导热材料分类、壁垒、需求及市场规模如何？

预计 2030 年全球导热材料市场规模达到 361 亿元。

导热材料主要提升热传导中的导热和均热效率。元器件沿其材料表面的两个方向的均 匀导热性能通常有限，所以需要使用水平方向上具有较高导热率的材料将局部高温向四周 扩散。而不同元器件之间，由于界面之间直接接触存在凹凸不平的空隙，会产生热阻（空气的导热效率非常低），因此需要使用导热界面材料填充空隙，以便于热量更快地在不同 界面间传导。

导热材料分类繁多，不同的导热材料有不同的特点和应用场景。目前广泛应用的导热 材料有合成石墨材料、均热板（VC）、导热填隙材料、导热凝胶、导热硅脂、相变材料等。 其中合成石墨类主要是用于均热；导热填隙材料、导热凝胶、导热硅脂和相变材料主要用 作提升导热能力；VC 可以同时起到均热和导热作用。

导热材料行业具有较高的技术和供应商认证壁垒。由于导热材料的工作空间主要集中 在凹凸不平的缝隙中，需要具有一定的可塑性和柔软性，所以上游所涉及的原材料主要集 中在高分子树脂、硅胶块、金属材料及布料等。下游方面，导热材料通常需要与一些器件 结合，二次开发形成导热器件并最终应用于消费电池、通信基站、动力电池等领域。由于 导热材料在终端的中的成本占比并不高，但其扮演的角色非常重要，因而供应商业绩稳定 性好、获利能力稳定。

最先进的 NLP 模型中参数的数量呈指数级增长。近年来，自然语言处理（NLP）中 的基于 Transformer 的语言模型借助于大规模计算、海量数据以及先进的算法和软件取得 快速进展。拥有大量参数、更多数据和更长训练时间的语言模型可以获得更加丰富、更加 细致的语言理解能力。因此，从 2018 年开始，NLP 模型参数以每年近乎一个数量级的速 度在增长。

AI 大模型的持续推出带动算力需求放量。ChatGPT-3 模型版本拥有 1750 亿个参数， 而此前的 GPT-2 只有 1.5 亿个参数。由于参数数量的增加，ChatGPT-3 的训练时间和算 力需求也大幅增加。为了训练 GPT-3 模型，OpenAI 需要使用超过 285,000 个 CPU 核心 和 10,000 多个 GPU。训练 ChatGPT-3 模型的总计算量大约相当于在普通笔记本电脑上 运行 175 亿年的计算量，大约是 GPT-2 的数百倍（数据源自 OpenAI 官网）。而且，在推 理过程中，ChatGPT 也需要大量的算力来生成连贯、准确的文本。以中国近年算力规模看， 2016-2021 年算力规模 CAGR 为 47%（数据源自中国信通院）。随着 AI 大模型等对参数 需求大幅提升，全球对于算力的需求预计将呈现爆发式的增加。

面对算力缺口，Chiplet 或成 AI 芯片“破局”之路。ChatGPT 等 AI 应用蓬勃发展， 对上游 AI 芯片算力提出了更高的要求，头部厂商通过不断提升制程工艺和扩大芯片面积推 出更高算力的芯片产品。然而在后摩尔时代，制程升级和芯片面积扩大带来的经济效益锐 减，架构创新如 Chiplet 或将成为提升芯片算力的重要途径。Chiplet 技术除了成本和良率 端的优势，还能够在最大程度上提升芯片的算力以满足不同应用的需求。

Chiplet 技术是提升芯片集成度的全新方法。Chiplet 指的是将芯片的不同芯粒分开制 备后再通过互联封装形成一个完整芯片。Chiplet 较小的硅片面积不太容易产生制造缺陷， 因此可以避免大算力芯片良率太低的问题。芯粒可以采用不同工艺进行分离制造，可以显著降低成本。此外，Chiplet 技术带来高速的 Die to Die 互连，使得芯片设计厂商得以将多 颗计算芯粒集成在一颗芯片中，以实现算力的大幅提升。

芯片算力提升对导热材料的要求不断提升。Chiplet 技术的核心思路在于尽可能多在物 理距离短的范围内堆叠大量芯片，以使得芯片间的信息传输速度足够快。随着更多芯片的 堆叠，不断提高封装密度已经成为一种趋势。随着封装密度的提高，单位电路的功率也不 断増大以减小电路延迟，提高运行速度；同时，芯片和封装模组的热通量也不断増大，显 著提高导热材料需求。

全球 Chiplet 市场增长强势。随着下游人工智能（AI）、虚拟现实（MR）、物联网（IoT） 的不断发展，高算力的要求成为的未来趋势，Chiplet 技术或成为未来的主流芯片制造方案。 据 Omida 测算，全球 Chiplet 市场规模将从 2018 年的 6.45 亿美元逐步攀升至 2024 年的 24 亿美元，CAGR 为 44.2%。近年，全球头部导体公司都已经开始布局 Chiplet，已经有 商业化设备公布。

数据中心的算力需求与日俱增，导热材料需求会提升。根据中国信通院发布的《中国 数据中心能耗现状白皮书》，2021 年，散热的能耗占数据中心总能耗的 43%，提高散热能 力最为紧迫。随着 AI 带动数据中心产业进一步发展，数据中心单机柜功率将越来越大，叠 加数据中心机架数的增多，驱动导热材料需求有望快速增长。

