電子行業(yè)手機(jī)產(chǎn)業(yè)系列報(bào)告之二：探索5G手機(jī)能量的聚與散快充、無(wú)線充電與熱管理

1、目錄 HYPERLINK l _TOC_250018 1、手機(jī)電池發(fā)展遇瓶頸，5G 時(shí)代亟需“能量支持”4 HYPERLINK l _TOC_250017 手機(jī)續(xù)航升級(jí)并非一路順利4 HYPERLINK l _TOC_250016 5G 將會(huì)對(duì)手機(jī)將會(huì)對(duì)手機(jī)的續(xù)航提出新的要求4 HYPERLINK l _TOC_250015 手機(jī)電量增加遭遇瓶頸5 HYPERLINK l _TOC_250014 2、解決手機(jī)續(xù)航方法之一：快充8 HYPERLINK l _TOC_250013 增強(qiáng)功率實(shí)現(xiàn)快速充電8 HYPERLINK l _TOC_250012 PD 協(xié)議脫穎而出，加速快充推廣11 HYPE

2、RLINK l _TOC_250011 氮化鎵，小型快充電源適配器的關(guān)鍵13 HYPERLINK l _TOC_250010 3、解決手機(jī)續(xù)航方法之二：無(wú)線充電15 HYPERLINK l _TOC_250009 目前存在三種無(wú)線充電方式，電磁感應(yīng)成手機(jī)領(lǐng)域的主角15 HYPERLINK l _TOC_250008 萬(wàn)物互聯(lián)拓寬應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)線充電市場(chǎng)空間廣闊17 HYPERLINK l _TOC_250007 無(wú)線充電技術(shù)日趨成熟，滲透率有望快速提升18 HYPERLINK l _TOC_250006 剖析無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)鏈，挖掘無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)19 HYPERLINK l _TOC_250005

3、 4、5G 時(shí)代，熱管理迎來(lái)需求爆發(fā)期21 HYPERLINK l _TOC_250004 熱管理需求即將迎來(lái)爆發(fā)21 HYPERLINK l _TOC_250003 看 5G 時(shí)代熱管理方案變化22 HYPERLINK l _TOC_250002 梳理熱管理產(chǎn)相關(guān)25 HYPERLINK l _TOC_250001 5、 投資策略26 HYPERLINK l _TOC_250000 6、風(fēng)險(xiǎn)提示27插圖目錄圖 1：手機(jī)續(xù)航時(shí)間4圖 2：鋰電池工作示意圖6圖 3：歷代小米和三星 Galaxy Note 系列手機(jī)電池容量對(duì)比7圖 4：鋰電池充電過(guò)程示意圖8圖 5：QC 3.0 快充10圖 6：高

4、通 QC 快充技術(shù)的進(jìn)步路線10圖 7:OPPO Super VOOC 2.0 超級(jí)閃充11圖 8：30W VOOC 閃充 4.011圖 9：主流快充協(xié)議差別12圖 10：2000-2018 年固定電話及移動(dòng)電話普及率發(fā)展情況12圖 11：USB-PD 含有的快充協(xié)議13圖 12：OPPO 65W SuperVOOC 氮化鎵充電器14圖 13: 硅、碳化硅、氮化鎵的導(dǎo)通電阻14圖 14：superVOOC 2.0 充電效率14圖 15：某品牌氮化鎵 30W 充電頭和蘋果官方充電頭體積對(duì)比15圖 16：電磁感應(yīng)無(wú)線充電16圖 17：磁場(chǎng)共振無(wú)線充電16圖 18：磁共振無(wú)線充電16圖 19：iPh

5、one 無(wú)線充電17圖 20：無(wú)線充電的部分應(yīng)用場(chǎng)景18圖 21：手機(jī)無(wú)線充電功率不斷提升（以三星為例，單位：W）19圖 22：無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)20圖 23：無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)鏈成本結(jié)構(gòu)20圖 24：MTTF 隨測(cè)量溫度升高而下降21圖 25：導(dǎo)熱界面材料示意圖22圖 26：智能手機(jī)超薄熱管示意圖23圖 27：智能手機(jī)超薄 VC 示意圖23圖 28：華為 SuperCool 石墨烯液冷散熱23圖 29：OPPO Reno 3PRO 的立體也冷散熱功能圖25表格目錄表 1：iphone 小屏手機(jī)的尺寸與重量7表 2：iphone 大屏手機(jī)的尺寸與重量7表 3：三種無(wú)線充電方式的對(duì)比16表 4：無(wú)線充

6、電相比有線充電具備三重優(yōu)勢(shì)18表 5：石墨相比鋁、銅導(dǎo)熱性能優(yōu)勢(shì)明顯22表 6：部分 5G 手機(jī)散熱方式24表 7：重點(diǎn)公司盈利預(yù)測(cè)（截至 2019/2/4）271、手機(jī)電池發(fā)展遇瓶頸，5G 時(shí)代亟需“能量支持”手機(jī)續(xù)航升級(jí)并非一路順利每一代手機(jī)升級(jí)并不一定能提升續(xù)航能力。智能手機(jī)的發(fā)展是伴隨著信息技術(shù)的進(jìn)步一起出現(xiàn)的。從過(guò)去的 1G 時(shí)代到目前的 5G 時(shí)代，智能手機(jī)的進(jìn)步不僅體現(xiàn)在網(wǎng)速與通話清晰度的提升上，還體現(xiàn)在其他方面，例如，更大更清晰的屏幕讓電影與電視劇愛好者可以無(wú)時(shí)無(wú)刻享受到影視的樂趣；更快更強(qiáng)的手機(jī)處理器讓游戲愛好者隨時(shí)隨地沉浸在游戲的愉悅中。智能手機(jī)在逐漸成為人們生產(chǎn)生活的工具

7、，人們對(duì)于手機(jī)的要求與期待也隨之增高，其中一個(gè)要求就是手機(jī)的續(xù)航時(shí)間。對(duì)此，手機(jī)廠商也一直不斷地努力， 但是，并不是每一代手機(jī)的升級(jí)就能提升手機(jī)的續(xù)航時(shí)間。根據(jù) Washington Post Gadget Lab 的數(shù)據(jù)顯示（灰色機(jī)型代表 2017 年發(fā)布，藍(lán)色則代表 2018 年發(fā)布），2018 年多個(gè)機(jī)型續(xù)航能力并沒有超過(guò) 2017 年的。例如，2018 年蘋果發(fā)布的 iphone xs 在續(xù)航時(shí)間就少于 2017 年發(fā)布 iPhone 8 系列；Google 在 2018 年發(fā)布 Pixel 3 的續(xù)航時(shí)間同樣也少于 2017 年自家發(fā)布 Pixel 2 系列。目前各大手機(jī)品牌的手機(jī)續(xù)

8、航時(shí)間都能維持 8 小時(shí)以上，足以應(yīng)對(duì)手機(jī)輕中度使用。圖 1：手機(jī)續(xù)航時(shí)間資料來(lái)源：Washington Post Gadget Lab，東莞證券研究所5G 將會(huì)對(duì)手機(jī)將會(huì)對(duì)手機(jī)的續(xù)航提出新的要求首先，5G 手機(jī)將會(huì)采用 Massive MIMO 的技術(shù)以增強(qiáng)手機(jī)對(duì)信號(hào)的接收。目前，大部分的 5G 手機(jī)采用的是 4*4 MIMO 技術(shù)，每一根天線下方都接上相應(yīng)的功率放大器以強(qiáng)化信號(hào)。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，手機(jī)內(nèi)部所含有的 5G 天線將會(huì)達(dá)到 8 根。屆時(shí)，手機(jī)用于信號(hào)接收的耗能將會(huì)再上一個(gè)臺(tái)階。第二，4G 時(shí)代的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)速率是 100Mps,5G 時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)速率是 1Gbps，5G 的網(wǎng)絡(luò)速率是4

