5G 手機未必用熱板?手機廠怎麼選?

作者 | 發布日期 2019 年 09 月 06 日 11:15 | 分類 手機 , 晶片 , 零組件 Telegram share ! follow us in feedly


5G 手機今年陸續推出,手機晶片大廠看好 2020 年需求,因此從 Modem(數據機晶片)再推到 5G SoC(系統單晶片),在此趨勢下,對於手機散熱方案有何影響?未來 5G 手機非熱板不用?選擇的關鍵是什麼?

從 4G 到 5G 手機,用什麼解熱最好?

5G 手機傳輸速度增加,功耗大為提升,約在 5~7W,較 4G 手機的 3.5~4W 多出兩倍以上。一般來說,5~7W 採用熱板或熱管皆可,兩者的最大差異只在於解熱面積、散熱效果。從散熱方案解熱力來看,不管是熱管或熱板,都是將單一熱點均勻的發散,若採用面積較小的熱管,解熱效率仍不如面積較大的熱板,熱量能從四面八方傳出,因此對解高瓦數功耗手機較具效益,熱管同樣也可以解熱,只是效率較差。以同樣 0.4mm 的外型比較之下,熱管寬度約 4.6mm,熱板則達 40mm,也就是說,傳導熱的速度高出 10 倍,效果更佳。

業內人士分析,4G 手機約有九成採用石墨片,最輕薄且價格便宜,因此目前市場上僅蘋果透過韌體技術將手機功耗降低,並採石墨片就能達到散熱功效,非蘋手機多用於較低功效的中低階手機;其餘則有一成的中高階機種採用熱管;旗艦機種才會採用單價高、散熱力高的熱板。

供應鏈進一步說明,到了 5G 手機成熟後的時代,儘管市場仍難捉摸蘋果接下來要採用何種方案,但初期而言,從晶片的功耗來說,石墨片解熱力恐不足,因此應僅為輔助用,預估市場有六成將採用熱管,用於中低階機種,四成則採用熱板,用於中高階機種。單從 5G 高階手機來看,市場預估,六到七成會採用熱板,其餘三到四成則採用熱管,這端看品牌廠對手機的定位、價格而定,也就是說,熱板也並非 5G 手機的唯一解決方案。

5G 分離式晶片到單晶片,初期多採用熱板

5G 手機當中的晶片則分為兩種類型,今年 5G 手機多為高階旗艦機種,僅有分離式方案,2020 年起則在中高階機種推出 SoC 方案。

所謂晶片分離式方案,意旨是在受到 5G 商轉剛起步,因此晶片初期多為分離式方案,將核心處理器 AP 與 5G Modem 分開為兩顆晶片,訊號較為穩定,更有助於系統整合,惟受到 PCB 空間設計、成本等都有壓力,因此長期而言,二合一的 SoC 為勢在必行的方案。若過去從 3G 手機到 4G 手機的進程為例,SoC 須考量基地台、電信等布建進度,往往經過 1 年以上的時間才能有效整合成 SoC。

從手機晶片大廠推出 5G SoC 方案進程來看,最快 2020 年就能看到終端機種問世。像是晶片設計龍頭聯發科執行長蔡力行也透露,2020 年上半年將再推一款 5G SoC,採 7 奈米製程,終端產品也將問世。供應鏈指出,該款晶片達 7W 以上功耗,因此目前設計也以熱板做為解決方案。

2020 年 5G 手機將從今年旗艦機種,下放到中高階機種,也從分離式方案,初步導入 SoC 方案,儘管 SoC 功耗較分離式方案略微減少,甚至相當,手機品牌考量到初步切入 5G 手機,因此為達良好解熱效果,採用成本較高的熱板,以穩定品質、塑造口碑,對於品牌形象也有所幫助。

業內人士認為,初期 5G SoC 設計比起過去,傳輸量跟速度都增加,因此功耗更具挑戰,長期而言,IC 設計廠商若能再透過新的設計方式,或製程演進,若從現有 7 奈米降至 5 奈米,甚至 3 奈米,功耗也能更明顯下降,未來採用價格較便宜的熱管,應也不遠。

然而,儘管透過晶片的設計,對於功耗需求可能有降低的空間,但需要考量未來晶片廠、手機廠對於手機功能的要求,像是拍照畫素如果再提升,相機功能勢必也要跟著升級,對於晶片處理影像的能力也變得更重要,因此功耗能否再降,除了考量製程,更需考量市場對手機功能的需求。

2020 年 5G 手機,熱管、熱板應並行

市場預估,今年 5G 手機約千萬支需求,2020 年全球 5G 手機將有 1.5~2 億支,後年將有 4~6 億支。若僅觀察 2020 年市場需求來看,現階段熱板、熱管還是最能達到經濟效益的方案。供應鏈進一步說明,這牽涉到終端手機產品的價值與定位,預期 2020 年高階機種仍會採用成本較高、解熱效果較高的熱板,而中階則採用成本較低的熱管,同樣可達到解熱效果,預期 2020 年市場熱管與熱板兩者應並行,各自有需求。

儘管 2020 年 5G 手機多以高階機種為主,若依照市場調查,到了 2020、2021 年 5G 手機總量將大爆發,屆時,中低階機種也將採用熱管方案,對於熱板的需求恐停留在旗艦機種、電競機種、中高階機種,甚至功耗若再提升,將在熱板當中再加入石墨片等方式,都是可能發展的方案,屆時又有多少機種需要用熱板,仍待時間觀察。

整體而言,台廠過去與手機品牌客戶耕耘許久,加上產能、良率、性價比皆優於競爭對手,像是台廠雙鴻、超眾、業強、泰碩,都具備熱板、熱管產能。據了解,儘管中國散熱廠也擴廠積極、挖角台廠人才,但受到需要量產需實戰經驗的參數累積、訂單試產等,因此校正達到一定程度良率仍有一段路。因此,台廠在這段時間,能否鞏固客戶信賴,看對市場方向,並分散應用面風險,延續散熱產業的熱度,挑戰經營者的眼光與研發技術能力。

(本文由 MoneyDJ新聞 授權轉載;首圖為 Galaxy Note 10+;來源:科技新報)

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