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受惠於智慧型手機、5G 基地台、伺服器的成長,散熱需求也隨之成長,其中 5G 手機為了負荷運算晶片所帶來的大量熱能,新一代散熱方案:超薄均熱板 VC, 在近期(2019 Q3)成為市場關注的焦點,相關概念股也有不少漲幅。看完這篇文章,你將了解下面幾件事:

1.散熱市場概況,超薄熱導管及 VC 的比較

2. 5G 手機時代下,VC 是否僅僅是曇花一現?

3.掌握全球 VC 市場 70% 以上市佔率的台廠,相關個股還值得投資嗎?

散熱,一個成熟卻走在大趨勢浪潮的產業

散熱早已是一個穩健成長的成熟型產業,但近期因為 5G 手機的出現,再次為整個產業帶來了成長契機。根據前瞻產業研究院預估, 2018 – 2023 年散熱產業 CAGR(年複合成長率)+8%,而智能手機散熱 CAGR 則高達 26%。

散熱主要應用在以下幾個領域:手機、電腦、伺服器、網通,目前伺服器是帶動散熱成長的主要動能,5G 手機則是接下來成長關鍵。

Source: 自行整理
 
伺服器散熱:穩健成長但缺乏爆點

伺服器以每年約 6% 的 CAGR 成長, 2022 年出貨量預計可達 1,700 萬台,需求穩定成長。然伺服器雖然運算量大、耗能高,卻不用刻意要求輕薄,因此有足夠的空間能採用功能強大的散熱模組(體積大、 平均客單價 ASP 最高)或是自然風冷,所以應用在伺服器的散熱模組早已經發展成熟,各供應商的技術差異不大。因此散熱廠的出貨量主要是隨著伺服器數量穩健成長,ASP 也逐年小幅下滑,很難再有爆發性的成長。

 
5G 手機的出現:新散熱方案從無到有的成長

相較於伺服器,智慧型手機就不同了,除了無線充電、快充、多鏡頭、AI運算等新功能出現,加上機身輕薄化而一再壓縮零件的空間,隨著 5G 手機的 5G 射頻及基頻晶片的導入,以往的石墨散熱片方案已經逐漸不能負荷,所以超薄型 VC 在近期開始受到關注,智慧型手機平均一年出貨量約為 14 億台,而 5G 手機目前占比僅不到 1%,因此 5G 手機若真的非用 VC 散熱不可,那這就是一個從無到有的爆發性的需求成長,是一個非常具有想像空間的商機。

 
智慧型手機散熱演進史 : 強,還要更強 ; 薄,還要更薄

一般的人工石墨片由於導熱性能好,水平導熱係數可達 1,500 W/m‧k,是銅的四倍,能有效地把聚集的熱量分散,再加上可以做得很輕薄、大面積,因此以往大部分手機都是採用這種散熱方式,甚至在最新的 iPhone 11 也依舊採用了此技術。下圖可看到 iPhone 11 正是透過數層石墨膜將熱能從 SoC(系統單晶片)直接散發到外殼上。

iPhone 11 Pro 拆解圖 Source:Ifixit

 

然而隨著手機功耗越來越高,石墨膜的導熱功效有限,所以廠商開始把 PC 常用的導熱凝膠應用到手機。例如 OPPO N3 的「冰巢」散熱技術,就是在 SoC 和石墨片間塗上一層類液態金屬來幫助散熱。不過和石墨片的缺點一樣,導熱凝膠也只能輔助散熱,並不能直接把熱能導出。

2015 年隨著 4G 時代的來臨,大量手機開始使用熱導管(Heat Pipe)做散熱,並研發超薄型熱管。而最近 5G 商轉的到來,超薄型熱導管及超薄均熱板(VC)也開始被關注。為什麼這邊要特別強調超薄兩個字呢?這是因爲熱導管和 VC 其實早已被應用很久了,並不是什麼新技術,只是因為在智慧型手機高效、輕薄的趨勢,對散熱的要求不僅更高還要做的更薄,才使製程變複雜困難。舉例來說,超薄熱導管中的水量僅有傳統熱管 20 分之一,對供應商來說如何在有限的水量下,順利發揮水循環物理特性來達到散熱效果,就是一個挑戰。但熱管由於應用在手機好幾年了,目前各家供應商都有能力提供,競爭也非常激烈。不過超薄型 VC 就不同了,在又大又薄的平面下,除了水量控制外,還要考驗焊封黏合的精準度,而這也是為何供應商薄型 VC 的良率一直難以提升的主要原因。

 
熱導管及 VC 的運作原理

熱導管是一個封閉的真空金屬(多為銅、鋁)管。管內有液體(多為純水),管壁則擁有毛細結構。 當熱管的一端受熱時,管內液體吸熱後就會變成蒸氣並往壓力低的另一端移動,透過管壁吸收熱量後再次冷凝回液體,最後再藉由管壁的毛細作用回流到最初位置,形成一個循環的散熱系統。根據統計,熱導管的導熱係數約可達 5,000–8,000 W/m‧k,是石墨膜的四倍以上。