9、G 時(shí)代的 10 倍。這意味著，手機(jī)內(nèi)部的基帶芯片以及應(yīng)用處理器要在同一時(shí)間處理過(guò)去 10 倍的數(shù)據(jù)。處理器的功耗隨著數(shù)據(jù)量的提升也會(huì)一起增加。第三，5G 網(wǎng)絡(luò)基站在 2020 年將會(huì)開始大規(guī)模建設(shè)。但是，我國(guó)幅員遼闊，5G 網(wǎng)絡(luò)短時(shí)間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，在全國(guó)大多數(shù)地方，5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋率還是處于較低的情況。5G 手機(jī)由于首選網(wǎng)絡(luò)是 5G 網(wǎng)絡(luò)，因此，在 5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋率較低的情況下，5G 手機(jī)將會(huì)頻繁啟動(dòng)信號(hào)搜索功能，增加了手機(jī)的耗能。第四，2019 年，高通雖然發(fā)布了 SOC 版的 5G 芯片 765 和 765G, 但是在高端的應(yīng)用處理上，高通依然采用外掛基帶芯片 X55 的方案?；鶐?/p>

10、掛分離，相關(guān)的電路與電源芯片也要增加，手機(jī)內(nèi)部功耗增加。第五，萬(wàn)物互聯(lián)，手機(jī)連接海量設(shè)備。手機(jī)的普及與功能的進(jìn)步促使手機(jī)周邊配件出現(xiàn)共振。以 Airpods 為代表的 TWS 耳機(jī)由于其獨(dú)特的外觀以及非常方便的使用方式，銷售情況相當(dāng)火熱。根據(jù) Strategy Analytics，2019 年蘋果 AirPods 銷量近 6000 萬(wàn)。作為一個(gè)類別，TWS 耳機(jī)銷量在 2019 年增長(zhǎng) 200%。2020 年有望保持強(qiáng)勁的銷售情況。除了 TWS 耳機(jī)，還有具備輔助消費(fèi)者監(jiān)控身體情況的智慧手表與智慧手環(huán)也出現(xiàn)銷售火熱的情況。根據(jù) Canalys 數(shù)據(jù)顯示，2019 年第三季度，全球智能手環(huán)出貨量

11、達(dá)到 4550 萬(wàn)件，同比大幅增長(zhǎng) 65%。其中大中華地區(qū)同比增速達(dá)到 60%，市場(chǎng)份額占比全球的 40.2%。在信息化時(shí)代，隨著消費(fèi)者對(duì)信息消費(fèi)需求及要求的增加，將會(huì)有更多的智能設(shè)備伴隨著人們的生產(chǎn)與生活。萬(wàn)物互聯(lián)，將會(huì)以手機(jī)作為中心點(diǎn)展開。手機(jī)作為信息數(shù)據(jù)的連接體與匯聚體，將會(huì)產(chǎn)生更多的能耗。手機(jī)電量增加遭遇瓶頸智能手機(jī)內(nèi)置的鋰電池是由正極材料、電解質(zhì)、隔離膜和負(fù)極材料構(gòu)成。想要增加手機(jī)的續(xù)航能力，目前主要有兩種方法，一種方法是增加電池的能量密度，另一種方法是增大電池容量。圖 2：鋰電池工作示意圖資料來(lái)源：汽車人參考，東莞證券研究所發(fā)展能量密度困難，進(jìn)展緩慢。能量密度幾乎是所有電池在設(shè)計(jì)時(shí)

12、必須考慮的首要問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)的能量密度提高時(shí)，電芯則必須選擇而更薄的隔膜、材料也需要使用在極限壓實(shí)和面密度下。一方面，極限設(shè)計(jì)會(huì)讓電芯的吸液更加困難，從而影響電芯的循環(huán)性能； 另一方面，更薄的隔膜鋁塑膜、更高能量密度的材料也意味著更差的安全性能。所以能量密度與電芯性能如蹺蹺板的兩端，電池生產(chǎn)商需要在這兩方面之間尋找平衡。此外， 能量密度與鋰電池本身有很大的關(guān)系。由于目前還沒有更經(jīng)濟(jì)的可以顯著提升能量密度的正負(fù)極材料，在鋰元素不變的基礎(chǔ)上，科研人員只有不斷更換電解液和正極材料才能勉強(qiáng)將電池的續(xù)航提高，每年進(jìn)步的幅度只有 3%左右。然而，根據(jù)摩爾定律，集成電路的晶體管數(shù)目每隔大約 18-24 個(gè)月便

13、會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。手機(jī)電池續(xù)航以每年 3%左右的增長(zhǎng)速度面對(duì)如此快的手機(jī)性能增長(zhǎng)速度，顯得如此的渺小。所以，即使手機(jī)電池續(xù)航不斷進(jìn)步，用戶依然會(huì)時(shí)常感覺手機(jī)續(xù)航的“力不從心”。重量與空間逼近極限，增大容量倍受制約。面對(duì)增加電池能量密度受阻后，手機(jī)廠商選擇增大手機(jī)電池容量。近年來(lái)，手機(jī)廠商們對(duì)于電池容量也顯得非常“大方”。3000 多毫安的電池容量從過(guò)去的大電量已經(jīng)“淪落”為小電量。最近，各大手機(jī)廠商的旗艦級(jí)手機(jī)基本都打破了 4000 毫安時(shí)的分水嶺。那這樣是不是意味著手機(jī)廠商可以無(wú)休止地增加電池容量呢？例如直接加入 5000 毫安時(shí)或 10000 毫安時(shí)的電池？小米數(shù)字系列的電池容

14、量從小米 1 的 1930 毫安時(shí)經(jīng)過(guò)不斷的進(jìn)步到達(dá)小米 9 的 3300 毫安時(shí)。其中，小米 2 手機(jī)電池容量為 2000 毫安時(shí)，小米 3 為 3050 毫安時(shí)，電池容量增加近 50%。小米 2 到小米 3 電池容量的增加是在減少手機(jī)厚度的情況下，通過(guò)采用不可拆卸電池，并增加手機(jī)尺寸，增大手機(jī)內(nèi)部空間，以放入更大容量的電池實(shí)現(xiàn)的。然而， 到了小米 9，由于手機(jī)內(nèi)部集成了多個(gè)功能模塊，例如 NFC，無(wú)線充電等，手機(jī)內(nèi)部空間被進(jìn)一步壓縮，因此電池容量較小米 8 也出現(xiàn)了下降。三星 Galaxy Note 系列在自 Note 2 增加 600 毫安時(shí)電量后，直到 Note 7 才再次出現(xiàn)較為激進(jìn)

15、的增加 500 毫安時(shí)電量。然而，這次激進(jìn)的電量增加卻導(dǎo)致 Note 7 出現(xiàn)了多起安全事故。其原因是 Note 7 在添加了多種新穎的設(shè)計(jì)與功能后，手機(jī)內(nèi)部的空間已經(jīng)非常緊湊。此時(shí)再加入大容量大電池，手機(jī)內(nèi)部的空間已經(jīng)不足以支持對(duì)電池的保護(hù)能力。安全事故的發(fā)生導(dǎo)致三星對(duì)其后的 S8 系列、Note8 以及 S9 系列在電池方面都采取了比較保守的方式。直到在三星 Note9 才再次增大電量，但與此同時(shí)手機(jī)的尺寸也相應(yīng)的增大了。從小米和三星兩大手機(jī)廠商的情況可以知道，手機(jī)功能的提升會(huì)增加手機(jī)內(nèi)部元器件的 數(shù)量從而降低手機(jī)內(nèi)部的可使用空間。如果在內(nèi)部空間有限的情況下，激進(jìn)地增加電池 容量，則會(huì)比較

