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iPhoneX真黑——以石墨片斩断国产手机高端之路

苹果手机与国产手机间的战争,外行看起来热闹非凡。随着一些“明星级”国产手机的价格也好像越卖越高,貌似国产手机终于实现了高端化,可以凭借庞大的出货量吊打苹果手机的日子马上就要来了。然而,苹果在研发智能手机中挖下的坑,对于只会拼机的同行来说,却如一道道天堑,让对手难以逾越。前面李星讲过iPhoneX在高端ITO膜、玻璃盖板、OLED模组上为对手设了几道追赶障碍,今天再来聊聊一个大家可能忽略的新型材料。

 

  912日,中国工信部发布了《重点新材料首批次应用示范指导目录(2017年版)》,共有129种新材料入围,包括先进基础材料92种、关键战略材料31种、前沿新材料6种。其中先进基础材料里,就列出了针对3C产品的高导热石墨聚酰亚胺薄膜,技术指标在面内取向度>=30%,双折射率>=0.08。那么这个高导热石墨聚酰亚胺薄膜是个什么鬼?

 

  随着苹果新机iPhoneX的发布,产业链对其3D Touch生产工艺也开始有所了解。说到3D touch压力触控技术,安卓阵营同样难解心头之痛,因为直到现在,这个功能仍然只有苹果的IOS才能完美的融入到用户的每一个操作之中,是苹果产品独有的优秀使用体验之一。

 

  iPhoneX3D touch功能组件,除了生产工艺复杂度增加外,其各层覆合材料的更新也成为业界关注焦点。其中iPhoneX3D touch压力感应sensors功能片材质从原来的柔性线路板 FPC改成薄膜 PET film,另外为了便于玻璃机壳的散热和无线充电可能影响3D touch功能,又额外增加了石墨散热片——也就是工信部指导目录里所列的那个高导热石墨聚酰亚胺薄膜。

 

  去年三星NOTE 7的“炸鸡”事件,虽然到今天都还没有一个明确的结论,产业链忍气吞声为之背锅供应商也迟迟不敢发声为自己声辩。但当时李星曾针对其结构设计做过一个相对比较接近真相的分析,最大的可能就是其双玻璃加大电池的结构,导致了手机内部热量管理失控。

 

  iPhoneX的结构设计在大部件层叠上基本与三星NOTE 7一样,双面玻璃机身加中框电池的三明治结构,也都是全密封的“三防”设计,内部热量主要依靠石墨散热片或铜箔片传递到中框上,通过中框金属与玻璃机壳散发出去。由于玻璃的导热效果并不如人意,假设内部热量管理设计不好的话,热量堆积在某些敏感区域,如电池、芯片区域,就容易导致热管理失效,甚至电池爆炸。

 

  苹果在设计智能手机时,为了对手机内部的热量进行管理,除了在软件里嵌入了热量管理程序外,在很多元器件上也增加了主动或补动吸热保温材料,很早就引入了石墨散热片材料来均衡手机内部的热量分布与扩散。随着智能手机的芯片运行速度越来越快,苹果对显示和触摸功能的品质追求愈加完善,苹果的对石墨散热片的要求越来越高,石墨散热片的生产工艺也发生了很大的变化。

 

  另外,苹果增加的这层石墨散热片除了给3D touch组件周边的显示屏和芯片散热外,还有一定的蓄热功能,目的就是让3D touch不会受到环境温度的变化影响同时,也减轻苹果手机热量管理系统的运行负荷,因此这层石墨散热片对石墨原子的结构设计要求也严格了不少。

 

  早期行业生产石墨散热片是真的拿石墨压成薄片,再覆合在胶带上来生产,当时因为这个概念,国内好多与石墨相关的上市公司还被拿来炒作,让部分人大赚了一笔。后来的事情就更清晰了,从石墨散热,炒到石墨烯散热,坑死了不少拿石墨烯粉体来做散热片的厂商。甚至还有些拿石墨烯粉体来层压散片的厂商,到现在都还不知道自己到底死在哪里!

 

  不过现在智能手机配合高端芯片用到的高端石墨散热片,确实跟原来的石墨材料没了多大的关系,反而是真的利用了某些石墨烯的散热理论。因为现在的高端石墨片,在生产工艺上就是用聚酰亚胺薄膜在3000度左右的高温下“烧”出来的,因此也就有了前面这个“高导热石墨聚酰亚胺薄膜”名称。

 

  而烧这个“高导热石墨聚酰亚胺薄膜”的生产工艺,也十分接近拿类氧化石墨烯来生产石墨烯粉体的工艺。事实上,特定配方生产的聚酰亚胺薄膜,在“烧”成石墨片后,其内部的碳原子结构本身就含有大量的烯烃结构,可以被认为是被碳原子连接起来的石墨烯结构材料。那这个高端石墨片的散热速度有多快呢,现在苹果手机用的石墨片材料,其散热速度是国内那些拿石墨成薄片制成的材料的710倍。

 

  好了,生产工艺出来了,按道理来说,怎么可能难到中国的生产厂商,中国企业不管是“烧”石墨烯,还是“烧”碳纤维,都烧了好些年了,这点活应该还是能干好的。那么问题来了,为什么说这次iPhoneX会在高端石墨散热片上打击国产高价手机呢?

