毅仁观点 | 新材料:有限空间内高密度热流传导释散的首选方案——热管/VC
毅仁资本 · 2023-08-07 13:49:53 · 热度:加载中...

热管理材料是毅仁资本硬科技团队一直重点关注的新材料细分方向。作为先进功能材料中的一种代表性材料,热管理材料在消费电子、半导体芯片、车辆、VR等多个领域都有着极其重要的应用,可以说是现代电子信息和新能源产业中的刚需。热失控是现代电子元器件工作中的重大风险隐患,有研究显示,电子元件的故障发生率随工作温度的提高呈指数增长,温度每升高10℃,系统可靠性降低50%,失效的电子器件中,有55%是由于温度过高或不均造成的,由此可见,热管理是电子产业的刚性需求。

随着移动电子设备的日益轻薄化和便捷化,电子元器件逐渐向着小型化甚至微型化演变。同时,随着各类电子元器件性能和功耗的不断提升,元件内部的热流密度也呈现出急剧上升的态势。举例而言,近年来,各家芯片大厂不断将自身高性能芯片的算力水平推升向新的高度,致使芯片的功耗也在持续攀升,英伟达H100 SXM 80GB版本的功耗甚至达到了700W。再例如,5G基站功耗约为 4G的 2.5-3倍。因此,小空间、强热流成为了现代电子元件中的主流热场景。

与此同时,小空间内高密度热流的传导与释散为热管理方案提供商带来了新的难点。因为空间的压缩与元件功耗的提升,以及客户本身需求的多样性与多变性,供应商需要为客户出具高度定制化的热管理解决方案,而高度定制化的设计方案与企业追求收入与利润的规模化存在冲突。因此,限定空间内高密度热流的传导与释散,是现代电子元器件热管理工作中的强需求,也是核心的难点与痛点。

目前的导热材料主要有金属、石墨烯、石墨片、热管/VC等,但不同导热材料也具备各自的优劣势。导热系数方面,在目前主流的几种导热材料中,热管/VC的导热系数范围最广;导热功率方面,热管/VC的导热功率明显优于其他导热材料,石墨片和石墨烯主要是纵向导热差;制造成本方面,石墨烯的制造成本最高,且由于其厚度极低,所以制造难度也是最大的。各种热管理材料都有各自适用的场景,但在限定空间内的高密度热流释散方面,我们认为,综合评估导热散热性能、可塑性、制造难度和成本、使用场景广泛性等方面,热管/VC是最理想的解决方案。

热管的工作原理本质上是一个自驱式微循环的相变传热过程,通过铜管内部微纳米尺度的吸液芯结构,实现工质(水)在冷却端液化后,回到发热端汽化,循环相变带走热量。热管/VC的使用场景非常广泛,包括但不限于智能手机、VR眼镜、计算机、半导体芯片、新能源车等,广泛的下游应用催生出极大的市场腹地,有数据显示,热管/VC的市场规模从2022年的300亿元左右,有望于2025年增长至600亿元以上。

热管/VC是小空间内高强度热管理的理想材料,但是该行业仍存在两个难点:

第一,定制化微观结构设计。热管开发综合了热力学、空气动力学、流体力学、材料学、机械工程等跨学科知识,产品形状、腔体结构、吸液芯结构、气液比例、材料、工作环境相互作用,各因素对热管性能的影响非线性相关,而且客户的需求永远在变化。在对接客户需求时,客户往往会根据自身需求对导热产品的形状、厚度、重量做出多样化要求,并且供应商交付的产品要严格适用于客户处工作环境,比如逆重力、温度等。由于客户多样化需求的存在,且产品形态、工作环境均会对热管性能产生不可预测的影响,热管产品提供商必须试验调整产品形态,保证散热性能。在管内结构方面,企业必须进行液汽通道截面调试、复合吸液芯设计、特殊工质研究等,在性能测试方面,企业必须进行仿真实验、温差测试等。复杂多样的客户需求与影响因子对产品本身非线性影响的事实,使得定制化微观结构设计成为了热管/VC企业发展的难点之一。

第二,定制化产品实现规模化的量产需要自主可控的自动化设备与工艺。热管工艺涉及20多道生产工序,不同规格与性能的产品又需要使用不同的工艺和设备,并且热管生产要求柔性产线,生产出来的产品要求质量稳定优质,具备规模经济。基于此,优质的设备与核心工艺对一个热管企业而言是至关重要的。

以上是显著存在于热管/VC行业中的两个难点和瓶颈,高度定制化设计必然会带来高频次、多调整的生产,这与企业追求批量化生产的规模经济以保证营收和利润是一对天然矛盾,我们认为,能解决定制化设计和批量化生产两个环节难点并能打通矛盾瓶颈的企业将具备投资价值。

行业整体层面,当前的热管/VC行业玩家在热管理方案设计环节高度依赖技术人员的经验,因此,大部分玩家并没有方案设计和技术确定上的核心护城河,另一方面,大部分企业的生产设备主要来自第三方,核心设备和工艺竞争力并不具备优势。因此,能打破高难度定制化设计与批量化生产实现规模经济瓶颈的热管企业,是具备极强市场竞争力和投资价值的。毅仁资本高度关注热管/VC行业,我们相信,广泛且蓬勃发展的下游应用场景将会造就热管/VC领域的优秀创业公司,先进的方案设计能力和技术水平,以及核心工艺与设备的自主掌控将进一步加固优质标的的综合壁垒。

(本文参考了部分公开文章,毅仁资本对创作方表示衷心感谢,若有侵权,烦请联系毅仁资本予以处理)




毅仁资本


毅仁资本(Yiren Capital)成立于2017年,是一家聚焦服务企业服务、出海、产业互联网、人工智能行业应用、物流供应链等领域优秀创业公司的精品投行,致力于提供专业深入的融资服务。成功案例包括:喔趣、运去哪、汇联易、极视角、东方福利网、汉德、甄云科技、甄知科技、甄一科技、甄零科技、海智在线、WOOK、感度汽配、爱便利、食行生鲜、美餐、懂调度、车满满、灰度环保、视比特机器人、品览、西格数据、DeepInv、贝壳智联、九方科技、北鲲云、星河视效、国巡机器人、七云网络、众企安链、税纪云、数划科技、体验家、Hibobi、物垣文化、Toycity、uah有哈、Fanslink、派电科技、欧拉认知智能、数禹科技、思倍云、小咖主、金蝶票据云、新视焰







扫描下方二维码关注毅仁资本

毅仁交易 |「新视焰」获得过亿元A轮投资,毅仁资本担任独家财务顾问


毅仁观点|受限环境内的无人飞行器:代替人类探索危险场景


毅仁观点 | 新材料:光子学时代的基石——“光学硅”铌酸锂


毅仁观点 | 新材料:突破能源储存瓶颈的新希望——相变储能材料


毅仁交易 |「纬世新能源」获得数千万产业资本Pre-A轮投资,毅仁资本担任独家财务顾问


毅仁观点 | 新材料:功能材料之声振及热管理材料

毅仁交易 |「安酷创新」获小米投资,金额过亿元

毅仁交易 |「金蝶票据云」完成数千万元A轮融资,票税数字化管理赛道或因金税四期落地迎来分水岭

毅仁观点|中大型无人飞行器:军民共进,必将百花齐放

本文来源:毅仁资本