16、容易出現(xiàn)安全事故。圖 3：歷代小米和三星 Galaxy Note 系列手機(jī)電池容量對(duì)比資料來(lái)源：電腦愛好者，東莞證券研究所對(duì)于手機(jī)廠商而言，可以采用增大手機(jī)尺寸以增加手機(jī)電池容量。小米手機(jī)中，小米 6 和小米 8，以及三星手機(jī)中的三星 Note 8 和 Note 9，都是通過(guò)增大手機(jī)尺寸以及犧牲手機(jī)厚度以放入更大容量的電池。事實(shí)上不僅是小米和三星，就連一向?qū)κ謾C(jī)外觀有著極高追求的蘋果在追求更持久的手機(jī)續(xù)航時(shí)候也采用類似的方式。但是這并不意味著手機(jī)可以無(wú)休止地增加電池容量，因?yàn)橥ㄟ^(guò)增大手機(jī)內(nèi)部空間的同時(shí)，不僅手機(jī)的尺寸在增大，手機(jī)重量也在增加。iPhone 小屏手機(jī)中，雖然 iPhone 11

17、的電池容量已經(jīng)達(dá)到3110 毫安時(shí)，但是其重量也達(dá)到了194g，大屏手機(jī)就更是有過(guò)之而無(wú)不及，最新的iPhone 11 pro max 雖然對(duì)比 iPhone 8 plus 增加了近 50%的電量，但是手機(jī)重量也增加了 24g。手機(jī)的輕薄與便攜性也大打折扣。表 1：iphone 小屏手機(jī)的尺寸與重量iphone Xiphone xsiphone XRiphone 11iphone 11 pro發(fā)布時(shí)間2017 年 11 月2018 年 9 月 21 日2018 年 10 月 26 日2019 年 9 月 20 日2019 年 9 月 20 日尺寸143.6x70.9x7.7mm143.6x70

18、.9x7.7mm150.9x75.7x8.3mm150.9x75.7x8.3mm144x71.4x8.1mm重量(g)174177194194188手機(jī)電量(mAh)27162658294231103190資料來(lái)源：中關(guān)村在線、東莞證券研究所表 2：iphone 大屏手機(jī)的尺寸與重量iphone 8 Plusiphone xs maxiphone 11 pro max發(fā)布時(shí)間2017 年 9 月2018 年 9 月 21 日2019 年 9 月 1 日尺寸158.4x78.1x7.5mm157.5x77.4x7.7mm158x77.8x8.1mm重量(g)202208226手機(jī)電量(mAh)2

19、67531743969資料來(lái)源：中關(guān)村在線、東莞證券研究所總結(jié)：當(dāng)前手機(jī)的電池續(xù)航已經(jīng)能支持輕中度使用一天。但是，在 5G 時(shí)代，由于需要在單位時(shí)間內(nèi)處理更多的數(shù)據(jù)或者實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)等多種原因，手機(jī)的耗能將會(huì)增加，手機(jī)的續(xù)航能力將會(huì)再次面臨挑戰(zhàn)。手機(jī)廠商為增強(qiáng)手機(jī)續(xù)航能力也采取向不同的方法。 由于無(wú)法找到更具性價(jià)比的材料，僅通過(guò)調(diào)節(jié)電解液和正極材料無(wú)法快速地提升電池的能量密度。受制于手機(jī)內(nèi)部空間以及手機(jī)重量，考慮到安全問(wèn)題，手機(jī)電池容量也無(wú)法無(wú)休止地增加。為應(yīng)對(duì) 5G 時(shí)代手機(jī)的能耗問(wèn)題，手機(jī)廠商需要考慮通過(guò)其他方式以延長(zhǎng)手機(jī)的續(xù)航能力，以增加自家品牌在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。2、解決手機(jī)續(xù)航方法之一：

20、快充增強(qiáng)功率實(shí)現(xiàn)快速充電鋰電池的充電分為三個(gè)階段，分別是恒流預(yù)充電、大電流恒流充電與恒壓充電。當(dāng)電壓低于 3.0V 時(shí)，充電器會(huì)采用 100mA 電流對(duì)鋰電池進(jìn)行預(yù)充電，這個(gè)過(guò)程叫恒流預(yù)充電階段，目的是慢慢恢復(fù)過(guò)放電的鋰電池，是一種保護(hù)措施來(lái)的。當(dāng)鋰電池電壓高于 3.0V 時(shí)，就進(jìn)入到第二階段，大電流恒流充電階段。由于鋰電池經(jīng)過(guò)第一階段的預(yù)充，其狀態(tài)已經(jīng)比較穩(wěn)定了。在第二階段，充電電流就可以適當(dāng)提高， 根據(jù)不同的電池來(lái)說(shuō)，這個(gè)電流的大小可以從 0.1C 到幾 C 不等，其中 C 是指電池容量， 如 2600mAh 的鋰電池，0.1C 就是指 260mA 大小的電流。鋰電池充電的最后一個(gè)階段為恒

21、壓充電階段，這個(gè)階段就是檢測(cè)到鋰電池電壓等于 4.2V 時(shí)，充電器則進(jìn)入恒壓充電模式，這個(gè)階段充電電壓恒定為 4.2V，充電電流則越來(lái)越小。當(dāng)充電電流小于 100mA 時(shí)，就判斷電池充滿，切斷充電電路。圖 4：鋰電池充電過(guò)程示意圖資料來(lái)源：旺財(cái)鋰電，東莞證券研究所快速充電是發(fā)生在第二階段大電流恒流充電階段。在第一階段中，手機(jī)先以小電流進(jìn)行充電，直到電壓恢復(fù)正常的水平。第一階段發(fā)揮恢復(fù)性充電的作用。在第三階段中，此時(shí)電池電壓已經(jīng)達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，手機(jī)的電量基本在 90%左右，手機(jī)將保持電池電壓不變，逐漸減少充電電流值。如果此時(shí)維持較大的充電電流，鋰離子容易在電池負(fù)極附近堆積、長(zhǎng)大成數(shù)枝狀的晶體，

22、俗稱枝晶；枝晶長(zhǎng)大后會(huì)刺破正負(fù)極之間的隔膜，形成短路。因此為了電池的安全，在充電的后半段充電電流會(huì)很小。所以，要實(shí)現(xiàn)快充只能在第二階段。要實(shí)現(xiàn)快速充電就必須提高充電的功率，根據(jù)物理學(xué)公式，功率=電壓電流，提升充 電功率有三種方式：電流不變，提升電壓；電壓不變，提高電流；電壓、電流兩者都提 高。1、高電壓恒定電流模式：一般手機(jī)的充電過(guò)程是，先將 220V 電壓降至 5V 充電器電壓，5V 充電器電壓再降到 4.2V 電池電壓。整個(gè)充電過(guò)程中，如果增大電壓，產(chǎn)生熱能，所以充電時(shí)，充電器會(huì)發(fā)熱，手機(jī)也會(huì)發(fā)熱。而且這樣功耗越大，對(duì)電池?fù)p害也是越大的。2、低電壓高電流模式：在電壓一定的情況下，增加電流，

23、可以使用并聯(lián)電路的方式進(jìn)行分流，恒定電壓下，進(jìn)行并聯(lián)分流之后每個(gè)電路所分擔(dān)的壓力越小，在手機(jī)中也進(jìn)行同樣處理的話，這個(gè)每條電路所承受的壓力也就越小。3、高電壓高電流模式：這種方式同時(shí)增大電流與電壓，這種方式是增大功率最好的辦法，但增大電壓的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的熱能，這樣其中所消耗的能量也是越多，并且電壓與電流不是無(wú)限制的隨意增大。目前市面上主流的快充技術(shù)：1、高通 Quick Charge (QC 充電技術(shù))目前高通以及推出了 QC 4.0 快充技術(shù)。高通 Quick Charge 1.0 技術(shù)最高支持 10W 的充電功率。按照 10W 的充電功率，手機(jī)的充電時(shí)間還是比較長(zhǎng)的。在 QC 1.0 的

