机械行业一周解一惑系列：多领域散热材料、工艺的发展历史与路径演绎
本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 一周解一惑系列： 多领域散热材料、工艺的发展历史与路径演绎 2023年06月18日 ➢ 本周关注：精测电子、弘讯科技、电光科技、汇川技术 ➢ 本周核心观点：关注人形机器人产业催化及通用复苏 ➢ CPU/GPU算力、功率的提升持续拉动散热相关需求，且有加速态势。根据PassMark评分数据，2001年2020年，Intel/AMD的CPU芯片单核/多核性能均持续提升。同时根据Techspot的相关研究，CPU和GPU的算力（或处理能力）大部分由它们的晶体管密度决定，而每个晶体管都会在电流通过时产生热量，因此晶体管密度的提升带来了热量的提升；同时市场上大多数的 CPU 都能以高于其基本频率的速度运行。另一方面，由于AI算力需求的快速提升，相关CPU/GPU的功率提升也呈现加速态势。以GPU为例，主要用于游戏等领域的携带图像处理能力的GPU，从2004年的G70至2022年的AD102，18年期间功率提升近5x至约450W；对比看用于AI领域的V100/A100/H100，2017-2023年每间隔3年功率提升1.6x/1.75x至700W ➢ 芯片级散热材料与工艺的演变，风冷走向液冷。散热器最先以风冷方式出现 ， 早 期 为 一 体 成 型 的 挤 铝 下 压 式 散 热 器 ， 铝 材 便 宜 易 加 工 ， 但 导 热 效 率(237W/(M·K))只有铜的二分之一(401W/(M·K))，因此出现了塞铜式散热器。就散热器形态而言，早期为下压式散热器，更新的塔式散热器能够通过侧吹的方式提高散热效率。随CPU功率提高，散热器开始与热管、鳍片等器件搭配组成性能更高的散热模组，并且出现散热效率风高的水冷散热器。芯片类散热（包含CPU/GPU）主要有风冷和水冷两种解决方案，相同规格功耗下，水冷散热能力更强，但价格昂贵，高端市场使用多。 ➢ 市场空间。根据Market Watch统计，全球热管市场规模在2022年达到了30亿美元，预计热管 2028 年市场规模将达到46亿美元，2022-2028期间CAGR 为7.48%。 全球热管主要厂商有FURUKAWA、Innergy tech、 Advanced Cooling Technologies、Fujikura、 Aavid Thermalloy、Asia Vital Components 等。2022年全球均热板市场规模大约为46亿元人民币，预计2029年将达到137亿元，2023-2029期间CAGR为14.2%，均热板全球市场主要生产商主要Auras、CCI、Jentech、Taisol和Fujikura等。 ➢ 新能源车领域也有相关产品应用。1）汽车电动化带动汽车PCB需求稳健增长，该部分的散热需求与电子领域的相似；2）高压快充带来新的散热需求。对于此类热流密度较高的设备，液冷系统具有更高的换热效率，与风冷相比，不仅可以缩小换热设备体积，还可以实现温控。大功率充电连接器冷却系统主要由液冷泵站、循环管道、散热器、冷却液等组成，循环管道内置于充电电缆中，液冷泵站安置在充电桩内部，当冷却系统开启时，冷却液通过循环管道带走热量并进入散热器冷却，从而保证大功率充电连接器在合理的温度范围内工作。液冷充电枪是目前很流行的降低热损耗的办法，供应商目前正在整合液冷与DC快充技术进一步提高功率。 ➢ 投资建议：伴随算力提升，建议关注 英特科技、中石科技、富信科技 ➢ 风险提示：1）AI对算力需求的持续性不及预期；2）相关产品性能优化取得技术突破，导致制冷散热需求低于预期 推荐 维持评级 [Table_Author] 分析师 李哲 执业证书： S0100521110006 电话： 13681805643 邮箱： lizhe_yj@mszq.com 分析师 占豪 执业证书： S0100522090007 电话： 15216676817 邮箱： zhanhao@mszq.com 相关研究 1. 一周解一惑系列：核电行业梳理2023/06/12 2. 一周解一惑系列：X射线智能检测设备应用梳理-2023/06/05 3. 一周解一惑系列：光栅尺的测量地位及国产化进程-2023/05/28 4. 一周解一惑系列：“一带一路”能源设备的潜在市场空间与选择-2023/05/21 5. 一周解一惑系列：液冷设备行业梳理-2023/05/15 行业专题研究/机械 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 目录 1 散热需求提升的历史回顾 .......................................................................................................................................... 3 1.1 处理器的功耗随着算力的提升而提升 ............................................................................................................................................. 3 1.2 下一代CPU将需要更强大的冷却解决方案 .................................................................................................................................. 3 1.3 海外龙头散热器件与材料公司 ......................................................................................................................................................... 6 2 芯片（CPU/GPU）散热 ........................................................................................................................................... 7 2.1 芯片散热材料演变 .............................................................................................................................................................................. 7 2.2 风冷和水冷散热方式对比 .................................................................................................................................................................. 7 2.3 水冷散热器零部件及工作原理 ......................................................................................................................................................... 8 2.4 风冷散热模组零部件及工作原理 ................................................................................................................................................... 10 2.5 市场空间及主要相关公司 ................................................................................................................................................................ 12 3 消费电子领域 ......................................................................................................................................................... 14 3.1 手机散热：均热板为主，石墨、石墨烯为辅 .............................................................................................................................. 14 3.2 电脑：热管+风扇+鳍片，进步以量变为主 ................................................................................................................................. 18 3.3 消费电子领域材料龙头介绍 ............................................................................................................................................................ 19 4 新能源车领域散热 .................................................................................................................................................. 21 4.1 PCB散热 ............................................................................................................................................................................................ 21 4.2 新能源汽车充电 ................................................................................................................................................................................ 22 5 相关公司 .................................................................................................................................................
