍。
根据工信部的数据，截至2018年底，我国4G基站数达到372万座，我们测算5G基站总数将超过500万座。
2、5G引领基站部件更新换代，导热材料需求同步上涨
由于4G时代基站各部件难以满足高频、高速和大容量的信号传输要求，为实现5G万物互联的愿景，5G基站各零部件亟需更新换代，新的架构下基站端对导热材料的需求量同步提升。
（1）高频PCB板
陶瓷PCB板的应用及数量增长催生导热需求。
MassiveMIMO技术令单基站天线数量大幅增加，同时5G基站规模相对4G扩张，促进5G基站整体高频PCB板用量增加。
为满足高频、高速的数据传输需求，5G基站采用介电常数低、高频特性好的高频陶瓷PCB板。
陶瓷基板的导热性能不及金属基板，从而产生对高性能导热材料的增量需求。
（2）滤波器
陶瓷介质滤波器替代金属腔体滤波器，射频前端导热性能弱化。
4G基站射频前端的滤波器主要以金属腔体滤波器为主，而5G基站为满足有源天线的重量和尺寸要求，将以具有高抑制、低损耗、温度漂移特性好的陶瓷介质滤波器为新主流方案。
普通陶瓷的导热系数只有1~2，即使是特种陶瓷，例如氧化铍（BeO）瓷的导热系数也仅为243，但金属铜的导热系数高达377。
5G时代滤波器单位时间内将处理海量信号，器件功耗和发热增加，陶瓷材质难以快速的导热，必将对导热材料产生增量需求。
（3）天线振子
天线数量的增加将带动导热材料用量增加。
5G基站的天线将迎来两大变化：
1.MassiveMIMO和波束赋形技术的应用，单面天线里将集成64、128甚至更多的天线振子。
2.从无源天线到有源天线系统，4G时代基站RRU与BBU分离，通过馈线与天线连接。
而5G时代没有馈线需求，RRU与天线集成为AAU。
两种变化中天线数量的增加将带动导热材料用量增加。
随着天线结构愈加复杂，天线呈现小型化、轻量化的发展趋势，以往金属材质天线重量大、成本高的问题凸现出来。
并且5G采用了高频段，原有钣金、压铸工艺只能达到3.5GHZ、4.9GHz的精度极限，难以承载6GHz及以上频段的工作需求。
市场出现的全新工艺——3D选择性电镀塑料振子，凭借其重量轻、成本优、性能好、体积小的特点有望成为主流，而塑料的导热性能较差，由此带来导热材料需求大幅提升。
3、海量运算和MassiveMIMO技术提高5G基站功耗，散热需求显著增加
通信基站主要由基带处理单元（BBU）、射频处理单元（RRU）和天馈系统三大部分组成。
根据功耗的主要来源不同，基站总功耗可以分为传输功耗、计算功耗和额外功耗。
由于基站设备产生的热量与功耗成正比，单个基站的功耗越大，产热越多，散热需求越大。
（1）传输功耗
即电信号在传输过程中因传输介质等因素引起的损耗，并转化为热量散失。
5G基站中的传输损耗主要存在于功率放大器（PA）和射频（RF）部分所消耗的电量，用于执行基带信号与无线信号之间的信号转换，也包括馈电线的功耗。
由于5G基站承载的数据量大幅增加，RRU接收和传输信号的速度和容量剧增导致设备功耗增加，产生的热量变多。
由于滤波器将采用陶瓷材质，导热性能下降，并且基站数量大幅增加，也会带来传输总功耗上升。
（2）计算功耗
集中在基带处理单元（BBU）消耗的电量，包含数字部分处理、管理和控制、与核心网和其他基站间通信等功耗。
5G时代，由于单基站的计算能力大幅提升，BBU的计算功耗将远远超过射频器件的传输功耗。
5G基站计算总功耗的增加主要来源于小微基站部署数量剧增和MassiveMIMO（大规模天线列阵）技术的应用。
密集部署的小基站将带来总功耗的增量。
据赛迪咨询的预测，我国未来5G时期的小微基站总数量将达到950万个，密集部署带来数量的增加将大幅提升小微基站的总功耗。
MassiveMIMO技术的数据传输大幅提高了基站的计算功耗。
MassiveMIMO技术通过大幅增加天线数量来扩大信号容量，提高频谱资源利用率，基站的天线数量由4G时代的2、4、8天线剧增到64、128或256个，使得基带处理单元（BBU）能在单位时间内接收并处理海量的数据。
大带宽、高速率的数据传输大幅提高了基站的计算功耗。
5G基站的BBU功耗大幅抬升。
根据C114的数据，华为5G基站BBU的功耗为1400W，而4G时期平均功耗则在250W左右，5G高出了4G时期近6倍。
而大唐5GBBU的功耗更高，达到了1850W，相比于4G时期高出7倍多。
（3）额外功耗
是指从市电引入到基站直流供电的过程中的额外损失的电量，同时包括机房空调、制冷设备所消耗的电量。
相对于4GLTE接入网的BBU和RRU两级构架，5GRAN采用DU-CU-核心网的三级网络架构，5G时代更复杂的网络架构不可避免的会带来传输过程中的电量消耗。
根据设备功耗和发热的关系，5G基站功耗的大幅增加将导致设备发热过度，催生散热需求，触发导热材料产业的新行情。
四、产业链相企业
总结来看，导热材料行业有以下2个特点：
一方面，在整机中，导热材料成本占比低但是重要性突出，故而供应链的稳定性很高；另一方面，导热材料属于典型的研发驱动型产品，因而利润水平高，对下游亦具备整合的可能性。
目前来看，海外材料大厂仍在市场中占据重要的地位，但是以中石科技为代表的国产品牌正在快速成长。
展望未来，在5G时代作为最为重要的产业背景下，我们从终端应用和通信基站领域两方面来看，导热材料正迎来发展的重要机遇期。
从终端领域来看，5G时代智能手机的变革（功耗增加、内部结构紧凑、外观非金属化）和新型创新（OLED和无线充电等）渗透率的增长都推动导热材料需求的成长；
从通信基站领域来看：
“宏基站+小站”的超密集组网模式带来巨大应用基数，而基站的结构性变化（陶瓷PCB板、陶瓷介质滤波器替代金属腔体滤波器、天线数量增加等）和功耗增长（海量运算和MassiveMIMO技术）也带来了大量新需求，且由于新型导热方案在4G时代未采用，故而对行业推动明显。
导热材料正迎来发展的重要机遇期，而国产力量的快速成长将会分享行业成长的红利。
看好拥有导热材料自主研发能力、积极布局打造自主材料品牌和平台的本土企业通过不断发展逐步展开国产替代，进而切入高端供应链体系，分享下游行业发展红利的。
关注消费电子领导品牌导热材料龙头型企业中石科技。
公司立足于自身研发能力，目前在A客户供应链中承担着导热材料供应商的重要角色，2018年公司业绩实现快速增长，根据业绩预告，公司2018年归母净利润同比增加58%-82%。
同时关注碳元科技、飞荣达以及下游模切环节供应商领益智造。
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