24、基礎(chǔ)上， 高通開發(fā)出 QC 2.0 技術(shù)。在 Quick Charge v2.0 中，設(shè)計(jì)了兩種方案，即 A 類和 B 類。A 類可以提供輸出 5V、9V、12V 三種電壓。通過(guò)提高電壓的方式，讓電源適配器能夠提供更多的電量給到手機(jī)終端。根據(jù)高通給出的數(shù)據(jù)，Quick Charge 2.0 A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大充電電流為 2A，因此，QC 2.0 最高可以實(shí)現(xiàn) 24W 的充電功率。但是 QC 2.0 在實(shí)踐過(guò)程中存在一些問(wèn)題，例如發(fā)熱。QC 2.0 在以 9V/12V 電壓快充時(shí)， 電池兩端電壓與 DC/DC 轉(zhuǎn)換電路的輸入輸出電壓差值較大， 因而功耗比較嚴(yán)重從而帶來(lái)了手機(jī)發(fā)熱的問(wèn)題。因此高通

25、開發(fā)出 QC 3.0 技術(shù)。QC 3.0 則支持 3.6v-12V 的波動(dòng)電壓，在 2A 電流下可以支持 24W 的功率，若采用 3A 電流， 則可以提供 36W 的功率。QC 3.0 最大的改進(jìn)， 則是將“ 固定電壓” 管理機(jī)制替換為“ INOV（ 最佳電壓協(xié)商） ” 允許輸入電壓從 3.6V 起步， 以 0.2V 為單位， 結(jié)合實(shí)時(shí)的電池溫度、轉(zhuǎn)換效率、電量等因素進(jìn)行微調(diào)， 并在允許的輸入電壓范圍內(nèi)逐步提升或降低，改進(jìn)了 QC2.0 時(shí)代的“ 非一即二”簡(jiǎn)單選擇。在“ INOV” 管理機(jī)制的幫助下， QC 3.0 可大大降低 DC/DC 轉(zhuǎn)換電路的損耗， 從而緩解快充時(shí)的發(fā)熱問(wèn)題。根據(jù)高通

26、的數(shù)據(jù)顯示，QC3.0 充電效率比 QC1. 0提高 1 倍， 比 QC2.0 的提高了 38%， 是普通充電技術(shù)的 4 倍， 充電速度提升27%， 發(fā)熱降低 45%。能在大約 35 分鐘內(nèi)將一部典型的手機(jī)從零電量充電到80%圖 5：QC 3.0 快充資料來(lái)源：TOP 數(shù)碼網(wǎng)，東莞證券研究所2016 年，高通發(fā)布 QC 4.0 技術(shù)。QC 4.0 再次提升功率至 28W，并且加入 USB PD 支持。取消了 12V 電壓檔，5V 最大可輸出 5.6A，9V 最大可輸出 3A，并且電壓檔繼續(xù)細(xì)分以 20mV為一檔。QC4.0 相較 QC3.0，新增了一項(xiàng)名為 Dual Charge 的技術(shù)，使充

27、電速度可提升20%，效率則能提升 30%。此外，QC4.0 還對(duì)“INOV”算法進(jìn)行了優(yōu)化，能更準(zhǔn)確地測(cè)量電壓、電流和溫度的同時(shí)，保護(hù)電池、系統(tǒng)、線纜和連接器。防止電池過(guò)度充電，并在每個(gè)充電周期調(diào)節(jié)電流。圖 6：高通 QC 快充技術(shù)的進(jìn)步路線資料來(lái)源：傳感器技術(shù)，東莞證券研究所2、OPPO VOOC 充電技術(shù)OPPO 的 VOOC 充電技術(shù)最早誕生于 2014 年，VOOC 選擇的是保持電壓不變，通過(guò)加大電流的方式提升充電速度。OPPO 在 VOOC 充電技術(shù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出 Super VOOC 充電技術(shù)。Super VOOC 一大特點(diǎn)就是采用了串聯(lián)雙電芯的設(shè)計(jì)，根據(jù)串聯(lián)分壓的原理，在適

28、配器端輸出的高電壓加載到電芯上，每塊電芯上的電壓只有輸出電壓的一半。Super VOOC 10V 5A 的充電器，相當(dāng)于在分別用 5V 4A 左右的 VOOC 方案為手機(jī)的兩塊電池同時(shí)充電，直接的就把充電時(shí)間減半了。2019 年 10 月，oppo 發(fā)布搭載 Super VOOC 2.0 的Reno ACE。根據(jù) OPPO 介紹，Super VOOC 2.0 最高可以實(shí)現(xiàn) 65W 的充電功率，可以在 30 分鐘之內(nèi)，充滿一臺(tái) 4000mAh 電池的手機(jī)。由于 Reno Ace 的充放電過(guò)程相比一般手機(jī)來(lái)說(shuō)是要更加復(fù)雜的，這也意味著在充電時(shí)需要更多的電源芯片來(lái)進(jìn)行管理。為此 Reno Ace 在

29、整個(gè)充電管理過(guò)程中使用了 5 顆定制芯片，包括 VCU 智能控制芯片、AC/DC 控制電流與電壓、MCU 充電管理芯片、BMS 電池管理芯片和定制協(xié)議芯片，從適配器到充電線再到手機(jī)，三者共同形成了 SuperVOOC 2.0 的充電協(xié)議閉環(huán)。除了 Super VOOC 2.0 外，OPPO 還有最新升級(jí)的 VOOC4.0 技術(shù)，在 30 分鐘可將 4000mAh 電池充到 67%，73 分鐘可充滿。相比前代技術(shù)，充電時(shí)間上縮短了 12%。同時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化了 VFC 算法，縮短了最后 10%電量所需的充電時(shí)間。此外，VOOC 4.0 通過(guò)定制的 30W 高功率版適配器，以及使用 3C 電芯降低整

30、個(gè)充電系統(tǒng)硬件的內(nèi)阻。圖 7:OPPO Super VOOC 2.0 超級(jí)閃充圖 8：30W VOOC 閃充 4.0 資料來(lái)源：數(shù)碼社，東莞證券研究所資料來(lái)源：數(shù)碼社，東莞證券研究所PD 協(xié)議脫穎而出，加速快充推廣快充方案百花齊放，但各自為政。當(dāng)快充的原理被深入探索后，無(wú)論是手機(jī)廠商還是手機(jī)芯片方案供應(yīng)商都提出了自家的快充方案，主要原因有兩方面：一方面是各品牌手機(jī)都添加了部分具有特色的技術(shù)或功能。這些技術(shù)和功能可能導(dǎo)致手機(jī)內(nèi)部具有一些特殊的元器件。這些特殊的元器件能夠承受的電壓電流不一樣，為保證自家產(chǎn)品的質(zhì)量與安全性，手機(jī)廠商開發(fā)出適用于自身的快充方案。另一方面是，手機(jī)廠商或通過(guò)建立獨(dú)家的快充

31、技術(shù)，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)感，樹立自身品牌競(jìng)爭(zhēng)力。正是由于以上原因，市面上出現(xiàn)了多種快充方案，而且這些快充方案僅能適用于自家的品牌或方案，使用別家的快充充電器可能最終只表現(xiàn)出普通充電的速度。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，截至 2018 年 12 月，中國(guó)移動(dòng)電話用戶普及率達(dá)到 112.2 部/百人，這意味著在部分發(fā)達(dá)地區(qū)，部分消費(fèi)者配備了兩部手機(jī)。當(dāng)這兩部手機(jī)來(lái)源于不同品牌時(shí)，用戶出門遠(yuǎn)行可能就需要攜帶兩個(gè)充 電適配器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩部手機(jī)的快充，而這嚴(yán)重影響了消費(fèi)者的用戶體驗(yàn)。圖 9：主流快充協(xié)議差別資料來(lái)源：太平洋電腦網(wǎng)，東莞證券研究所圖 10：2000-2018 年固定電話及移動(dòng)電話普及率發(fā)展情況資料來(lái)源：工

