5G提高散热需求带动终端和通信设备领域散热材料增量市场

发布时间:2022-07-28 17:38:45 来源:ror官网登录入口 作者:ror综合体育app下载

  随着5G通信网络的发展,5G智能手机正朝着轻薄化、智能化和多功能化等方向发展,设备的高集成度对手机材料的散热处理技术提出了更高的性能要求和挑战。一方面,伴随着智能手机由4G向5G升级,芯片、摄像、频段、带宽、电池等模块的功能大幅提升,比如,5G手机芯片处理能力是4G手机的5倍,相应地,5G手机芯片功率对比4G芯片提升了近4倍,发热量也大幅提升。另一方面,5G内部结构设计更为紧凑,热量难以扩散,机身向非金属化演进,散热性差,需要更多的散热设计。

  使用外置5G基带芯片,功耗会进一步增加。外挂式的基带需要独立散热,CPU加上基带的功耗,功耗比集成SoC芯片要高。其次,屏幕耗费电量也是一个重要方面。屏幕分辨率高,对CPU和GPU的处理能力要求也高;屏幕大,所需的背光灯更多,这两方面都会导致耗电和发热增加。

  5G手机在网络连接领域有更高的功耗及发热,为了完成更多的任务,需要更多的带宽。5G手机的超高网速体验是基于更复杂的天线G手机采用Massive MIMO(大规模多输入多输出)天线技术,要求手机内置至少8个天线,每个天线都有自己的功放,会导致功耗大幅增加。另外,5G基站覆盖范围小,在5G网络覆盖率低的情况下,如果首选5G网,手机就会频繁搜索信号,加速电量消耗,增加发热。

  华为Mate30Pro5G和小米10Pro5G两款机型将分别在4G网络和5G网络下测试,测试项目为5小时续航测试和发热情况。5小时续航测试是模拟日常使用一天的场景压缩测试:看网络视频、本地视频、电子书、微博、拍照、游戏、微信、网页、通话,以及听本地音乐各半小时,合计5小时。从续航结果来看,开启5G后,小米总耗电增加了8%,华为增加了12%。

  5G手机市场的渗透率正在快速提升。2021年8月中国4G和5G手机市场出货量总共2,376万部,其中4G手机出货量607万部,占比25.55%,5G手机出货量1,769万部,占比74.45%。2021年1月至8月4G手机出货量1.93亿部,5G手机出货量3.31亿部,总共出货量超5亿部,其中5G手机出货量占比达63.22%。Counterpoint预测,2024年5G手机全球出货量预计将达到11.6亿部,复合年增长率为137%,占手机总出货量的70%。

  近几年,手机的散热技术也在不断更新与迭代,“导热石墨片+导热界面材料”的传统散热方案已经无法满足终端散热需求。在消费电子超薄化、轻量化且性能持续升级的背景下,热管和均热板有望充分发挥其导热性能优势,渗透率持续提升。三星、华为、小米、VIVO 等手机厂商发布的 5G 手机均已开始采用“石墨+导热界面材料+均热板与热管”散热方案。

  在基站领域,为了满足5G网络高功率、高频段和高速率的关键性能需要,5G基站和接入网较4G有了有大的变化:(1)采用大规模阵列天线(Massive MIMO)技术,结合波束赋形,通过大量阵列天线同时收发数据,可以大幅度提升网络容量和用户体验。(2)采用有源天线(AAU),将传统基站的天线与射频单元一体化集成为AAU,可以简化站点部署,降低馈线复杂度,减少传输损耗,提升网络整体性能。(3)无线接入网采用CU/DU架构,将传统基站BBU拆解为CU(Centralized Unit)和DU(Distributed Unit),CU用来集中处理非实时数据,DU负责分布处理实时数据,每个CU可以管理多个DU,CU和DU之间通过不同的组网方案可以适配不同的基站接入场景。

  Mass MIMO 技术使得5G基站的TRX链路大幅增加,5G基站的功耗约为4G的2.5-3倍。基站功耗的上升意味着发热量增加。如果散热不及时,会导致基站内部环境温度升高,一旦超过额定温度(如基站内多芯片的 TC 要求在 90℃以内),将严重影响网络的稳定性以及设备的使用寿命。又因基站通常被安装在楼顶的铁架、野外的高处,所以缩小体积、降低重量对设备的安装便捷性来说至关重要,给 5G 基站散热带来更大的挑战。

  5G牌照发放于2019年6月,2020-2023年将是5G网络的主要投资期,回顾3G及4G时期基站建设情况:4G基站建设较3G基站建设明显提速,2010年3G基站增速达59.93%,2015年4G基站增速达108.60%,随着5G部署以及5G商用进程的推进,预计5G基站建设增速将快于3G、4G基站建设的增速。

  新一轮5G建设正进入加速期。从政策上看,近期多地“十四五”新基建规划密集出台,为保障5G基站建设行动有序实施,各地政府相继提出了5G建设的规划方案。由于5G单站覆盖面积更小,按照5G基站数量是4G基站的1.2-2倍计算,中国5G基站保有量为446-744万个。

  目前4G基站主流散热方案为导热硅胶和铸铝/半固态压铸铝,5G基站将转变为翅片+环路热管/VC+导热界面材料组合的散热模组方案,无论是材料还是模式上均实现升级。5G基站热量传递路径通常为:芯片→导热界面材料→导热结构件→内部空气→外壳→外部环境。

  大规模的基站建设、5G基站对热管理要求的提高,无论是天线前段或者是基带处理单元、以及电源管理,都对导热提出了更高要求,从而对热界面材料产生更大的市场机会。返回搜狐,查看更多



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