威鉑馳為代表的中國產業鏈迅速成為散熱器，這一5G手機、膝上型電腦等關鍵器件的領先供應商
文/智物
10月14日，長征二號丁運載火箭在太原衛星發射中心點火升空，以“一箭十一星”的方式成功將11顆衛星送入預定軌道，其中，包括一顆軌道大氣密度探測實驗衛星。
據悉，該衛星將長期負責大氣密度預測保障服務體系的“探”環節，建立中國自主中低軌大氣模型，其嚴苛的工作環境對散熱器件的可靠性有著極高的要求，而該顆衛星採用了國內首次嘗試的航天特種相變熱管。
該套特種相變熱管生產商深圳威鉑馳熱技術有限公司CEO Hank表示：“汽-液相變散熱器工作的自發性，無需額外耗能就可以實現熱量搬遷和器件、裝置等的降溫，在保證航天器件、消費電子器件、智慧電動汽車熱管理功能的同時，也是在為碳中和和碳達峰在貢獻力量。”
在航天工程上大獲成功的同時，這一技術應用如今正隨著人類社會進入4nm製程時代而備受關注。
《地心引力》當中，布洛克駕駛天宮飛船衝入大氣層，儀表盤已開始冒煙
如無意外，聯發科和高通會在三個月後同步推出各自的旗艦處理器，而這一次手機SoC的製程將實現4nm的突破。更強的算力，更高的功耗，這也意味著智慧手機即將迎來自誕生之初最嚴峻的散熱考驗。
散熱系統，讓智慧手機成為可能
2010年，被譽為喬布斯時代最偉大的作品——iPhone 4橫空出世，Retina螢幕、App Store、A4晶片，為全球智慧手機廠商提供了模板。
但很少有人注意到，iPhone 4其實是第一代搭載散熱器件的手機，儘管今天看來這個散熱系統十分簡陋。為了讓A4晶片穩定執行，蘋果在背板上覆蓋了一層石墨散熱貼紙，在晶片部分石墨層和晶片遮蔽罩直接接觸，將熱量傳遞至整個玻璃背板。
這一看似不起眼的設計讓iPhone 4在算力大幅提高的情況下，續航表現卻領先於前代產品。
不過，這一設計並沒有被其他廠商跟進，因為此時高通晶片的功耗平平，且安卓陣營中仍以可更換電池的機型為主流，續航和散熱問題均不在廠商的考慮範圍之內。
直到驍龍810的到來，安卓陣營才第一次明白了散熱意味著什麼。
2013年，iPhone 5S搭載全球首款64位處理器A7晶片亮相，將手機晶片帶入了64位時代，這一動作瞬間打亂了高通的佈局。急病亂投醫，高通為了追趕蘋果的腳步，放棄自家的架構改用公版A53 A57架構，並選擇了臺積電20nm製程，以實現64位處理器迅速量產。
這一系列操作的結果是，堪稱史上最差處理器的驍龍810誕生。自身極高的功耗讓手機的續航表現血崩，散熱表現幾乎無法勝任任何一款大型遊戲，手機廠商甚至寧願在自家的旗艦機上搭載前代產品，也不選擇驍龍810。
值得一提的是，在這一年，摩托羅拉剛剛憑藉“里程碑”系列站穩腳跟，HTC在中國大陸的市場份額已經超越三星，小米正欲透過全新的Note系列進軍高階，但這一切都隨著驍龍810的出現化為泡影。
驍龍系列晶片也從此被帶上了“火龍”的帽子。
自此之後，手機廠商愈發重視散熱問題，並開始大面積採用石墨貼紙及銅管散熱，但如今看來這兩種方案都頗具“應急色彩”。石墨的橫向散熱能力是銅的十倍，卻不具備縱向的散熱能力，銅管能實現三維的導熱但嚴重受限於熱傳輸橫截面積。
不過，在5G時代來臨之前，這樣的方案仍足以應對大多數使用場景。
液冷散熱器，終極方案
2019年，全球智慧手機行業進入5G時代，由於算力的高度提升，手機的散熱問題更加突出，在高熱量產生的情況下，僅透過簡單的空氣輻射熱，或者石墨等散熱材料已經遠遠不夠。
尤其是高耗能的5nm製程SoC上市後，手機的發熱深圳已經愈發嚴重。
今年上半年，多個品牌的旗艦機型被爆出嚴重的手機過熱問題，尤其在充電狀態下，手機幾乎無法正常使用。
小米釋出的與友商的手機溫度對比，小米是最早使用手機散熱片設計的品牌之一
這並非是手機在設計上的缺陷，而是搭載驍龍888 SoC手機的通病，由於三星5nm工藝未能達到預期，從而降低了X1的核心功耗，讓驍龍888的發熱量十分驚人。