而 VC 運作原理和熱導管一樣,不同處在於它是一個二維平面,相較於熱導管接觸面積更大且可整片貼在熱源上。根據研究, VC 的導熱性能比熱導管高上 20–30%。但也因此VC 的價格貴很多,目前 ASP 大約為熱管的 4 倍。

不過上述兩者都只是將熱能導離 SoC(System on a Chip,系統單晶片),最後還是要搭配石墨片使用才可以將熱能導出機身。

熱管及VC 運作原理 Source:Delta

 
超薄熱導管技術成熟,競爭激烈下 ASP 難以回升

目前除了 iPhone 外的中高端機種大都採用此散熱方案,雖然需求量大,但供給面競爭也很激烈,目前約有 10 多家供應商都可量產(主要為台灣、日本、中國),且良率都在 90% 以上,激烈的競爭使熱導管的 ASP 從 2015 年的 1.5 美元一路跌到 0.2 美元,直到 2018 H2 導入薄型熱管後才回升至 0.5 美元。而根據現在仍不斷有新的供應商加入看來(以中國為主),預估未來 ASP 也很難回升。

華為 P30 Pro 拆解 Source:ifixit
VC 製程困難,台廠掌握關鍵技術

由於 5G 手機的出現, 導致 VC 被快速採用,目前如三星 Note 10、小米 9 Pro、華為 Mate 20X 等 5G 旗艦機都搭載了 VC。

製程困難的 VC 加大了產業的進入門檻,目前關鍵技術主要掌握在台廠手中,如雙鴻(3324)泰碩(3338)超眾(6230)台廠在 VC 的市佔率高達 70%,普遍可做到 0.35 mm 的厚度,在良率部分則以龍頭雙鴻的 70%為最高。

小米 9 Pro 5G 拆解圖 Source: 小米官方
 
5G 手機搭載 VC 會成為常態嗎?

要回答這個問題,就必須回到為何 5G 手機耗能會大幅提升?高耗能問題在未來有沒有辦法解決?

5G 手機高耗能原因有三:

  1. 5G 晶片是高耗能的主因,由於晶片計算效能、頻段、寬帶以及頻率的增加,大幅增加了耗能。
  2. 目前推出的 5G 晶片多採分離式方案,也就是將處理器及 5G Modem(數據機)分離,如此一來功耗自然也會比較高。
  3. 5G 的高頻毫米波容易被干擾,為了不被干擾而能良好收訊,目前的 5G 手機都採用 Massive MIMO 天線技術,也就是在每支手機塞入多根天線(通常為 8 根以上),而每根都有自己的 PA(功率放大器),所以功耗也相對增加。

高耗能問題皆可隨著技術成熟後解決:

  1. 隨著 5nm 技術的採用,將可有效降低手機功耗。
  2. 為節省空間及成本,未來整合成 SoC 是毋庸置疑的。目前高通、三星、華為、聯發科(2454) 都已宣布將在 2020 年推出自家的 5G SoC 解決方案。
  3. 隨著未來 5G 基地台越來越多且密集,5G 手機的天線用量將會減少。
高通驍龍 855 5G 晶片,Source:高通
 
VC 會是過渡, CP 值更高的超薄熱管+石墨片方案更有可能成為未來市場的主流

根據以上的分析,VC 在 5G 成熟後很有可能被價格更低的超薄熱管+石墨片或石墨烯片所取代,而僅出現在旗艦機當中,更大的作用是塑造旗艦機的尊榮感及獨特性。

但現在 5G 尚未成熟,短期是否有機會?讓我們來分析一下 2020 年的供需情況
需求面

雖然天風證券近期出具的報告看空 VC 明年的表現,估計 2020 年 VC 需求量約只有 1.3 億片,其中華為 6,000 萬片(約佔華為智慧型手機年出貨量 20%),三星 4,500 萬片。但筆者認為需求情況將更樂觀,關鍵在於小米、Oppo、Vivo 5G 手機的大量推出,推估需求量各約 1,500–2,500 萬片(以 5G 手機銷量占比粗估),所以整體需求量可達 1.8 億片左右。

此外,蘋果明年也會有 5G 手機推出,但筆者並未將其需求量納入考量。原因是蘋果擁有極強的軟硬體整合能力,可以發現即使是今年的 iPhone 11 仍是使用最傳統的石墨散熱膜。所以筆者認為蘋果明年 5G 手機很可能會繼續使用石墨膜,就算要改變也會用成本僅有 VC 四分之一的熱導管,採用 VC 的機率並不大。

根據以上估算,筆者預估 2020 年 VC 總需求量約會在 1.7– 2 億片左右,與 DIGITIMES Research 預估 2020 年 5G 手機出貨 1.75 億支數量相差不遠。

 
那麼供應端的狀況大概如何?

