“AI+”热潮拉动电子器件散热需求
思瀚产业研究院    2025-03-04

1、消费电子端

2024 年智能手机市场回暖明显，2025 年中国智能手机市场出货量将继续稳步增长。全球智能手机市场在 2024 年摆脱连续两年下滑，增长 7%，出货量达 12.2 亿部，需求激增、更新换代及渠道补货是主因。2023 年底开始的换机周期，经过一年的缓慢释放，有望在 2025年延续。

而国家和各地方政府预计明年很有可能加大对于智能手机的购买补贴，进而刺激更多的消费者进行换机。IDC 预计，2025 年中国智能手机市场出货量将达到 2.89 亿部，未来几年出货量保持稳定。

各大品牌纷纷加强对于端侧 AI 技术的深度融合和创新，AI 手机市场开启新增长。自2023 年下半年起，vivo、OPPO、荣耀、华为、小米等各大手机厂商纷纷发布了 AI 大模型，向生成式 AI 手机进化。今年年初，DeepSeek 的爆红，在国产手机阵营掀起一股 DeepSeek接入热潮。

据 IDC 预测，2024 年全球 AI 手机出货量将达 2.34 亿部，同比+364%，到 2025年，生成式人工智能手机的出货量预计同比增长 73.1%；到 2028 年，生成式人工智能手机的出货量将达 9.12 亿部，2024 年—2028 年的年复合增长率将为 78.4%。

随着新一代更高算力旗舰芯片的使用，手机厂商会把上一代旗舰芯片下放到更低价格的中端智能手机上使用。而芯片厂商也会推出更多具备 30TOPs 以上 NPU 算力的中高端芯片。IDC 预计，2025 年中国新一代 AI 手机市场出货量达到 1.18 亿台，同比增长 59.8%, 整体市场占比 40.7%。

热界面材料作为主流散热方案必要参与者。目前对于 AI 终端的散热设计方法处于多元化发展阶段，散热技术与材料介质繁多，在解决热管理系统中不同工作温度范围的元器件所面临的散热问题，可以通过多种导热材料、零部件取长补短，实现对 AI 终端的高效散热。以智能手机为例，以石墨膜等散热材料和VC均热板为主的散热设计系统逐渐成为主流趋势。

2、电动汽车（EV）行业

新能源汽车的不同部件需要不同的 TIM 产品，例如导热耗散间隙填料、导热胶、导热片、导热膏等，这些产品的导热系数范围从 1W 到 6.5W，可以满足不同部件对导热产品的性能要求。在新能源汽车三电系统中，导热胶粘剂是电池部件导热的关键材料，胶粘剂广泛应用于PACK 密封、结构粘接、结构导热、电池灌封等方面，提供安全防护、轻量化设计、热管理等功能，为动力电池实现持久、稳定、高效、安全的运行起到了关键性作用。

综合考虑导热性能、再粘接性能、轻量化、低成本甚至挥发性等方面，粘接强度、经济成本具有优势的聚氨酯导热结构胶成为了众多电池厂的选择。

在电动汽车电控系统方面，目前电控模组主要以 IGBT 模组与冷面之间的刚性界面涂抹导热硅脂为主要方式，减少热阻隔。现下电控系统最大的趋势是从 Si IGBT 过渡到 SiCMOSFET。这种过渡导致结温升高（SiC MOSFET 的结温为 175+℃甚至 200+℃，而 SiIGBT 的结温仅为 150℃）。这种趋势对高性能 TIM 和芯片连接材料的需求有望不断提高。

截至 2024 年初，用于电动汽车电力电子器件的典型 TIM2 的热导率约为 3.5 W/mK，但随着时间的推移，这一系数有望提高。例如安森美（onsemi）VE-Trac 中应用的霍尼韦尔（Honeywell）PTM7000，其热导率达到了 6.5 W/mK。

在电动汽车电控系统方面，目前电控模组主要以 IGBT 模组与冷面之间的刚性界面涂抹导热硅脂为主要方式，减少热阻隔。现下电控系统最大的趋势是从 Si IGBT 过渡到 SiCMOSFET。这种过渡导致结温升高（SiC MOSFET 的结温为 175+℃甚至 200+℃，而 SiIGBT 的结温仅为 150℃）。这种趋势对高性能 TIM 和芯片连接材料的需求有望不断提高。

