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2020-06-05

5G 手机未必用热板?手机厂怎幺选?

5G 手机未必用热板?手机厂怎幺选?

5G 手机今年陆续推出,手机晶片大厂看好 2020 年需求,因此从 Modem(数据机晶片)再推到 5G SoC(系统单晶片),在此趋势下,对于手机散热方案有何影响?未来 5G 手机非热板不用?选择的关键是什幺?

从 4G 到 5G 手机,用什幺解热最好?

5G 手机传输速度增加,功耗大为提升,约在 5~7W,较 4G 手机的 3.5~4W 多出两倍以上。一般来说,5~7W 採用热板或热管皆可,两者的最大差异只在于解热面积、散热效果。从散热方案解热力来看,不管是热管或热板,都是将单一热点均匀的发散,若採用面积较小的热管,解热效率仍不如面积较大的热板,热量能从四面八方传出,因此对解高瓦数功耗手机较具效益,热管同样也可以解热,只是效率较差。以同样 0.4mm 的外型比较之下,热管宽度约 4.6mm,热板则达 40mm,也就是说,传导热的速度高出 10 倍,效果更佳。

业内人士分析,4G 手机约有九成採用石墨片,最轻薄且价格便宜,因此目前市场上仅苹果透过韧体技术将手机功耗降低,并採石墨片就能达到散热功效,非苹手机多用于较低功效的中低阶手机;其余则有一成的中高阶机种採用热管;旗舰机种才会採用单价高、散热力高的热板。

供应链进一步说明,到了 5G 手机成熟后的时代,儘管市场仍难捉摸苹果接下来要採用何种方案,但初期而言,从晶片的功耗来说,石墨片解热力恐不足,因此应仅为辅助用,预估市场有六成将採用热管,用于中低阶机种,四成则採用热板,用于中高阶机种。单从 5G 高阶手机来看,市场预估,六到七成会採用热板,其余三到四成则採用热管,这端看品牌厂对手机的定位、价格而定,也就是说,热板也并非 5G 手机的唯一解决方案。

5G 分离式晶片到单晶片,初期多採用热板

5G 手机当中的晶片则分为两种类型,今年 5G 手机多为高阶旗舰机种,仅有分离式方案,2020 年起则在中高阶机种推出 SoC 方案。

所谓晶片分离式方案,意旨是在受到 5G 商转刚起步,因此晶片初期多为分离式方案,将核心处理器 AP 与 5G Modem 分开为两颗晶片,讯号较为稳定,更有助于系统整合,惟受到 PCB 空间设计、成本等都有压力,因此长期而言,二合一的 SoC 为势在必行的方案。若过去从 3G 手机到 4G 手机的进程为例,SoC 须考量基地台、电信等布建进度,往往经过 1 年以上的时间才能有效整合成 SoC。

从手机晶片大厂推出 5G SoC 方案进程来看,最快 2020 年就能看到终端机种问世。像是晶片设计龙头联发科执行长蔡力行也透露,2020 年上半年将再推一款 5G SoC,採 7 奈米製程,终端产品也将问世。供应链指出,该款晶片达 7W 以上功耗,因此目前设计也以热板做为解决方案。

2020 年 5G 手机将从今年旗舰机种,下放到中高阶机种,也从分离式方案,初步导入 SoC 方案,儘管 SoC 功耗较分离式方案略微减少,甚至相当,手机品牌考量到初步切入 5G 手机,因此为达良好解热效果,採用成本较高的热板,以稳定品质、塑造口碑,对于品牌形象也有所帮助。

业内人士认为,初期 5G SoC 设计比起过去,传输量跟速度都增加,因此功耗更具挑战,长期而言,IC 设计厂商若能再透过新的设计方式,或製程演进,若从现有 7 奈米降至 5 奈米,甚至 3 奈米,功耗也能更明显下降,未来採用价格较便宜的热管,应也不远。

然而,儘管透过晶片的设计,对于功耗需求可能有降低的空间,但需要考量未来晶片厂、手机厂对于手机功能的要求,像是拍照画素如果再提升,相机功能势必也要跟着升级,对于晶片处理影像的能力也变得更重要,因此功耗能否再降,除了考量製程,更需考量市场对手机功能的需求。

2020 年 5G 手机,热管、热板应并行

市场预估,今年 5G 手机约千万支需求,2020 年全球 5G 手机将有 1.5~2 亿支,后年将有 4~6 亿支。若仅观察 2020 年市场需求来看,现阶段热板、热管还是最能达到经济效益的方案。供应链进一步说明,这牵涉到终端手机产品的价值与定位,预期 2020 年高阶机种仍会採用成本较高、解热效果较高的热板,而中阶则採用成本较低的热管,同样可达到解热效果,预期 2020 年市场热管与热板两者应并行,各自有需求。

儘管 2020 年 5G 手机多以高阶机种为主,若依照市场调查,到了 2020、2021 年 5G 手机总量将大爆发,届时,中低阶机种也将採用热管方案,对于热板的需求恐停留在旗舰机种、电竞机种、中高阶机种,甚至功耗若再提升,将在热板当中再加入石墨片等方式,都是可能发展的方案,届时又有多少机种需要用热板,仍待时间观察。

整体而言,台厂过去与手机品牌客户耕耘许久,加上产能、良率、性价比皆优于竞争对手,像是台厂双鸿、超众、业强、泰硕,都具备热板、热管产能。据了解,儘管中国散热厂也扩厂积极、挖角台厂人才,但受到需要量产需实战经验的参数累积、订单试产等,因此校正达到一定程度良率仍有一段路。因此,台厂在这段时间,能否巩固客户信赖,看对市场方向,并分散应用面风险,延续散热产业的热度,挑战经营者的眼光与研发技术能力。