目前全球 70% 的 VC 產能都掌握在台廠手中,而主要又以雙鴻(3324)奇鋐(3017)泰碩(3338)超眾(6230)四家為主。筆者根據各家的擴產計畫,預估明年整體 VC 月產能約為 1,600 萬片,年產能約為 1.8 – 2 億片。另由於 VC 製程困難、良率低的關係,2020 年暫時沒有明顯的新的競爭者加入,供給量得以控制。

Source: 自行整理
2020 年 VC 可望供需平衡,但 H2 開始隨著新競爭者加入, ASP 恐會下滑,2021 年開始可能走向供過於求

根據以上的分析,筆者預期 2020 年 VC 的供給和需求量約在1.7–2 億片間,滲透率約 15%,大致可維持供需平衡(但若明年 iPhone 改採 VC,則會供不應求)。不過同時預期 2020 年除了上述四家供應商會持續擴產外,包括立致(3483)台達電(2308)業強(6124)在內的台廠也會加大 VC 出貨,再加上中國的碳元科技、長盈精密、飛榮達、中石科技等廠商都開始切入 VC 領域(中國廠商普遍都還在提升良率階段,預計最快 2021 年才會有實際產能),VC 的 ASP 可能在 2020 年 H2 開始微幅下滑,而 2021 年在 5G 成熟後改回用熱導管散熱、供給面增加的情況下可能出現供過於求, ASP 較大幅度下滑的情況。

相關概念股還能投資嗎?

台股中的 VC 概念股主要以雙鴻(3324)奇鋐(3017)泰碩(3338)超眾(6230) 四家為主,其中又以雙鴻為龍頭,目前 0.35mm 的良率超過 70%,高於其他廠商。而以上分析過 VC 在 2020 年應會有不錯的表現,以雙鴻的產能估算,2020 年新增的 VC 產能約可貢獻其 EPS 3 元左右,貢獻泰碩、超眾則各約 1 元,但以它們 2020 年的獲利來看,目前實際本益比其實都在 15–20 倍左右(用 2020 年預估 EPS 計算),也就是說現在股價其實都已反映明年的高獲利了,因此股價能否再續攻的關鍵要放在 2021 年的展望。若未來以下幾件事發生:

  1. 5G 基地台建置(關注電信商資本支出情況)、SoC 製程不如預期(關注高通、聯發科、三星的進度)、5nm 技術進度低於預期(追蹤台積電(2330)研發狀況)
  2. 中國競爭者 VC 良率無法提高(關注碳元科技、中石科技的產品)
  3. 新款 iPhone 採用 VC 散熱方案(關注蘋果及相關供應鏈的消息)

那麼 2021 年 VC 將可望持續供需平衡甚至供不應求,在獲利升高的狀況下,將繼續帶動散熱股上漲。因此投資人如果真的看好散熱股,不妨密切關注接下來這些事件的進展,以調整自己的投資策略。

但假如上述事件都沒發生,那麼可以參照 2014 年手機廠商剛開始採用熱導管的情況,除了雙鴻本益比飆到 60 倍外,泰碩、超眾本益比最高都僅到 20 倍左右,而當 2015 年市場開始注意到熱導管應用後,本益比就快速回落到僅剩 10–15 倍左右並一直維持。而現在情況相較當時又更不樂觀,因為當時石墨片到熱導管是新產品的出現,使用熱導管是個無庸置疑的大趨勢。但目前 VC 看起來更像是熱導管的延伸而已,且根據本文分析 VC 取代熱導管的可能性也不大。因此筆者認為目前它們的評價屬於合理範圍甚至有點高估(因為2021年獲利可能會衰退),目前的股價在我整體評估過後並無太大的投資吸引力。

散熱概念股本益比河流圖 Source:Fugle

 

自我揭露與聲明:

本人/本撰寫相關團體( 以下簡稱我 )目前並無持有本文提到之股票的多空方部位,並預計不會在未來 72 小時內建倉。我與本文所提到的公司沒有商業關係,撰寫本文僅為分享,並無收取任何報酬。本文之資訊僅供分析參考,不保證內容之完整性與正確性,也不構成任何買賣有價證券之要約或宣傳。

 


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Author

Fugle 富果投資研究員 / 台大財金系畢業 / Min 的投資說書小棧版主
台、政、清、交、成大等各校課程講師
私募基金、商業銀行工作經驗
持有高級證券商業務員、投信投顧業務員證照、 通過 CFA Level 1
堅信價值投資,並從產業及財報分析出投資機會
一個愛投資同時熱愛歷史的自我實現者