截至 2024 年初，用于电动汽车电力电子器件的典型 TIM2 的热导率约为 3.5 W/mK，但随着时间的推移，这一系数有望提高。例如安森美（onsemi）VE-Trac 中应用的霍尼韦尔（Honeywell）PTM7000，其热导率达到了 6.5 W/mK。

3、数据中心和汽车 ADAS

数据中心由“智能”向“智算”迈进，市场投入延续高增长。据中国数据中心研究，全球数据中心产业规模在 2022 年达到 1308 亿美元，总体逐步进入成熟期。2022 年生成式人工智能大模型推向市场，在国内引起 AIGC 发展热潮，大模型训练对智能算力的需求迅速攀升。

传统的数据中心概念扩展升级为智算中心，包含算力（AI 服务器）、存储+网络设备、基础设施（机房、风火水电等）和算法（软件平台、数据服务）。

2023 年中国智算中心市场投资规模达 897 亿元，同比增长 90%以上。未来，AI 大模型应用场景不断丰富，商用进程加快，智算中心市场增长由训练切换至推理，预计 2028 年中国智算中心市场投资规模有望达到 2886 亿元。

在人工智能、云计算、电信和加密货币的推动下，数据中心的功能越来越强大，密度越来越高，导致热管理的难度不断增加。如果散热不当，可能导致性能下降、寿命缩短，甚至硬件故障，从而引发重大技术问题。

在现有风冷数据中心改造需求的推动下，冷板冷却（也称为直接芯片冷却）是数据中心行业中占主导地位的液体冷却解决方案。据科智咨询统计， 2022 年，冷板式数据中心市场规模达到约 91.5 亿元，冷板式液冷方案应用比例达 91%。

未来，风液混合成为数据中心制冷技术发展的新趋势。数据中心的 TIM 必须在高温、高湿等恶劣条件下稳定耐用，优选能够承受高达 200°C的温度并具有较长保质期的 TIM。另外，服务器通常是大批量生产的，TIM 应易于应用或自动化。因此，数据中心通常使用油脂和间隙填充物 TIM。

传统上，冷板直接安装在热源（例如芯片组、CPU 等）的顶部，中间有一层热界面材料（TIM）以增强传热。在冷板内部，液体流过微观结构并流出到某种形式的热交换器。冷板的日益普及也将推动数据中心 TIM 的市场需求增长，尤其是用于处理器和芯片组的 TIM。英特尔在其新设计中的创新方法包括将冷板直接集成到封装中，消除 TIM2 的使用，并降低体积热阻或阻抗。这种集成在热管理方面具有优势。然而，由于封装中冷板的微观嵌入，它也引入了更大的设计复杂性。

随着人们对自动驾驶和智能座舱（如驾驶员监控和乘员监控等）的需求越来越大，ADAS功能也越来越受欢迎。在 ADAS 中，传感器、摄像头和处理器等各种电子器件用于收集和处理数据，并做出决策。这些组件在运行过程中会产生热量，随着设计的不断密集化，散热将成为一个更大的挑战。如果热管理不当，就会对器件造成损坏，从而影响传感器的性能。TIM 在不同组件中的应用范围可能有所不同。例如，TIM 通常用在雷达中的电子设备及其外壳之间，但对于激光雷达，TIM 同时用于 PCB 和激光二极管。

ADAS 传感器中 TIM 的选择可能会因其类型、位置和装置的整体设计而有很大差异。由于 ADAS 传感器通常是大批量生产的，因此间隙填充物或热润滑脂通常是最佳选择，因为这有助于自动化应用和组装。TIM 所需的热导率与 ADAS 组件的功率高度相关。

展望未来，图像质量更高、ECU/芯片处理能力更强以及激光驱动器中越来越多地采用氮化镓（GaN）场效应晶体管（FET）的趋势推动了高性能 TIM 的增长。预计到 2033 年，ADAS 传感器和ECU 的 TIM 市场将达到 6 亿美元。

总之，对于数据中心和 ADAS，IDTechEx 认为，高性能 TIM 有望越来越多地被用于处理快速增长的功率密度。高性能 TIM 也意味着高单价，从而推动总收入的快速增长。IDTechEx 预测，从 2022 年到 2034 年，ADAS 和数据中心的 TIM 市场规模（收入）将分别增长 9 倍和 18 倍。

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