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5G从局到端热度飙高 散热产业迎百年难得商机

来源:digitimes 发布时间:2019-09-16

摘要: GSM协会6月底统计,全球共有11个国家、20家电信业者提供5G服务,5G用户推估有213万人。Gartner估计,目前全球约7%的电信商已展开5G网络基础建设部署,包括美国、南韩以及瑞士、芬兰及英国等欧洲国家已在部分城市及地区启动5G商用服务。5G不仅带来新服务,更带来产业庞大新商机。



GSM协会6月底统计,全球共有11个国家、20家电信业者提供5G服务,5G用户推估有213万人。Gartner估计,目前全球约7%的电信商已展开5G网络基础建设部署,包括美国、南韩以及瑞士、芬兰及英国等欧洲国家已在部分城市及地区启动5G商用服务。5G不仅带来新服务,更带来产业庞大新商机。


当各国开始释出5G商用执照,电信业准备提供5G服务时,最先启动的将是无线网络基础建设。Gartner预估,2020年全球5G无线网络基础建设收入将达42亿美元,较2019年大幅增加89%,至2021年,将拉高至68亿美元,再跳增61%。

电信业的5G基础建设,首先是基地台。目前全球总计有450万座4G基地台,由于5G频率高,传输距离短,若要达相同覆盖率,业界估计将要有4G三倍的基地台数量,等于是1,350万座基地台。华为日前更提出预测,到2025年,全球5G基地台将达6,500万座,以服务全球58%人口使用5G服务。


从4G走到5G 散热需求开始带动


过去4G LTE时代,无线接入网(RAN)由BBU (Baseband Unit)、RRU (Remote Unit)及天线组成,进入5G后,RAN的结构改变,将由CU (Central Unit)、DU (Distribute Unit)及AAU (Active Antenna Unit)组成,其中AAU结合过去的RRU及天线,为5G基地台的基本架构。


5G具备3特性,分别是高频高速(eMBB)、低延迟性(uRLLC)与巨量物联通讯(mMTC)。在AAU当中,因应5G应用需求,会导入波束成形(Beaming Forming)及Mass MIMO等技术,也让原本天线设计更复杂,甚至已有64T64R的天线设计出现,其中采用的射频元件将激增,而新增功耗导致的散热议题,将成关键问题之一。


散热业者指出,AAU设计会将原本在地面上基地台设备,往前拉至天线端,也会让散热设计改变。轻量化将是设计特色,此外,AAU解热效能需要达到1,000多瓦,将进一步凸显散热的重要性,过去只用铝压铸产品解热已无法负荷,必须导入散热板等方式搭配,可望带动新一波散热板出货需求。


接下来,5G将会带动边缘运算崛起,过去运算从终端走向云端,透过云端运算后,再传回终端的作法,在5G大量传输需求下,将无法因应。比如5G时代的影音串流娱乐服务,加上AR/VR等功能,就会需要更多边缘端的资料中心,分担运算责任。


日前工研院资通所所长阙志克指出,5G讨论火热,然商业模式却未定案,主因是找不到获利方式,如今比较有可能获利的应用,在于低延迟,包括AR/VR、无人机等。要达到低延迟,就需要仰赖边缘运算,而未来云端与边缘端的运算模式,将会由AWS等公有云业者,与在地的电信营运商共同合作的型态。


比如AWS、微软Azure等公有云业者,未来可能会向电信营运商租用边缘运算资料中心,部分从终端搜集的资料,先在边缘运算资料中心计算后,需要留下的资料,再转送至公有云资料中心,否则就在边缘处理完毕。在边缘运算最重要的项目,推估将是实时影像分析信息。此型态,将会带动大批边缘运算的建置需求。


边缘运算建置需求,不仅会带动服务器、交换器业者商机,也会带动关键零组件散热厂的营运动能。过去服务器全球市场每年出货量仅1,000万台规模,近年随着云端运算普及,大型资料中心建置带动服务器出货开始增温,预估未来边缘运算资料中心分布更广,服务器出货也将进一步成长。


在5G带动庞大资料量的驱动下,服务器运算效能持续提升,对散热需求也只增无减。此外,除了处理器芯片之外,显示卡加速器也同样需要散热,因应机器解热瓦数持续攀高,除现有的散热管及散热板之外,云端服务厂商、服务器厂及散热厂,都在研究水冷系统,预计2020年后,采用水冷系统比重可望提升。


5G从局端基地台到边缘,一路推到消费者端,最能让消费者感受5G高速时代的产品,必定是智能型手机。目前包括三星电子(Samsung Electronics)、华为、中兴都已推出5G智能型手机,Vivo预计9月发表旗下首款5G手机,供应链也传出,苹果将于2020年下半推5G iPhone。


5G推升智能型手机运用角色更多元,伴随而来的是,其散热需求将更大,对散热厂来说,5G智能型手机将开启另一波大需求。有别于上述的基地台及边缘运算,此波需求来的更急且猛,也让台系散热厂,从2018年下半至2019年,开启近年少见的扩厂潮。
效能越来越强 散热也要愈来愈好