在一定程度上，過高的功耗也限制了晶片的效能表現，由於器件在溫度上升時，會主動透過降頻的方式實現自我保護，因此晶片的效能釋放也無法發揮到極致，導致使用者在使用驍龍888的機型玩遊戲時，經常遇到跳幀、卡屏的情況。
為解決這一問題，國內廠商曾釋出過一款外形類似電腦風扇的“冰封背夾”，不同於電腦風扇透過銅管導熱、風扇對流散熱的方式，冰封背夾本身就帶有製冷器件，可以讓手機長時間保持低溫狀態。
從原理上來看，冰封背夾的設計能夠最大程度降低手機發熱問題，但從實際效果來看，由於不具備儲能系統，只能在充電狀態下使用，其使用場景十分受限。
而以威鉑馳為代表的廠商則選擇更加先進的“相變散熱”技術去解決手機的發熱問題，即汽-液相變散熱器。
透過薄熱管（HP）或均熱板（VC）建立密閉真空空間，讓冷卻液在其中產生汽-液兩項迴圈，在無需額外增加動力的情況下，實現高效、清潔的散熱。
從原理上來看，這項技術與大氣密度探測衛星上的散熱器幾乎完全相同。
與傳統的石墨和銅等散熱材料相比，熱管傳熱能力更好而且成本低廉，內部構造相對複雜的熱板則具備三個維度上的傳熱能力且更加輕薄。
目前，超過半數的5G手機均搭載了薄熱管和均熱板元件，尤其是遊戲手機品牌中，黑鯊、iQOO均採用了超過5000mm²的超大均熱板，其實際發熱表現要遠好於搭載驍龍888的同類機型。
而除5G手機外，膝上型電腦應用也開始逐漸採用熱管或熱板等液冷散熱器，比如蘋果此前釋出的M1晶片版本的Macbook Air就取消掉了風扇結構，轉而使用熱管散熱，
這並非是因為風冷散熱已經發展到了盡頭，而是由於液體的比熱容遠遠大於空氣，因此液冷散熱器往往具備不錯的散熱效果，同時在噪音方面也能得到很好的控制。
據傳聞，在蘋果即將釋出的Macbook Pro M1晶片版本上，風扇元件也將被替換為熱管，這或許將在PC領域掀起一陣“液冷狂潮”。
國產品牌崛起背後的國產供應商成長
實際上，液冷散熱器產業曾長期被中國臺灣地區相關廠商所把持。
從供應鏈和競爭格局的角度看，中國大陸在石墨、石墨烯、TIM（導熱介面）材料和半固態壓鑄件上掌握相關技術，但在熱管和熱板領域，安信證券的研報資料顯示，全球70%的液冷散熱器由臺灣廠商供應。
但隨著威鉑馳、飛榮達、中石科技等廠商的崛起，行業格局正在被迅速扭轉。
2020年，國內廠商威鉑馳打造了首顆遊戲手機高功率傳熱散熱超薄VC，其單個器件熱流密度超過10W/cm²，基本達到了業界頂尖水準。
嚇人蘋果晶片設計背後，是嚇人的功能消耗和散熱需求
此後，威鉑馳又成功量產0。35mm和0。3mm厚度超薄VC，併成功研發出0。2mm厚度的超過5000mm²的大面積超薄VC。據悉，目前威鉑馳旗下產品已經成功打入黑鯊、小米、vivo、比亞迪等國內外頭部廠商。
除威鉑馳外，包括AAC、中石科技、飛榮達、長盈在內的廠商均實現了HP/VC的批量出貨。據統計，在2020年，僅僅是手機均熱板的市場規模就已經突破18億元，橫州博智電子及半導體研究中心預計，到2026年，全球手機均熱板市場將達到215億元的規模，年複合增長率為29。4%。
值得一提的是，從去年搭載VC散熱的Redmi K30等機型的釋出來看，薄熱管/均熱板技術下沉到中端手機在近兩年或將成為新的趨勢。
Counterpoint Research預計，今年下半年智慧手機出貨量將實現14。5億臺，如果以其中50%的中高階市場份額統計，當前市場對於HP、VC的需求將有望達到1。2億片/月。
此外，熱管散熱技術並不僅侷限在移動通訊領域之中，比如AAC所生產熱管散熱系統就廣泛應用於聲學領域，而具備鈦合金、不鏽鋼、銅合金開發能力的威鉑馳更是打造了中國航天史上第一個特種工質散熱器，為軌道大氣密度探測衛星平穩工作定製了一道關鍵屏障。
前瞻產業研究院此前預計，2018年-2023年散熱產業年複合增長率有望達到8%，市場規模有望從2019年的1497億元增長到2023年的2199億元。從長期發展趨勢來看，5G帶來的網路流量增加，將會驅動伺服器應用和商業基站的進一步上量，其連帶的散熱市場規模將迎來一次爆發。
