AI手机硬件变化体现在哪？

目前 AI 手机的硬件变化主要围绕 AI 芯片高算力所带来的耗能提升及发热加大，我 们从增供能、减耗能、提散热的角度提出三个技术趋势。

1.硅碳负极电池提高供能

负极材料成本占比较低，采用新材料对手机成本影响有限。负极材料是锂电池的重 要组成部分，在充电过程中作为锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的作用。 负极材料是影响动力电池能量密度、循环性能、安全性能的决定性因素之一。石墨类 材料是目前应用较多的负极材料，而硅基材料由于理论比容量显著高于碳基材料，正 在逐步提高在锂电池负极材料中的渗透率。从成本结构来看，负极材料成本占比小于 15%，因此采用硅碳负极材料对于电池整体成本的影响相对可控。

硅基负极材料有望显著提升负极材料性能。从具体性能来看，人造石墨材料的理论容 量在 310-360mAh/g 不等，而硅基负极材料的理论容量可以达到 400-4000mAh/g。掺 杂硅基负极材料可以有效提升锂电池负极材料的理论容量上限并提升快充能力，但 同时初代硅基负极材料也存在首效较差、循环寿命较差、膨胀大、成本高等缺陷。

硅碳负极材料的制备方法主要有化学气相沉积（CVD）法、机械球磨法、喷雾法、镁 热还原法、溶胶-凝胶法以及热解法等。其中早期采用的机械球磨法主要是将材料放 入研磨锅中利用研磨球和颗粒之间的碰撞以及高温高能的作用使材料发生变形断裂、 晶粒细化、尺寸减小、表面改性甚至发生新的化学反应。而化学气相沉积（CVD）技 术可合成高质量沉积物，在控制纳米级厚度方面具有优势，随着工艺流程逐渐成熟、成本逐渐降低，CVD 法正在逐渐提高渗透率，逐渐成为主流的生产工艺。

主流智能手机旗舰机型逐步采用硅碳负极电池。硅碳负极 2023 年首次在手机上采用， 从目前国内主流的手机厂商来看，2024 年，包括小米、荣耀、OPPO、vivo 在内的多 家手机品牌的旗舰机型搭载了硅碳负极技术的电池，后续有望逐步向次旗舰、中低端 机型下沉。其中根据小米官方披露，小米 15 pro 的金沙江电池能量密度可以达到 850Wh/L。

搭载硅碳负极电池的智能手机续航能力显著提升。根据荣耀在 Magic5 系列手机发布会上所介绍的信息，荣耀 Magic5 Pro 搭载全新的青海湖电池，采用行业首发的硅碳 负极电池技术，电池容量高达 5450mAh。根据发布会上的介绍，硅碳负极电池相比传 统石墨负极电池能量密度提升 12.8%，在低压区的电池容量相比于石墨电池提升 240%。 在综合续航方面，根据测试，Magic5 Pro 的续航达到 9 小时 32 分，明显高于 Mate50 Pro 的 8 小时 7 分和 iPhone 14 Pro Max 的 8 小时 52 分。 AI 手机需要电池能量密度进一步提升，硅碳负极电池大有可为。随着 AI 手机逐步落 地并不断优化升级，功耗或将明显提升，而续航对于消费者而言是一大刚需，因此电 池技术也需要做出相应的改进，能量密度需要进一步提升。在此背景下，硅碳负极材 料有望逐步提高在智能手机中的渗透率，有望给电池模组、电芯厂等相关产业链环节 带来新的发展机遇。

2. 叠层 OLED 屏幕减少耗能

叠层 OLED 具有高亮度、低能耗、寿命长的特点。叠层 OLED 是由多个发光单元通过 内部连接层进行串联而成的新型 OLED 器件，缓解了单层 OLED 高亮度与长寿命的内 在矛盾，并有效降低功耗，具有高亮度（提升 2 倍以上）、低能耗（功耗降低 30%以 上）、寿命长（器件寿命延长 4 倍）的优异特性。常见的叠层 OLED 结构中，两个发光 单元串联，电流依次流经，从而实现亮度的叠加。此外，叠层 OLED 还具备轻薄化的 特点，无需通过增加光学元件来提升亮度，从而有效降低了屏幕的厚度和重量。

叠层 OLED 带动发光材料和蒸镀机需求增加。在单层 OLED 面板成本中，主要成本在于设备投资和有机材料使用上，分别占比 35%、23%，其中手机面板有机材料中发光 材料占比达到 40%。叠层 OLED 的成本明显高于单层 OLED,主要原因包括设备投资较 大和材料成本大幅增加。叠层 OLED 制造工艺的复杂性导致设备投资较大，需要专门 的生产设备实现多层发光单元的精确堆叠和串联，这些设备的采购和维护成本都较 高。另一方面，叠层 OLED 需要使用更多的有机材料和特殊的电荷产生层材料，这些 材料的研发和生产成本较高。