32、信部，東莞證券研究所PD 協(xié)議有望統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，加速快充推廣。PD 充電協(xié)議是由 USB-IF 組織制定的功率傳輸協(xié)議， USB-PD 透過(guò) USB 電纜和連接器增加電力輸送，擴(kuò)展 USB 應(yīng)用中的電纜總線供電能力。USB-PD 快充協(xié)議是以 Type-C 接口輸出的。Type-C 接口默認(rèn)最大支持 15W (5V/3A)， 在實(shí)現(xiàn)了 USB-PD 協(xié)議以后，可實(shí)現(xiàn)更高的電壓和電流，能夠使輸出功率最大支持到100W (20V/5A)，并可以自由的改變電力的輸送方向。由于目前手機(jī)快充市場(chǎng)混亂，USB-PB既可以提高高功率充電，也能通過(guò) PPS 規(guī)范實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，所以為了統(tǒng)一快充市場(chǎng)，增強(qiáng)安

33、卓手機(jī)的用戶體驗(yàn)，谷歌宣布 Android7.0 以上的手機(jī)搭載的快充協(xié)議必須支持 PD 協(xié)議。目前，在 USB-IF 發(fā)布的 PPS（快速充電技術(shù)規(guī)范）里，USB-PD3.0 協(xié)議已經(jīng)包含了高通 QC3.0 與 4.0，華為的 SCP 與 FCP，MTK 的 PE3.0 與 PE2.0，還有 OPPO的 VOOC。圖 11：USB-PD 含有的快充協(xié)議資料來(lái)源：愛否科技，東莞證券研究所不僅是安卓陣營(yíng)，蘋果也采用了 USB-PD 快充協(xié)議。早在 2017 年蘋果發(fā)布的 iPhone 8 系列中就已經(jīng)加入了 USB-PD 2.0 快充協(xié)議，但是快充的電源適配器需要額外購(gòu)買。2019 年 9 月

34、11 日，蘋果正式發(fā)布 2019 年的三款全新的 iPhone 手機(jī)：iPhone 11、iPhone 11 Pro 和 iPhone 11 Pro Max。三款手機(jī)均支持 18W USB PD 快充，其中 iPhone 11 Pro 系列的兩款機(jī)型更是標(biāo)配了 USB-C 接口的 18W PD 充電器和 USB-C to Lightning 快充數(shù)據(jù)線。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，使用 Apple 蘋果 單口 30W PD A1882 充電器為 iPhone 11 Pro Max 充電，開啟 PD 快充，電壓 8.91V，電流 2.52A，功率可達(dá)到 22.51W。傳統(tǒng)的 5V/1A 在30 分鐘內(nèi)大約只能

35、為達(dá)到 15%左右。USB-PD 快充能在 2 個(gè)小時(shí)左右充滿電，但是如果使用普通的 5V/1A，時(shí)間大概需要 3 個(gè)小時(shí)左右。雖然各機(jī)型配備的 USB-PD 快充協(xié)議推進(jìn)速度不同，高端機(jī)型可能配備 USB-PD 3.1 快充協(xié)議，低端機(jī)型適配 USB-2.0 快充協(xié)議，但是 USB-PD 協(xié)議的推廣，可以降低用戶攜帶數(shù)個(gè)電源適配器的煩惱，甚至在忘記攜帶充電器并且手機(jī)電量不足的情況下，輕松獲得 快充電源適配器，解決解決手機(jī)續(xù)航問(wèn)題。氮化鎵，小型快充電源適配器的關(guān)鍵隨著功率的增加，充電器的重量和體積會(huì)相應(yīng)的增加，大大降低了充電器的便攜性。如 何將充電設(shè)備小型化并且小型充電器具備較好的散熱性能成了

36、業(yè)界關(guān)注的問(wèn)題。2019 年9 月，OPPO 正式發(fā)布最大充電功率為 65W 的 SuperVOOC 2.0，以及最大充電功率為 30W 的無(wú)線 VOOC 閃充和 VOOC 4.0。SuperVOOC 2.0 配備的適配器中，使用了新型半導(dǎo)體材料氮化鎵，OPPO 成為國(guó)內(nèi)首家將氮化鎵充電器作為原裝配置的手機(jī)廠家。圖 12：OPPO 65W Super VOOC 氮化鎵充電器資料來(lái)源：OPPO、東莞證券研究所氮化鎵的三個(gè)特點(diǎn)：開關(guān)頻率高、禁斷寬度大、更低的導(dǎo)通電阻。開關(guān)頻率是指充電頭內(nèi)部晶閘管，可控硅等電子元件，每秒可以完全導(dǎo)通、斷開的次數(shù)。 變壓器恰好是充電器中體積最大的元器件之一，占據(jù)了內(nèi)部

37、相當(dāng)大的空間。開關(guān)的頻率高可使用體積更小的變壓器。使用氮化鎵作為變壓元件，變壓器和電容的體積減少，有助于減少充電頭的體積和重量。禁帶寬度直接決定電子器件的耐壓和最高工作溫度，禁帶寬度越大，器件能夠承載的電 壓和溫度越高，擊穿電壓也會(huì)越高，功率越高。更低的導(dǎo)通電阻，直接表現(xiàn)為導(dǎo)電時(shí)的發(fā)熱量。導(dǎo)通電阻越低，發(fā)熱量越低。圖 13: 硅、 碳化硅、 氮化鎵的導(dǎo)通電阻圖 14：super VOOC 2. 0 充電效率資料來(lái)源：ZEALER，東莞證券研究所資料來(lái)源：OPPO，東莞證券研究所OPPO SuperVOOC 2.0 充電器主控芯片來(lái)自 PI，型號(hào) SC1923C，是 OPPO 向 PI 定制的料

38、號(hào)。該芯片內(nèi)置 GaN 功率器件，屬于 PI 的 PowiGaN 系列，也是 PI 推出的首款 GaN 電源產(chǎn)品。受益于氮化鎵功率器件高頻率低損耗的優(yōu)勢(shì)，提升了充電效率、降低了發(fā)熱，有效縮短充電時(shí)間的同時(shí)，進(jìn)一步縮小適配器的體積和重量，更加便于攜帶。雖然氮化鎵充電器具備小巧、高效、發(fā)熱低等優(yōu)勢(shì)，但是由于技術(shù)、良率等問(wèn)題，氮化鎵快速充電器價(jià)格相對(duì)較高。目前不僅 OPPO 發(fā)布了氮化鎵充電器，部分第三方供應(yīng)商也發(fā)布了自家的氮化鎵快速充電器。在 USB-PD 快充協(xié)議不斷推廣的環(huán)境下，隨著氮化鎵技術(shù)的不斷成熟， 高效、小巧、散熱低、具備良好便攜性能的快沖適配器將會(huì)快速普及，解決 5G 時(shí)代的手機(jī)續(xù)航

39、問(wèn)題。圖 15：某品牌氮化鎵 30W 充電頭和蘋果官方充電頭體積對(duì)比資料來(lái)源：ZEALER、東莞證券研究所3、解決手機(jī)續(xù)航方法之二：無(wú)線充電目前存在三種無(wú)線充電方式，電磁感應(yīng)成手機(jī)領(lǐng)域的主角1、電磁感應(yīng)無(wú)線充電。該技術(shù)利用的是電磁感應(yīng)原理。這個(gè)充電系統(tǒng)主要由兩個(gè)線圈組成：初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。首先，給初級(jí)線圈通以一定頻率的交流電，由于電磁感應(yīng) 的作用，在次級(jí)線圈中會(huì)產(chǎn)生一定的電流，因此能量就從傳輸端轉(zhuǎn)移到了接收端。將這個(gè)原理應(yīng)用到手機(jī)上，則是充電底座內(nèi)存在一個(gè)初級(jí)線圈，手機(jī)終端內(nèi)置次級(jí)線圈。當(dāng) 手機(jī)與充電座靠近，基于電磁感應(yīng)，在手機(jī)接收線圈就會(huì)中產(chǎn)生一定的電流，就可以在 沒有充電線的狀態(tài)下對(duì)手機(jī)

