石墨是相较于铜和铝等金属更好的导热材料，主要原因在于石墨具有特殊的六角平面网状结构，可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移。在水平方向上，石墨的导热系数为300~1900W/（m〃K），而铜和铝的导热系数约为200~400W/（m〃K）。在垂直方向上，石墨的导热系数仅为5~20W/（m〃K）。因此，石墨具备良好的水平导热、垂直阻热效果。同时，石墨的比热容与铝相当，约为铜的2倍，这意味着吸收同样的热量后，石墨温度升高仅为铜的一半。此外，石墨密度仅为0.7~2.1g/cm3，原低于铜的8.96g/cm3和铝的2.7g/cm3，因此可以做到轻量化，能够平滑粘附在任何平面和弯曲的表面。
基于高导热系数、高比热容和低密度等性能优势，石墨自2009年开始批量应用于消费电子产品，2011年开始大规模应用于智能手机，目前已经取代传统金属，成为消费电子领域主流的散热材料。
表：石墨导热性能与铜、铝对比
资料来源：锐观咨询整理
理论上，石墨膜越薄，导热系数越高。早期石墨膜厚度主要介于20~50µm之间，其水平轴的导热系数介于300~1,500W/(m〃K)。随着技术改善，石墨膜的加工工艺更加成熟，目前最薄可到0.01mm，其水平轴的导热效率也高达1,900W/(m〃K)。然而，石墨散热片并不是越薄越好，关键是要将功率器件和散热器之间的缝隙填满。因此，不同应用场景下使用的石墨散热膜各有不同。
主流的散热膜有天然石墨散热膜、人工合成石墨散热膜和纳米碳散热膜三种。
（1）天然石墨膜：完全由天然石墨制成，在真空条件下不会发生脱气现象，在400℃以上的温度也可继续使用，最低能做到0.1mm左右，主要应用在数据中心、基站和充电站等。
（2）人工石墨散热膜：由聚酰亚胺（PI膜）经过碳化和石墨化制成，是当前最薄的散热膜材料，最薄可做到0.01mm，广泛应用于手机、电脑等智能终端产品。
（3）纳米碳散热膜：由纳米碳（石墨同素异构体）制成，最薄可做到0.03mm，散热功率可高达1000~6000。由于纳米碳散热膜加工工序简单，只需要开模和冲切，成本低售价也低。
表：三种石墨散热膜优缺点对比
资料来源：锐观咨询整理
智能手机中主要使用人工合成石墨膜，用量视手机性能和要求而定，大概在3~6片，使用到的部件包括镜头、CPU、OLED显示屏、WiFi天线、无线充和电池等。其中CPU对散热的性能要求最高，其次是无线充，再次是镜头和电池，最后是显示屏和WiFi天线。目前，高导热石墨膜的价格约为0.2~0.3美金/片。初步估算，单机石墨膜价值量为1~2美金。未来，随着智能手机更多创新型的电子化设计，单机石墨膜价值量有望进一步提升。
目前导热石墨膜行业主要参与者为日本松下、美国Graftech、日本Kaneka、碳元科技、中石科技和飞荣达等国内外企业。日本松下和美国Graftech进入该领域较早，技术较为成熟，是先行者。国内碳元科技、中石科技和飞荣达等技术成熟且相对领先，并且成功进入三星、华为等主要手机生产商的供应链体系。由于行业进入门槛相对较低，众多厂商参与进来，导致价格竞争激烈，产品价格持续走低。根据碳元科技和中石科技招股说明书等公告披露，2014年以来，单层和多层高导热石墨膜价格持续下滑，已经从2014年400元/m2下降至2017年的180元/m2左右。
表：行业主要参与者情况
资料来源：锐观咨询整理
图：中石科技和碳元科技石墨膜单价（元/m2）
智能手机中广泛使用的人工石墨散热膜是由聚酰亚胺（PI膜）经过碳化和石墨化制成的。从生产工艺的角度来说，主要经过6道工序，依次是基材处理、碳化、石墨化、压延、贴合、模切。其中，碳化指的是高温下将PI膜的结构分子径向排列打乱，羰基断裂，非碳成分全部或大部分挥发，最后形成乱层结构的聚酰亚胺碳化膜（一种多环化合物）。石墨化则是进一步在高温下将多环化合物分子重整，有序性增大，无序性减少，向六角平面的层状石墨结构转变，最后形成高结晶度的大面积石墨原膜。碳化和石墨化之后，再经过压延（挤压延展形成柔软且高密度的石墨原膜）、贴合（在上下表面贴覆离型膜和保护膜）和模切（加工和切割使材料定制零部件），最终形成满足需求的高导热石墨膜成品。
资料来源：锐观咨询整理
表：国内外主要生产厂商
资料来源：锐观咨询整理
锐观网倡导尊重与保护知识产权。如发现本站文章存在版权问题，烦请联系service@reportrc.com、010-5716921，我们将及时沟通与处理。