散热业者分析,电信业者从2018年起陆续承接商用执照,并开始建置基地台,而边缘运算更要随着5G应用,才会推升其建置需求拉升,都属于长线需求,然来自于消费电子的订单将更快且广,因为消费电子品牌厂有更大的市场竞争压力,也有抢先抢快的营销需求,任谁也不敢在5G服务上落后脚步。


(此段做Quotation)散热厂双鸿董事长林育申形容,5G智能型手机为散热厂带来的是「百年难得一见的机会」,因为当NB年出货规模最高达到2亿台后,就开始下滑,目前仅1.5亿台左右,然智能型手机的出货规模将高达14亿~15亿支,量体增加、散热板的门槛高、单价高,将为散热厂带来难得机会。


根据统计,电子装置损坏主因,以高温导致功能丧失的比重最高,超过5成以上,其余才是因为振动、潮湿、灰尘等因素引起,凸显散热是电子产品维持正常运作时不可忽视的关键要素。而散热又与运算效能密不可分,当运算效能持续提升,散热需求将水涨船高,因此过去散热的重点,都摆在要吃较高效能的PC产品。


以2018年秋季发表,目前市面主流的英特尔第九代处理器来说,其运用至NB的处理器TDP (散热设计功率),普遍落在45W,部分追求效能的电竞NB直接采用运用至DT的处理器i9-9900,其TDP更高达95W。


散热业者表示,电子装置只要超过15W,通常就会需要采用搭配散热管、风扇的散热模块,以目前NB、DT来说,绝大多数超过该瓦数,只有平板计算机或少部分超轻薄NB不需采用散热模块,然散热管或散热板的需求仍然存在,而在强调效能的电竞机种,采用风扇的气冷散热以不敷使用,而需要采用水冷散热装置。


NB、DT散热需求持续存在,然NB、DT的规模却持续萎缩。DIGITIMES Research统计,从2012年以后,全球NB出货规模持续下滑,2011年全球NB出货量为2.04亿台,至2018年已将降至1.52亿台,预估至2020年,NB全球出货量将会降至1.47亿台。而DT数量,也在持续往下探底,预估至2020年,数量已跌破亿台规模。


过去在PC市场,除古河电气(Furukawa Electric)、藤仓(Fujikura)及Panasonic等日商外,其余都是台厂天下,从散热鳍片、散热管、风扇到散热模块,建立非常完整的供应链,然随着PC市场萎缩,日厂也陆续淡出,台厂试图在LED、通讯、家电、车电散热等领域切入,却始终找不到与PC规模相等的产品线,如今终于在手机盼来新希望。


从散热管到散热板 散热厂抢进手机市场


散热厂想切入智能型手机企图已久,早从2014年起,已经开始向智能型手机厂敲门,日系手机品牌NEC、Sony最早导入散热管,然仅限于高阶机种,数量有限,之后包括联想、中兴、宏达电等厂商都有零星机种采用散热管,直至三星在2016年推出的Galaxy S7及Note 7,采用薄型散热管,才算是真正开启手机散热新页。


薄型散热管的设计,在三星导入旗下手机后,等同挂上保证书,也让更多品牌开始采用,设计也从单根至双根,然散热厂也因为杀价抢单,导致无利可图,开始向客户推销更具散热效果的散热板(Vapor Chamber),有别于薄型散热管是以抽真空制程后,再将铜管压薄,散热板的制程完全不同。


散热板是将两片铜板焊接而成,中间留下真空或纯水,藉此达到散热效果,由于散热板的面积大,与热源接触点多,散热效果更佳,然制程相对散热管更困难,且要兼顾轻薄,因此价格也远较散热管高1~2倍,目前三星已经率先在旗舰手机,导入薄型散热板。


三星在散热板方案当中,再度扮演推手角色,其最新的Note 10,采用的是0.35mm超薄热板,散热业者根据过去散热管的经验推估,0.35mm超薄热板由三星率先采用后,华为、Oppo、Vivo等智能型手机品牌都会跟进,2020年0.35mm的超薄散热板,将成主流规格。


然由于热板厚度将与散热系数成反比,因为中间的空间小,流通的水气少,未来5G智能型手机的散热需求更大,每支预估将达5~6瓦,甚至7~8瓦,0.25mm的超薄热板的解热系数不足,且该薄度也会让生产良率大幅降低,进一步提升成本,对品牌厂而言,采用意愿恐将打折扣。


散热厂超众预估,智能型手机导入的散热管或散热板方案,2019年仅5%,预估至2020年,可望拉升至15~20%,预估2021年,更可望拉升至35~40%,在2022年,渗透率将会高达5成以上,若按照届时全球智能型手机出货量估算,采用散热板的智能型手机,将达4.9亿~5.8亿支规模。


对于已经闷很久的散热厂而言,终于找到新的成长爆发点,目前包括超众、泰硕、奇鋐及双鸿,都表态将会扩增散热板产线,预计2020年,散热板在智能型手机的渗透率将会大增,然众家扩产之后,也意味散热厂之间的价格竞争再起,届时谁能胜出,生产良率、弹性与客户关系,将是三大影响因素。

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