40、進(jìn)行充電了。但是，電磁感應(yīng)無(wú)線充電技術(shù)存在著缺陷：傳輸距離短。目前，這種技術(shù)的有效充電距離只有 10nm。圖 16：電磁感應(yīng)無(wú)線充電資料來(lái)源：中國(guó)科普博覽，東莞證券研究所2、磁場(chǎng)共振無(wú)線充電。使用這種充電需要兩個(gè)裝置：能量發(fā)送裝置和能量接收裝置， 并且這兩個(gè)裝置需調(diào)整到相同頻率。兩個(gè)線圈作為共振器，發(fā)射端以 10MHz 頻率振動(dòng)向周圍發(fā)散出電磁場(chǎng)，而接受端需要同樣以 10MHz 頻率振動(dòng)，才能實(shí)現(xiàn)能量傳輸。磁振器是由小電容并聯(lián)或串聯(lián)而成的大電感線圈組成。相比于電磁感應(yīng)，磁共振無(wú)線充電的傳 輸距離更長(zhǎng)、供電效率更高，并且支持一對(duì)多的供電方式。該技術(shù)最大難點(diǎn)在于：如何使兩個(gè)電路獲得相同的頻率，調(diào)頻

41、是這項(xiàng)技術(shù)中最難的一步。圖 17：磁場(chǎng)共振無(wú)線充電資料來(lái)源：中國(guó)科普博覽，東莞證券研究所3、無(wú)線電波輸電。該技術(shù)是將電磁波轉(zhuǎn)換為電流，再通過(guò)電路傳輸電流。無(wú)線電波輸電系統(tǒng)主要由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成。微波發(fā)射裝置發(fā)射無(wú)線電波，微波接 收裝置捕捉無(wú)線電波能量，并隨負(fù)載做出調(diào)整，得到穩(wěn)定的直流電。理論上，這種無(wú)線 充電方式傳輸距離可達(dá) 10 米以上；而且也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)隨時(shí)隨地充電。然而，該技術(shù)的充電傳輸效率較低。圖 18：磁共振無(wú)線充電資料來(lái)源：中國(guó)科普博覽，東莞證券研究所表 3：三種無(wú)線充電方式的對(duì)比類型電磁感應(yīng)磁場(chǎng)共振無(wú)線電波供電距離幾nm幾cm幾m幾十cm幾m供電效率幾W幾十W幾W幾

42、KW1W使用效率70%90%40%-60%低使用頻率10k-幾百kHz幾百k幾十MHz微波生產(chǎn)成本低高高體積小大大資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)博覽、東莞證券研究所電磁感應(yīng)技術(shù)是目前主流無(wú)線充電方案。按工作原理進(jìn)行劃分，目前無(wú)線充電主要包括兩大技術(shù)分支，一是以 Qi 標(biāo)準(zhǔn)為代表的電磁感應(yīng)技術(shù)，另一個(gè)是以 Airfuel 為標(biāo)準(zhǔn)的磁共振技術(shù)。電磁感應(yīng)無(wú)線充電技術(shù)技術(shù)通常用于小功率效率充電，充電效率在 70%至90%左右，常用于智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、小家電等低功耗便攜式設(shè)備。該設(shè)備也存在較為明顯的弊端，如傳輸距離較短，位置要求嚴(yán)格，使用的兩個(gè)充電產(chǎn)品線圈距離一般保持在 10nm 左右，設(shè)備接收端必須與發(fā)射端緊

43、密接觸才可完成充電過(guò)程。相比之下， 磁場(chǎng)共振方案能在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量的有效傳遞，從而具有更高的空間自由度，無(wú)需使線圈間位置完全吻合即可實(shí)現(xiàn)較為高效的供電。從原理上看，磁共振技術(shù)是更好的無(wú)線充電解決方案，Qi 也將其納入到標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中。但是，磁場(chǎng)共振的使用效率相對(duì)電磁感應(yīng)較低，而且，生產(chǎn)成本高，設(shè)備體積較大。所以磁場(chǎng)共振距離成熟還有一段距離。目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)無(wú)線充電設(shè)備仍采用電磁感應(yīng)技術(shù)。圖 19：iPhone 無(wú)線充電資料來(lái)源：電子發(fā)燒友，東莞證券研究所萬(wàn)物互聯(lián)拓寬應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)線充電市場(chǎng)空間廣闊萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代下，無(wú)線充電應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?。作為新一代移?dòng)通信技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)能支持高達(dá)100萬(wàn)個(gè)/平

44、方千米的連接數(shù)密度，有效支持海量設(shè)備接入，是萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的一組通信標(biāo)準(zhǔn)。萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代下用電設(shè)備數(shù)量實(shí)現(xiàn)數(shù)倍增長(zhǎng)，不同設(shè)備采用不同標(biāo)準(zhǔn)的充電接口，為這些裝置供電將成為一大挑戰(zhàn)。無(wú)線充電采用統(tǒng)一的充電標(biāo)準(zhǔn)，具備方便、 安全、空間利用率高等特點(diǎn)，同一無(wú)線充電底座能同時(shí)為不同設(shè)備充電，省去攜帶多種充電線材的麻煩；隨放隨充的特點(diǎn)有助于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的碎片化充電，用戶能在辦公室、咖啡館、機(jī)場(chǎng)、快餐店等場(chǎng)所輕松方便地獲得電力支持。據(jù)了解，部分麥當(dāng)勞、星巴克已 在門店提提供無(wú)線充電服務(wù)，宜家也開始布局無(wú)線充電家具，無(wú)線充電在公共服務(wù)領(lǐng)域 的應(yīng)用前景值得期待。圖 20：無(wú)線充電的部分應(yīng)用場(chǎng)景資料來(lái)源:驅(qū)動(dòng)中國(guó)，東莞證

45、券研究所無(wú)線充電具備多重優(yōu)勢(shì)，未來(lái)市場(chǎng)空間廣闊。與傳統(tǒng)有線充電相比，無(wú)線充電在安全性。靈活性和通用性等方面具有優(yōu)勢(shì)，在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、汽車電子、家用電器等領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景，市場(chǎng)空間巨大。Yole Development預(yù)計(jì)到2024年，支持無(wú)線充電的智能手機(jī)每年出貨量將超過(guò)12億臺(tái)；IHS認(rèn)為全球無(wú)線充電市場(chǎng)規(guī)模將從2015年的17億美元增長(zhǎng)至2024年的150億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到27%；市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Market Watch則指出，未來(lái)5年無(wú)線充電IC市場(chǎng)收入年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到19.1%，預(yù)計(jì)2019年全球市場(chǎng)規(guī)模為21億美元，到2024年將達(dá)到52億美元。表 4：無(wú)線充電相

46、比有線充電具備三重優(yōu)勢(shì)無(wú)線充電的優(yōu)勢(shì)解釋安全性采用無(wú)通電接點(diǎn)設(shè)計(jì)，可有效避免觸電風(fēng)險(xiǎn)；電力傳送元件無(wú)外露，不會(huì)被空氣中的水份、氧氣等侵蝕，不會(huì)有在連接與分離時(shí)的機(jī)械磨損及跳火等造成的損耗靈活性隨放隨充，無(wú)需插拔數(shù)據(jù)線，可充分利用零碎時(shí)間充電；沒有多條電線互相纏繞的麻煩， 簡(jiǎn)潔美觀；不用占用多個(gè)電源插座，可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多充電通用性有線充電接口眾多，包括安卓陣營(yíng)的 Micro USB，Type-C 及蘋果的Lightning 接口，無(wú)線充電兼容統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行充電，無(wú)需擔(dān)心手機(jī)品牌的不同。資料來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)公開信息整理、東莞證券研究所無(wú)線充電技術(shù)日趨成熟，滲透率有望快速提升終端滲透情況：無(wú)線充電已成旗艦

