导热散热功能材料相关市场概况
思瀚产业研究院 锦艺新材料    2023-01-05

1）热界面材料市场

导热界面材料（或热界面材料），Thermal Interface Materials（TIM），是一种提高电子设备散热效率和效果的材料，在电子设备中排除电子元器件和散热器之间的空气，使电子设备工作产生的热量分散更加均匀。常见的导热界面材料包括导热硅脂、导热凝胶、导热垫片、相变材料、石墨片、片状导热间隙填充材料、液态导热间隙填充材料等。导热界面材料的简要原理和应用场景如下：

资料来源：《电子产品热设计》

就整体热管理市场而言，根据 QY Research 统计数据显示，预计到 2027 年全球热管理材料市场将达到 139.80 亿美元，年复合增长率达 3.63%。根据 BCCResearch 发布的报告，全球热管理市场（导热材料/导热器件）规模从 2015 年的107 亿美元提高至 2016 年接近 112 亿美元，2021 年预计将提高至 147 亿美元。

目前热管理市场的主要增长点集中在 5G 领域先进通讯带来的散热需求、电动车电池电机电控系统热管理需求和高性能计算散热需求。根据头豹研究院数据，2021 年中国导热材料市场规模为 156.2 亿元，其中通讯基站使用规模 49.5 亿元，消费电子使用规模 69.2 亿元，随着 5G 高速发展，预计到 2024 年导热材料市场规模将达到 186.3 亿元，其中通讯基站预计达 54.0 亿元，消费电子预计达 76.4亿元，未来预计导热材料在消费电子和通讯基站的比例将进一步降低，新能源汽车、动力电池、数据中心等领域的使用规模将进一步扩大。

5G 先进通讯领域，5G 设备相比 4G，功耗提升非常明显，原有的散热方案不能满足其正常工作的条件，需要升级。随着 5G 手机换机潮和基站建设高峰的来临，全球 5G 智能手机和国内基站散热市场规模有望在 2020-2022 年间分别达到 360 亿和 59 亿元。

就手机散热方面来说，智能手机的主要发热源为处理器、电池、摄像头、LED 模组，5G 手机需要支持更多的频段和实现更复杂的功能，天线数量翻倍，射频前端增加，处理器性能提升，同时智能手机向大屏折叠屏、多摄高清摄升级、大功率快充升级，使得手机内集成的功能模块更多更紧密。5G 手机芯片功耗约 11W，约是 4G 手机的 2.5 倍，散热需求强烈。根据华金证券研究所统计，5G手机导热界面材料的价值量较 4G手机约有 3-4 倍左右的增长，由 4G手机导热界面材料 4-15 元的平均价格直接增加至 5G 手机导热界面材料的 10-25 元。

手机散热市场将随单机价值量提升和 5G 手机出货量提升，迎来百亿规模增量市场空间。根据华金证券测算，未来随着 5G 手机渗透率提升和散热方案的升级，预计全球手机散热市场有望从 2019 年的 150 亿元增长到 2022 年的 230 亿元，其中 5G 手机散热市场从 2019 年的 6 亿元增长到 2022 年的 164 亿元，期间 CAGR2020-2022 年复合增速为 50.6%，其中细分手机导热界面材料市场空间在 2022 年将达到合计 126.08亿元。

5G 先进通讯基站方面，Massive MIMO（大规模天线）技术使得 5G 基站TRX（无线通信收发信机）链路大幅增加，使 5G 基站功耗约为 4G 的 2.5-3 倍。基站功耗由 PA（功率放大器） 功耗、RF （射频）功耗和 BBU （基站计算）功耗组成，而 PA功耗和 RF 功耗是 AAU （有源天线单元）功耗的主要构成。

相比 4G 基站，5G 基站天线单元变多，每个天线单元都有 PA 和 RF单元，TRX 链路增加，同时 BBU 的计算功耗也随着 TRX 链路增加而上升，因此基站总功耗随之上升。来自运营商一线测试的数据显示，5G 基站单站满载负荷功率接近 3700W 左右，约是 4G 单站功耗的 2.5-3.5 倍，其中 5G BBU 功耗在 300W左右，5G AAU 功耗在 1,150W 左右，AAU是 5G 基站功耗增加的主要原因。同时，5G AAU 将天线和 RRU （远端射频单元）融合，体积却朝小型轻量化发展，需要更高效的散热方式。4G 基站中，天线和 RRU 独立，5G 基站则将 RRU 和天线融合于 AAU 中，5G AAU 比 4G RRU 集成度更高。同时 AAU 的降体积减重量又是趋势，华为 5G AAU（64T64R）约为 4G RRU（4T4R）的一半，由于安装更加简单，必须要减轻整机重量。5G 基站功耗翻倍不止，又要在更小的空间内完成及时散热，因此需要更高效的散热方式。根据华金证券预测，5G 基站量约是 4G 基站量的 1.2-1.5 倍，新基建带动 20 年大规模建设，叠加基站散热价值量的提升，预计 2020-2025 年国内 5G 基站散热材料和器件市场规模约 102 亿元。

