随着5G元年的开启,消费电子领域的发展呈现出两方面发展趋势:一是单一设备上集成的功能逐渐增加并且复杂程度更高;二是产品本身的体积更加追求轻薄化的趋势。设备轻薄化、智能化和多功能化对电子设备的热管理技术提出了更高的要求,以热管及均热板为主要产品形态的液冷散热,正是极佳的解决方案。
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散热王朝的更替
4G时代:曾是石墨片的江山
目前手机端主要散热技术包括导热界面材料、导热片、热管/均热板三类,其中以石墨为材料的导热片是4G手机主流方案。石墨是良好导热、散热材料,其导热性能超过了钢、铜、铁等多种金属材料。其常用场景是贴附在手机电路板中,可以同时向顺着两个方向均匀导热,迅速将芯片产生的热量均匀传递,起到散热作用。由于其导热系数高、易加工且具有较高的稳定性,成为使用较为普遍的散热方法。苹果、OPPO、小米等厂商都在其智能手机产品中使用石墨材料作为散热方案。
近年来,中高端智能手机普遍呈现集成化趋势:更高的计算频率和性能,四核、八核成为主流,额外增加NPU增强AI能力;更大更清晰的屏幕,2K/全面屏渗透率提升;柔性屏,可弯曲可折叠;更多内置无线设备,如双WiFi/低频蓝牙/无线充电等。伴随着功能配置和性能的提升,处理器计算量增大,散热需求突出。手机中主要热源为SoC、屏幕、摄像头、以及充电状态下的电池,另外射频前端在持续数据传输过程中亦会有间断性发热现象。SoC中算力的持续提升是确定性趋势,叠加5G信息处理和数据计算工作量大幅增加,SoC仍旧是最主要的发热源。当前4G手机平均功耗在4~5W,5G芯片的峰值耗电量是4G芯片的2.5倍,5G手机平均功耗预计相比4G有30%左右提升,传统散热已经不能满足需求。

图1 智能手机主要发热来源
资料来源:网络资料,水木资本整理
谁才是5G时代下的散热之王?
随着5G不断落地,2019年开始,我国手机厂商不断发布5G新机。主流散热已从单一石墨散热升级为“热管/均热板(VC)”或者“石墨+热管/均热板(VC)”方案。

图2 2019年国内外主流5G手机厂商产品发布情况