47、標(biāo)配。三星是最早支持無(wú)線充電服務(wù)的手機(jī)廠商之一， 從2015年推出的GalaxyS6開始全面推廣無(wú)線充電，并在其之后發(fā)布的歷代旗艦S、Note 系列標(biāo)配無(wú)線充電功能；蘋果于2014年推出采用MagSafe磁吸方式進(jìn)行無(wú)線充電的AppleWatch，并在2017年的新品發(fā)布會(huì)上首次推出支持無(wú)線充電的三款新品iPhoneX、iPhone8/8Plus，三款手機(jī)產(chǎn)品均搭載采用Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電技術(shù)，最高支持7.5W無(wú)線充電，引發(fā)市場(chǎng)強(qiáng)烈關(guān)注；進(jìn)入2018年，華為、小米等國(guó)內(nèi)手機(jī)廠商在Mate RS、Mate 20Pro、mix2S、MIX3等旗艦機(jī)型上搭載無(wú)線充電技術(shù)，國(guó)外諾基亞、索尼、LG等終端廠

48、 商也相繼采用無(wú)線充電方案，無(wú)線充電逐漸成為旗艦標(biāo)配。無(wú)線充電技術(shù)日趨成熟，充電功率大幅提升。無(wú)線充電具備諸多優(yōu)勢(shì)，但在推廣之初存在充電功率較低、手機(jī)發(fā)熱量較大等問(wèn)題，因此推廣受到一定阻礙，滲透率提升緩慢。 進(jìn)入2019年以來(lái)，各大手機(jī)推出的無(wú)線充電方案在充電功率上實(shí)現(xiàn)明顯提升，已接近甚至超過(guò)主流的有線充電方案。以華為旗艦為例，其在去年下半年發(fā)布的Mate20Pro和今年上半年發(fā)布的P30Pro均搭載15W無(wú)線充電方案，而今年九月發(fā)布的Mate30系列手機(jī)將無(wú)線充電功率提升至27W，已超過(guò)主流有線充電方案；小米于今年2月發(fā)布的小米9應(yīng)用了20W無(wú)線快充，在小米95G版無(wú)線充電功率更是將充電功率

49、提升到30W，25分鐘可充滿4000mAh電池的50%，69分鐘可充滿100%，帶動(dòng)無(wú)線充電全面進(jìn)入實(shí)用階段。此外，小米9Pro還支持10W反向無(wú)線充電，可通過(guò)手機(jī)為其他手機(jī)、耳機(jī)、牙刷等電子產(chǎn)品充電， 在旅行、出差時(shí)具備一定實(shí)用價(jià)值，應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步拓寬。圖 21：手機(jī)無(wú)線充電功率不斷提升（以三星為例，單位：W）資料來(lái)源：中關(guān)村在線，東莞證券研究所隨著游戲、視頻等高功耗的應(yīng)用普及以及5G時(shí)代的到來(lái)，對(duì)手機(jī)的續(xù)航及充電體驗(yàn)不斷提出新的要求。無(wú)線充電能充分利用碎片化時(shí)間為手機(jī)供電，在一定程度上解決用戶手機(jī)續(xù)航不足的痛點(diǎn)。目前無(wú)線充電技術(shù)已成各大手機(jī)廠商競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，今年以來(lái)各廠商推出的無(wú)線充電方案充電

50、速率提升明顯，部分機(jī)型無(wú)線充電速度與有線充電已不存在明顯差距。我們認(rèn)為，無(wú)線充電速度突破將加速該項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，未來(lái)無(wú)線充電技術(shù)將逐步從旗艦機(jī)型拓展到中低端機(jī)型，滲透率將進(jìn)一步提高，甚至實(shí)現(xiàn)對(duì)有線充電的全 面替代。剖析無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)鏈，挖掘無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，分為發(fā)射端和接收端。接收端無(wú)線充電主要分為五個(gè)環(huán)節(jié)：方案設(shè)計(jì)、電源芯片、磁性材料、傳輸線圈及模組制造。發(fā)射端分芯片、線圈模組、方案設(shè)計(jì)。從各環(huán)節(jié)價(jià)值構(gòu)成來(lái)看，方案設(shè)計(jì)和電源芯片環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘較高，目前主要被國(guó)外企業(yè)壟斷，分別占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值量的30%和28%；磁性材料是物料成本中占比最大的環(huán)節(jié)，在整個(gè)無(wú)線充電成本中占比21%，占

51、據(jù)物料成本的50%以上；傳輸線圈是產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵零部 件，具有較高的客戶定制化特征，目前國(guó)內(nèi)少數(shù)公司具有定制化能力；模組制造環(huán)節(jié)技術(shù)門檻和價(jià)值占比相對(duì)較低，占產(chǎn)業(yè)鏈成本不超過(guò)10%，目前國(guó)內(nèi)較多廠商都做到快速跟進(jìn)。圖 22：無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)圖 23：無(wú)線充電產(chǎn)業(yè)鏈成本結(jié)構(gòu)資料來(lái)源：中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，東莞證券研究所資料來(lái)源：Qorvo，東莞證券研究所電源芯片：發(fā)射端芯片設(shè)計(jì)案方面，國(guó)內(nèi)外參與的廠商眾多，以國(guó)外芯片廠商為主，主 要有IDT、TI、ST、ADI、高通、博通、東芝、NXP/Freescale、安森美等企業(yè)為代表。國(guó)內(nèi)廠商的產(chǎn)品性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，在發(fā)射端芯片市場(chǎng)上有較高的占有率，主要以中興

52、通 訊、勁芯微電子、上海新捷、易沖無(wú)線等企業(yè)為代表。接收端對(duì)芯片的大小、控制和穩(wěn) 定性有很高要求，主要以IDT、高通、博通、ST、易沖無(wú)線、羅姆半導(dǎo)體為代表。方案設(shè)計(jì)：方案設(shè)計(jì)主要以IDT、三星、蘋果、易沖無(wú)線等企業(yè)為代表。磁性材料：磁性材料主要用于屏蔽功能，消除磁場(chǎng)對(duì)電池和其他零組件的影響。無(wú)線充電中的磁性材料主要包括鐵氧體、非晶和納米晶三種。目前，國(guó)內(nèi)鐵氧體供應(yīng)商有：橫 店?yáng)|磁、天通股份、順絡(luò)電子、東山精密、領(lǐng)益智造，綿陽(yáng)北斗（信維通信）等。國(guó)內(nèi) 非晶納米晶供應(yīng)商有安泰科技、合力泰等。國(guó)內(nèi)納米晶國(guó)內(nèi)供應(yīng)商：信維通信等。傳輸線圈：充電線圈是無(wú)線充電發(fā)射端與接收端溝通的橋梁，目前主流線圈包括銅

53、線密繞線圈、FPC線圈和扁平線圈三種，其中銅線密繞線圈在充電功率、線圈損耗等方面具有優(yōu)勢(shì)。發(fā)射端線圈國(guó)內(nèi)供應(yīng)商：有勵(lì)電子、泛亞電子有限公司、本磁電子、哈維斯化學(xué)（深圳）有限公司、東莞豪達(dá)電子有限公司、億科技等。接收端線圈國(guó)內(nèi)供應(yīng)商：東 山精密、順絡(luò)電子、信維通信等。模組制造：無(wú)線充電發(fā)射端不受尺寸和材料的限制，制造壁壘和產(chǎn)品附加值較低，而智能手機(jī)輕薄化趨勢(shì)對(duì)接收端模組的體積大小和電磁兼容性提出了較高要求，因此接收端模組設(shè)計(jì)、制造難度相對(duì)較大。目前，國(guó)內(nèi)無(wú)線充電發(fā)射端模組：立訊精密、碩貝德、深圳微航磁電等。國(guó)內(nèi)無(wú)線充電接收端模組供應(yīng)商有：碩貝德、信維通信、立訊精密等。4、5G 時(shí)代，熱管理迎來(lái)需