OLED 面板需求持续提升，助力 OLED 材料市场快速增长。根据华经产业研究院数据， 全球 OLED 有机材料市场规模预计从 2021 年的 14.0 亿美元增长到 2025 年的 21.8 亿 美元，CAGR 为 12%。从中国市场来看，中国 OLED 有机材料市场规模预计从 2021 年 的 33.6 亿元增长到 2025 年的 109 亿元，CAGR 为 34%。早期全球 OLED 有机发光材料 主要被美、日、韩、德等国的企业垄断，我国企业主要集中在 OLED 有机发光材料中 间体和前端材料领域，在利润较高的 OLED 有机发光材料成品（终端材料）领域占比 较低。

有机材料国产替代空间广阔。国外 OLED 有机材料的研究和产业化起步早、基础较好， UDC、杜邦公司、德国默克等大型外资企业在技术积累、资金实力和产业规模上具有 优势；德山金属、LG 化学等韩国材料企业受到本土面板厂商三星、LGD 的扶植，较早 的进入 OLED 供应链体系，在行业内占有先入优势。从中国市场来看，随着 OLED 面板 产业的快速发展、国内产能快速扩张，全球 OLED 面板产业的重心也将逐步开始向中 国转移，为材料的国产替代提供了广阔市场。

蒸发源是蒸镀机的核心配件，国产已实现突破。蒸镀机是 OLED 面板生产制造的核心 设备，直接影响 OLED 面板良率与质量，蒸镀机主要由 Canon Tokki 垄断。国内面板 厂家在建设 OLED 产线时，首先选择蒸镀机厂商，随后采购满足需求的蒸发源，Tokki不会对蒸发源设置认证要求或其他限制。目前，奥来德生产的 6 代 AMOLED 线性蒸发 源成功打破国外垄断。

3. VC 均热板提升散热

VC 均热板又称均温板，VC 全称 Vapor Chamber，意为蒸汽腔，主要工作原理是通过 壳体中间的蒸汽腔将热量传导出去。VC 均热板利用二维平面传导热量，可以将点热 源瞬间扩散成一个面热源，具有更高的导热散热效率。同时，VC 均热板能够集成解 决多个高功耗器件的散热需求，拥有更高的灵活度。应用场景主要包括智能手机、笔 记本电脑等各类电子终端产品。

散热能力是决定终端产品性能的核心因素之一。电子元器件的失效率跟温度高度相 关，随着温度提升，失效率会逐步提高，并在突破极限温度后急剧上升。以亚德诺半导体的 AD8229 产品为例，当温度从 120℃提升至 210℃的情况下，预期寿命将从数 万小时降至约 1000 小时。由此可见高温环境下，电子元器件的寿命将大幅度衰减。

铜均热板具有更好的散热性能。按照材料来分类，VC 均热板主要可以分为铜均热板 和不锈钢均热板。和不锈钢相比，铜具有更高的导热系数、更好的稳定性和寿命，因 此铜均热板具有更好的导热性能，但价格较贵，在结构强度方面容易产生形变，同时 加工工艺也更加复杂，需要用到蚀刻、镀膜等技术。

铜均热板的主要零部件包括铜网和蚀刻件，蚀刻件包含真空腔体，采用烧结工艺把毛 细铜网固定在蚀刻件腔体中，然后铜片经钎焊工艺焊接为一体，并经注水、一次真空、 二次真空、密封、整平等工序完成均热板的制造。

蚀刻主要分为常规片式蚀刻和卷对卷连续蚀刻。蚀刻的主要工艺流程包括清洗、涂布 /RTR 贴感光膜、曝光、显影、蚀刻、检验、包装等步骤。片式蚀刻是灵活的加工方 式，适用于各种规格大小、厚度产品的小批量或者量产加工；卷对卷连续蚀刻主要针 对精密度高、后制程自动化程度要求高的产品，并且通常针对材料厚度在 0.3mm 以下 的产品。

均温板成为各大手机品牌主流旗舰机散热方案标配。从近些年各大手机品牌主流机型采用的散热方案来看，基本采用均温板+石墨膜+导热界面材料的综合方案，VC 均 热板已经成为旗舰机型的必选方案。

AI 手机普及和本地大模型升级将对散热提出更高要求。根据 Counterpoint 的预测， 生成式 AI 手机的总规模将从 2023 年的 420 万台增至 2027 年的 12.3 亿台，渗透率 达到 43%。同时 AI 手机所支持的本地大模型参数上限也将逐年攀升，有望在 2025 年 下半年达到 170 亿参数，支持包括多轮对话能力、多模态能力在内的多种复杂任务 处理能力。与此同时，本地大模型的运行将产生大量的热量，对 AI 手机的散热方案 设计提出更高挑战，VC 均热板或将得到更大范围的应用。

VC 均热板市场规模有望快速扩张。根据 business research insights 的统计数据， 2024 年全球 VC 均热板市场规模约为 12.4 亿美元，预计 2032 年可增至 35.9 亿美元， 期间复合增速约为 14.2%。智能手机的集成化和 AI 化带来功耗的大幅提升，从而给 散热提出更高的要求，同时散热材料的堆叠不能使得终端产品太厚，因此 VC 均热板 市场规模有望逐步走高。