5G 通信基站相比于 4G 基站功耗更大，对于热管理的要求更高。根据广州 4G/5G 基 站功耗的实际测试结果，5G 基站的有源天线单元（Active Antenna Unit，AAU）或远端射 频单元（Radio Remote Unit，RRU）的能耗相比于 4G 基站高出 3-5 倍，基带处理单元（Base Band Unit，BUU）的功耗也比 4G 基站高出 30%-50%。综合来看，5G 基站能耗大约为4G 基站的 3-4 倍。能耗的提升对导热材料提出更高要求，因此 5G 基站中多采用高效导热 的 TIM 材料以应对高能耗带来的高热负载。

未来 5G 全球建设会为导热材料带来新增量。截止 2022 年 12 月，我国完成的 5G 基 站数超过 230 万个，占全球基站的超过 60%。当前我国的万人人均 5G 基站数已经达到了 16.3 个，远远大于全球平均水平。伴随着未来全球的 5G 基站逐步建设，对导热材料的需 求预计将持续存在。

消费电子在实现智能化的同时逐步向轻薄化、高性能和多功能方向发展。随着集成电 路芯片和电子元器件体积不断缩小，手机机身厚度越来越薄，但由于功能件数量增多，手 机功率密度和发热量快速增加。此外，无线充电和快充技术的普及也加大了散热的需求和 难度。简而言之，电子产品的性能越来越强大，而集成度和组装密度不断提高，导致其工 作功耗和发热量的急剧增大，提高散热需求。

新能源车产销量不断提升，带动导热材料需求。2017-2022 年我国新能源汽车产销量 迅速攀升。据中国汽车工业协会披露，2022 年国内新能源汽车销量为 688.7 万辆，同比 增加 96%，产量为 705.8 万辆，同比增加 99%。由于新能源车单车导热材料的价值高于 传统燃油车，新能源车渗透率的上升将带动导热材料的需求上涨。

预计 2030 年全球导热材料市场规模达到 361 亿元。（1）AI 算力缺口加速数据中心建设，料将带动导热材料的需求。数据中心的运行会 产生大量的热量，需要使用高效的散热系统来保证其正常运行。假设单位耗电量下的数据 中心与个人电脑（PC）中的导热材料价值量相似，则数据中心导热材料价值量约为 14 万 元/架。未来随着 AI 等领域的发展将会持续刺激数据量的增长，进而推动数据中心建设， 因此我们预计未来数据中心新建数量仍能维持双位数增长，2023-2025 年对应导热材料市 场规模为 4.1、5.5、7.1 亿元。

（2）5G 基站的持续建设会为导热材料的增长带来持续的需求。目前我国的 5G 建设 速度较快，居于全球领先地位。根据工信部《“十四五”信息通信行业发展规划》及《通 信业统计公报》，2022 年每万人拥有 5G 基站数为 16.4，距离 2025 年每万人拥有 5G 基站数达到 26 个的目标存在一定差距，因此未来预计我国还需追加建设大量 5G 基站。同时 未来全球 5G 基站的建设会提升导热材料的需求。根据工信部《通信业统计公报》披露的 我国历年基站新建设数量以及其中提及的全球约 60%5G 基站分布于我国，我们预测 2023-2025 年全球 5G 基站建设数量分别为 185、213、223 万座。根据我国台湾地区电气 电子工业同业公会调研结果，5G 基站散热材料价值量约为 2000 元/台，对应基站导热材 料全球市场规模为 37、43、45 亿元。

（3）消费电子技术迭代、性能提升带动高端导热材料需求及单机导热材料价格上升。 考虑到 5G 在手机领域的渗透率已经接近 50%，后续渗透率提升速度或会逐步放缓，我们 预计 2023-2025 年，5G 手机的渗透率为 54.4%/59.4%/64.4%。由于 5G 手机会带来更大 的发热量，对于热管理提出更高的要求，带动单机所需要的导热材料价值不断上升。我们 预计智能手机中石墨烯膜和 VC 等高端导热材料的渗透率将不断上升，我们假设 VC、石 墨烯膜渗透率为 25%/30%/35%和 10%/15%/20%；PC 中的 VC 渗透率为 2.0%/3.0%/4.0%。 此外，我们认为随着热管、石墨烯的散热材料技术成熟度的不断提升，平均单机价值量会 逐步下降。综合考虑下，我们预测 2023/24/25 年消费电子导热材料市场 规模将达到 135、143、152 亿。

（4）新能源汽车渗透率上升，带动汽车导热材料市场规模的提升。当前汽车导热材 料市场规模的提升来源于新能源汽车渗透率的上升。基于我们调研，我们对新能源汽车中 动力电池、电机/电控以及燃油车 ECM 系统中的导热材料的单车需求用量做出如下假设。根据中信证券研究部新能源汽车行业电驱动行业系列专题《聚焦 3000 亿市场， 技术迭代推动降本增效》（外发日期：2023 年 03 月 08 日），我们预计 2023-2025 年全球 新能源车渗透率为 16.7%/20.7%/24.7%。在此基础上，对应汽车导热材料的市场规模将达 到 46/55/64 亿元。