 

  首先,iPhoneX是在原来的石墨散热片应用基础上,增加了一层与手机大小差不多的3D touch石墨散热片。以苹果今年把iPhoneX的产能比例调高到一半以上动作来看,iPhoneX能消耗将近5000万片的石墨散热片,到明年可能要达到1——1.5亿片。而往年不含iPhoneX新增加的3D touch大面积石墨散热片,市场上也就差不多5亿部高端手机,会在某些部位上用到这么高端的石墨散热片。

 

  另外,生产这个石墨散热片用聚酰亚胺薄膜的厂商,目前全球也只有杜邦一家生产,也就是说跟前面提到的高端盖板玻璃基板全球只有康宁一家生产是一样的,因为这个聚酰亚胺材料的配方专利,掌握在杜邦手里。除此之外,有双向同性拉伸聚酰亚胺成膜能力的厂商,除了杜邦外,生产厂商也不多。

 

  还有一点,能够熟练掌握3000度左右的高温下“烧”制技术厂商,基本上也是日本厂商,并且目前也只有一家日本厂商在“烧”这个“高导热石墨聚酰亚胺薄膜”。你说为什么日本的其它厂商也不一起来“烧”这个东西,很简单,其它厂商的炉子都有接“烧”高模量碳纤维的订单。还记得此前中国不小心“烧”1100T模量的碳纤维,美国军方直接在下飞机时带走三名日本东丽工程师的事件不,万一哪天不小心“烧”这个“高导热石墨聚酰亚胺薄膜”与“烧”那个“高模量碳纤维”搞混了,招惹了美国军方怎么办?

 

  有人说,那就让他们扩产呗!现实是这个比较难。中国现在正在查环保,杜邦要保住现在在中国的产能都是个问题,何况还要新拿地扩产!而让日本企业扩产也不是那么现实,看看那个卡住OLED蒸镀设备的厂商想提高产能有多困难就知道了!

 

  那么让中国人发挥自己的聪明才智,国产化了!首先,国内能生产的厂商就很少。而据李星此前掌握技术知识显示,并不是随便一个聚酰亚胺配方所生产出来的材料,都可以生产出散热速度与储热量一样的石墨片。如果配方不对,聚酰亚胺的分子链设计不合理的话,可能这种高成本生产出来的石墨散热片,在散热效果上跟普通石墨粉层压出来的石墨散热片可能散热效果会好那么一点点,甚至也有可能没什么两样。

 

  说到底,国内有没有厂家可以生产性能指标接近杜邦材料的高端石墨散热片呢?还真有!问题是这家企业早就瞄上了苹果,在其设计出性能可以媲美杜邦聚酰亚胺配方的分子链结构后,依托其生产高端聚酰亚胺薄膜的产能,也生产出了双向同性拉伸聚酰亚胺薄膜,并“烧”出了散热速度与储热量指标达到苹果技术要求标准的产品。

 

  但是为什么人家不卖给国产手机厂商呢?你说明知明后年后苹果的高端石墨散热片会缺货,作为准苹果供应商会错过苹果的高价订单来接国产手机的订单吗,而且早在其生产高端聚酰亚胺薄膜和FPC时,就已经不接受国内厂商的无理帐期要求,停止对国内厂商供货了。

 

  至于其它小的厂商,在现在的严查环保风口之下,能不能拿到生产聚酰亚胺的化工牌照都是个问题。而要上那个温度高达3000度高温“炉子”,更是不知吓坏了多少消防环保部门人员。在与业界交流时有厂商表示,一听到企业有这种“炉子”,不但设备被封,人都差点被关起来,因为好多大学毕业的“国考公务员”都不明白一个小小的企业,怎么可能掌握如此恐怖“高”科技。

 

  现在的手机芯片运行速度与效能,都已经接近电脑芯片,如何保证芯片运行时的散热性能,让芯片的实际性能彻底发挥出来,在手机狭小的空间里面形成有效的热量管理,也成了手机设计的最关键部分。

 

  而安卓系统的手机使用一段时间后会卡,除了软件系统产生的数据难以管理外经常假死之外,手机本身的热量管量机制不完善或根本没有,导致芯片或电池的过热开关频繁启动有着根本的关系,这也是前两年很多国内一线品牌在拿到高通的高频大核CPU后,造出来的手机运行效果反而不如高通的低频小核CPU手机原因。

 

  随着手机支持VR\AR\裸眼3D等功能,手机芯片的发热量肯定会快速上升。加上现在苹果又带动行业推动3D人脸识别与建模,这些以操作速度作为用户体验主要指标的应用出来后,手机硬件的热量管理将成为能不能打造出高端手机初始门槛。否则的话,即便是国产手机能拿到国际上一流的芯片资源,或设计出高跑分芯片来给国产手机用,也很难做出一部性能出色、用户体验优秀的高端手机来。

 

  但要做好手机的热量管理机制,如果连最基本的散热储热材料都拿不到,或者制造不出来,那也根本就无从下手。从某些方面来讲,iPhoneX3D touch 上增加一层石墨散热片,不但解决了iPhoneX改用OLED后的3D touch功能稳定性难题,同时也变相的垄断了市场上的高端石墨散热片资源,斩断了国产高价手机扩张之路,可谓苹果iPhoneX之心,真是比石墨片还黑。

 

近日总理在讲话中说:“我们一定要转变观念,不是石油、铁矿才是资源,人是最大的资源。如果人实现了就业,那就是人力资源;再进一步提升专业技能,就变成了人才资源。”,“人力资源和人才资源是中国经济最大的活力和潜力所在!”。说得好啊,不是石墨矿才是散热片的资源,能研发出石墨散热片的人才是散热片的资源,人才资源是中国国产高端手机发挥期手机性能与潜力所在!

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