54、求爆發(fā)期熱管理需求即將迎來(lái)爆發(fā)元器件溫度過(guò)高會(huì)影響電子產(chǎn)品的性能和可靠性。設(shè)備運(yùn)行中的熱量會(huì)直接影響電子產(chǎn)品的性能和可靠性，試驗(yàn)證明，電子元器件溫度每升高 2，其可靠性將下降 10%，溫升 50的壽命只有溫升 25的 1/6。以 GaN 器件為例，器件的溫度每提升 20，器件的平均無(wú)故障時(shí)間（MTTF）下降一個(gè)數(shù)量級(jí)。由此可見，控制器件溫度是保障器件可靠性必不可少的手段。圖 24：MTTF 隨測(cè)量溫度升高而下降資料來(lái)源：電子發(fā)燒友，東莞證券研究所導(dǎo)熱材料和器件用于解決電子設(shè)備的熱管理問(wèn)題，4G 手機(jī)以“導(dǎo)熱片+導(dǎo)熱界面材料為主”。導(dǎo)熱材料和器件將熱量有效地從發(fā)熱元器件傳遞到散熱片，主要作用是緩

55、解系統(tǒng)內(nèi)部由于長(zhǎng)時(shí)間工作而產(chǎn)生的發(fā)熱現(xiàn)象，保障系統(tǒng)元器件能夠高效、穩(wěn)定發(fā)揮，并延長(zhǎng)元器件壽命。4G 手機(jī)散熱方案以“導(dǎo)熱片+導(dǎo)熱界面材料”為主，其中導(dǎo)熱片大多采用石墨片或石墨烯方案，通過(guò)貼近熱源加大散熱面積和效率，實(shí)現(xiàn)熱量傳遞和轉(zhuǎn)移；導(dǎo)熱界面材料具有高導(dǎo)熱性，主要用于填補(bǔ)兩種材料接合或接觸時(shí)產(chǎn)生的微空隙及表面凹凸不平的空洞，在電子元件和散熱器件間建立有效的熱傳導(dǎo)通道，大幅降低傳熱接觸熱阻， 提高器件散熱性能。按種類劃分，導(dǎo)熱界面材料可分為導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱硅膠片和導(dǎo)熱相變材料。圖 25：導(dǎo)熱界面材料示意圖資料來(lái)源：新材料在線，東莞證券研究所看 5G 時(shí)代熱管理方案變化5G 手機(jī)散熱訴求提升，傳統(tǒng)石

56、墨片散熱方案已無(wú)法滿足。散熱石墨膜（又稱導(dǎo)熱石墨膜， 導(dǎo)熱石墨片等）具備輕薄、耐高溫、熱傳導(dǎo)效率高等優(yōu)良特性，很好地替代了銅制和鋁制散熱器，從 2011 年開始應(yīng)用于智能手機(jī)，并在 4G 時(shí)代成為消費(fèi)電子領(lǐng)域主流的導(dǎo)熱片材料。5G 手機(jī)擁有更快網(wǎng)速和更高頻譜利用率，平均功耗相比 4G 手機(jī)提升約 30%， 手機(jī)發(fā)熱量急劇增加，“石墨片+導(dǎo)熱界面材料”的傳統(tǒng)散熱方案已無(wú)法滿足終端散熱需求。表 5：石墨相比鋁、銅導(dǎo)熱性能優(yōu)勢(shì)明顯材料導(dǎo)熱系數(shù) W/(mK)比熱容 J/kgK密度 g/cm3鋁2008802.7銅3803858.96石墨水平 300-1900，垂直 5-207100.7-2.1資料來(lái)源

57、：碳元科技招股說(shuō)明書，東莞證券研究所熱管/VC 已成為新型的手機(jī)散熱解決方案，預(yù)計(jì)滲透率將持續(xù)提升。熱管一般由蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段組成，其散熱路徑為：終端內(nèi)部產(chǎn)生的熱量通過(guò)導(dǎo)熱界面材料傳遞到熱管，熱管將熱量快速傳導(dǎo)到銅箔處均勻散開，銅箔處熱量進(jìn)一步傳導(dǎo)到散熱石墨膜，并在平面方向?qū)崃窟M(jìn)行分散傳導(dǎo)。均熱板（Vapor Chamber）又叫平面熱板，相比熱管其傳導(dǎo)方式從一維的線性傳導(dǎo)升級(jí)為二維的平面?zhèn)鲗?dǎo)，散熱效率提高約 20%-30%。從應(yīng)用范圍來(lái)看，熱管成熟時(shí)間較早且成本相對(duì)較低，早期較多用于服務(wù)器、筆記本、LED 和大功率 IC 等領(lǐng)域，目前已延伸至部分中高端手機(jī)；VC 生產(chǎn)成本相對(duì)較高且量

58、產(chǎn)能力較弱，目前應(yīng)用局限于高端筆記本和中高端智能手機(jī)等領(lǐng)域。在消費(fèi)電子超薄化、輕量化且性能持續(xù)升級(jí)的背景下，熱管和 VC 有望充分發(fā)揮其導(dǎo)熱性能優(yōu)勢(shì)，滲透率持續(xù)提升。圖 26：智能手機(jī)超薄熱管示意圖圖 27：智能手機(jī)超薄 VC 示意圖資料來(lái)源：iFixit，東莞證券研究所資料來(lái)源： iFixit ，東莞證券研究所石墨烯膜有望成為散熱方式新成分。2018年10月，華為在倫敦發(fā)布了Mate 20 系列手機(jī)，其中Mate 20 X 最受矚目，因?yàn)槿A為在該手機(jī)中放出了多項(xiàng)的研發(fā)成果。華為Mate20 X在散熱投入達(dá)到了全新的高度，不僅在手機(jī)上全球第一次使用了石墨烯散熱，同時(shí)也是全球首款搭載真空腔均熱板

59、技術(shù)的手機(jī)。圖 28：華為SuperCool 石墨烯液冷散熱資料來(lái)源：5G 材料論壇，東莞證券研究所石墨膜有望成為的理想替代材料。石墨烯是一種由碳原子以 sp雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，擁有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，據(jù)了解，石墨烯散熱能力高出普通鋁合金四倍左右。石墨烯導(dǎo)熱膜是以石墨烯為原料，采用多層石墨烯堆疊而成的高定向?qū)崮?，包含保護(hù)膜、單面膠、石墨烯膜、雙面膠和離型膜等，具有機(jī)械性能好、導(dǎo)熱系數(shù)高，質(zhì)量輕、材料薄、柔韌性好等特點(diǎn)，為當(dāng)前電子產(chǎn)品散熱方案提供了良好的導(dǎo)熱材料，成為石墨膜的理想替代材料。由于石墨烯在片層平面內(nèi)是各項(xiàng)同性的，在平面內(nèi)的熱傳導(dǎo)不會(huì)存在方向性。因此將石墨烯用于

60、導(dǎo)熱領(lǐng)域， 開發(fā)新型的導(dǎo)熱薄膜是非常有必要， 也是最有可能實(shí)現(xiàn)的。然而， 目前已有的剝離型石墨烯片小、缺陷多，其組裝而成的宏觀材料導(dǎo)熱率和柔性都欠佳。因此，成本較高。華為Mate20手機(jī)上使用的石墨烯導(dǎo)熱膜產(chǎn)品，是以石墨烯為原料，采用多層石墨烯堆疊而成的高定向?qū)崮?，與市場(chǎng)其他同類散熱材料相比，具有機(jī)械性能好、導(dǎo)熱系數(shù)高，質(zhì)量輕、材料薄、柔韌性好等特點(diǎn)。根據(jù)華為官方實(shí)測(cè)顯示，1h游戲后，華為Mate 20X的正反面溫度分別只有37.4、38.1， 明顯低于三星Note 9和iPhone XS Max。自華為發(fā)布Mate 20 X后，部分手機(jī)評(píng)測(cè)人員也對(duì)其散熱能力進(jìn)行了測(cè)評(píng)，根據(jù)相關(guān)反饋，散熱效