服务器的散热需求是高性能计算设备散热领域的重要代表，以数据中心为代表的高性能计算设备的性能升级，带动其散热的强大需求。根据华金证券相关材料显示，仅单台服务器的导热产品需求就在几百元左右。结合未来服务器市场增量，高性能计算设备散热相关的市场空间广阔。按照前述 2021 年全球服务器市场新增台数和中国服务器市场新增台数计算，2021 年服务器散热相关的全球市场空间在 50 亿元级别，国内则超过 10亿元。

新能源汽车三电系统的散热领域，根据中银证券统计，传统汽车发动机冷却、空调系统单车价值量共约 1,800-4,000 元，而新能源汽车热管理单车价值量高达约 3,000-10,000 元。在新能源汽车三电系统中，导热胶粘剂是电池部件导热的关键材料，胶粘剂广泛应用于 PACK 密封、结构粘接、结构导热、电池灌封等方面，提供安全防护、轻量化设计、热管理等功能，为动力电池实现持久、稳定、高效、安全的运行起到了关键性作用。电控模组主要以 IGBT 模组与冷面之间的刚性界面涂抹导热硅脂为主要方式，减少热阻隔；电机系统则应用高导热胶对驱动电机内产生旋转磁性的定子进行整体灌封。

以动力电池中使用的导热聚氨酯类结构胶为例，有机硅胶及聚氨酯在动力电池中用于密封、结构粘结、导热、灌封等。在动力电池单元中，胶粘剂的性能也会显著影响电池质量。受益 CTP 电池工艺放量，导热/结构胶领域市场空间广阔，根据中信证券有关预测，搭载 CTP 电池的汽车中导热胶/结构胶的单车价值量有望从传统工业的 200-300 元/辆上升至 800-1000元/辆，市场潜力巨大。预计至 2025 年，全球新能源汽车销量将突破 2,200 万辆，按照上述单车价值量计算，仅动力电池领域用胶有望达到 200 亿市场空间。

2）导热界面材料上游关键材料导热粉体市场

导热界面材料的基材多为聚合物，而聚合物虽然绝缘性好且易于成型加工，但材料本身导热性能差，是热的不良导体。填充型导热聚合物是指通过物理共混的方法直接将作为高导热填料的导热粉体加入到聚合物基体中，以提高聚合物的热导率，该方法加工便捷简单，成本较低，可工业化生产，是目前国内外高导热聚合物材料的主要制备方法。

导热粉体是导热界面材料导热性能的最核心来源，常用的导热粉体材料一般有金属类填料、碳材料和陶瓷类材料三大类。虽然金属填料和碳材料本身具有较高的热导率，能显著地提高聚合物材料的热导率，然而在高负载时却易破坏材料的绝缘性能，且碳材料如石墨烯或碳纳米管在基体中不易分散，不利于形成有效的导热通路，因而在电子设备和新能源三电系统中应用有限。

热界面材料中，导热粉体填料占比超过 90%，最高可达 95%，因而市场空间广阔。陶瓷类导热粉体材料主要以氧化铝、氮化硼和氮化铝等粉体为主。

氧化铝方面，以球形氧化铝粉体为例，QY Research 调研显示，2021 年全球球形氧化铝市场规模大约为 15 亿元（人民币），预计 2028 年将达到 38 亿元，2022-2028 期间年复合增长率（CAGR）为 14.4%。氮化硼方面，2022 年全球氮化硼市场规模为 40.41 亿元人民币,其中国内氮化硼市场容量为 21.01 亿元。由 2018-2022 年全球氮化硼市场发展概况与各项数据指标的变化趋势来看，预计在预测期内，全球氮化硼市场规模将以 7.2%的平均增速增长并在 2028 年达到 61.54 亿元。

氮化铝方面，QY Research 调研显示，2021 年全球氮化铝（AIN）市场规模大约为 5.1 亿元（人民币），预计 2028 年将达到 7 亿元，2022-2028 期间年复合增长率（CAGR）为 4.5%。全球氮化铝（AIN）市场主要生产商有 TokuyamaCorporation、Surmet Corp、H.C. Starck 等企业，第一大厂商占全球市场约 58%的份额。亚太地区是主要市场，占全球约 56%的市场份额。