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手机散热一个永远无法被解决的问题

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手机散热一个永远无法被解决的问题

时间: 2024-07-25 04:57:40 |   作者: fun88体育官网网站

每个手机生产厂商在发布会上介绍自己产品性能的时候,往往后面就会跟着关于散热技术的介绍。例如刚刚发

详细介绍


  每个手机生产厂商在发布会上介绍自己产品性能的时候,往往后面就会跟着关于散热技术的介绍。例如刚刚发布的小米大小折叠屏手机MIX Fold 4和MIX Flip都着重讲了自己如何在手机上采用新的技术做到更有效散热,不久前小米发布的MIX Flip所采用的“台阶式立体散热系统”,就是将VC散热板与金属中框连在了一起,相当于变相增加了VC散热板的面积。

  那么问题来了,在如今每家手机生产厂商都如此重视散热技术的情况下,我们的手机遇到高温天气还是会“发烧”?

  在Redmi K70发布会上,Redmi品牌总经理卢伟冰提及VC散热板时表示:

  最近有人说“散热面积越大就说明散热技术不行”,这是一种否定行业,不尊重科学和逻辑的反智言语,简直就是牛头不对马嘴的行业笑话。就好像在说房子越大,装修技术就越差一样,两者根本就没有一点关系。

  VC再大也没啥用,只会在VC上堆面积,说明此公司确实没啥能拿得出手的技术。

  那么VC散热板这究竟是不是越大越好?怎么样才可以真正把手机的温度降下来?这还要从VC散热板的原理说起。

  VC(Vapor Chamber)均热板,通常由铜或不锈钢制成,是一个内壁具有细微结构的真空腔体。

  当热量由热源传导至蒸发区时,腔体里的冷却液在低真空度的环境中受热后,开始产生冷却液的气化现象,此时吸收热能并且体积迅速膨胀,冷却介质迅速充满整个腔体,当其接触到一个比较冷的区域时,便会产生凝结的现象。

  借由凝结的现象释放出在蒸发时累积的热,凝结后的冷却液会借由微结构的毛细管道再回到蒸发热源处,此运作将在腔体内周而复始进行。

  换句话说就是,通过传导、蒸发、对流及冷凝四个步骤,利用液体蒸发吸热、冷凝排热的物理原理循环散热,将手机温度最高的部位温度降到与周边温度相同的温度。

  相比VC散热,管热同样用到了液体蒸发和凝结的过程来实现热量的传导和散发,不过由于形状通常是一条细长的管道,虽能呈现出弯曲或盘旋状,但实际使用位置和面积仍然有一定限制,因而在如今的手机上越来越少。

  随着散热技术的发展,很多厂商还会在关键部分加入石墨烯、导热凝胶、铜箔、导热硅脂等材料来达到散热的作用,因而在当前手机散热系统中,VC均热板、散热管往往与石墨烯、铜箔等散热材料以组合的形式出现。

  各家厂商的散热系统虽然结构、形态有些差别,但无一例外都是利用材料的物理特性降温,之所以能够奏效,根本原因在于手机发热的部位往往集中在处理器、摄像模组、充电IC等局部区域,而别的部分则相对温度较低,这其中温差是热传递的主要驱动力。

  所以毫无疑问,虽然散热技术各有不同,但VC均热板的面积直接决定手机散热区域的大小,均热板面积越大,意味着让热量在更大范围内均匀分布,减少局部热点的出现,这对于高性能处理器在高负载情况下的散热尤为重要。

  但如今夏季极端炎热天气慢慢的变多,当户外温度接近甚至超过手机核心温度,手机内外温差减小,手机的散热效率显然会降低不少,进而让手机内部温度不断升高,这也就是为什么在炎热的夏季,我们往往会感受到手机温度上升的速度甚至会比人体更快的原因。

  既然在高温环境中,VC 散热降温难以产生应有的效果,那么还有没有别的办法?答案是肯定的,除了被动散热技术,一些手机还加入了主动散热方案。例如红魔最近推出的 9S Pro+ 就采用内置风扇的方式,将风冷与液冷结合,这也成为了红魔手机的标志性设计之一。

  此外,还有很多外部散热部件,也能有效为手机降温,例如散热背夹。它通常由制冷片、风扇等部件组成,利用半导体制冷,也就是当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可精确地控制温度并实现制冷的目的。

  值得一提的是,以往被认为不太注重散热的苹果在今年推出的 iPad pro M4 版上也着重介绍了散热能力,除了在内壳加入散热导热石墨片以外,还在 logo 加入铜材质,官方宣称整体散热性能相比前一代提升了 20%。

  从国外专注于手机维修的网站 Phone Repair Guru 拆解 iPad Pro 13 英寸的视频中我们大家可以看到,苹果图标正下方紧挨着的就是苹果 M4 芯片,让苹果的图标直接成为了芯片的散热器,多了一层实用价值。

  这样的设计毫无疑问也让它适合外接散热夹等主动散热工具,可以算作是一个“隐藏惊喜”,大胆猜想一下或许随后发布的 iPhone 16 系列也会有类似设计。

  当然也有人会认为,虽然散热背夹性能不错,但终究要在手机背后出现一个“挂件”,这在游戏电竞场景中或许影响不大,但在日常使用时就显得不太方便。

  因此,很多手机生产厂商有明确的目的性地推出了轻薄的散热配件,例如爱范儿曾测试过的“冰肤散热保护壳”。它的原理类似发热时放在额头上的湿毛巾,主要是通过内部的 Glacier Mat 材料,吸收空气中的水分,并通过水分蒸发带走手机的热量。

  华为也曾推出一款带有驱动泵的“微泵液冷手机壳”,这款通过利用PCM相变材料在手机发热时吸热并固态转液态,温度下降时释放热量固化,通过无线反向充电驱动的两个泵,将热量快速转移至冷端,实现高效散热,相当于给手机额外增加了一个液冷散热系统。

  显然,手机厂商们为了散热可谓“各显其能”,但实际上仍旧没办法完全解决手机的散热问题。其中的根源在于手机越来越高性能的处理器、越来越注重轻薄的形态与越来越紧凑的设计。

  当处理器执行任务时,会进行大量的计算和数据处理。这样的一个过程有必要进行频繁的电信号转换和传递,而这些转换和传递过程会导致电流通过处理器内部的晶体管和电路。这种电流的流动会引起电阻的存在,而电阻则会将电能转化为热能,由此产生热量。

  移动设备需要处理的数据量慢慢的变大,意味着更强的性能,也代表着更高的发热量。而手机的轻薄设计和紧凑结构进一步压缩了手机的散热空间,使得热量更容易在内部积累,导致整体温度升高。

  这就不得不提到著名的“火龙”——骁龙 888 处理器。由于不太成熟的三星 5nm 工艺制程,加上漏电严重导致的功耗问题,使其发热问题严重。

  有网友称,自己搭载骁龙 888 处理器的小米 11 在使用后不久,就出现了连不上 Wi-Fi 的问题。送去维修拆机后发现,问题源自骁龙 888 处理器在反复高热-冷却的循环过程中,直接把 SoC 上的胶封给烧虚焊了。

  除了硬件的问题以外,在如今软件不断变得更全能的同时,也在占用更多CPU性能,增加手机的“热度”。正如安迪-比尔定理指出:

  手机 SoC 性能不断的提高,软件也在加快“榨干”硬件的性能,尽可能地发挥出硬件的性能极限,这种将效率拉满的做法是手机发热难以解决的根本。

  从这个角度而言,散热问题实际上会一直随着性能的提升而持续存在,成为一个在未来仍会被“持续解决”的问题。

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