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。
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。
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。
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。
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：
- 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。
- 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。
- 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：
- 隨著 5nm 技術的採用，將可有效降低手機功耗。
- 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。
- 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。
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。
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：
- 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）
- 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）
- 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。
自我揭露與聲明：
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