三伏天,各大電商平臺和測評網(wǎng)站上,一個小物件的出現(xiàn)次數(shù)越來越多了mdash,mdash,手機散熱背夾散熱背夾貼在手機背面,是手機的外掛風(fēng)扇和空調(diào),用來給手機降溫散熱背夾走俏,把手機越來越燙手的事實擺上了臺面,在手機算力近乎無所不能的當下,散熱問題跟芯片一樣,已經(jīng)成了行業(yè)面對的瓶頸之一
手機配置提升,大幅增加發(fā)熱
理論上,手機配置越高,性能越強,散熱也會更好事實上,手機正在變得越來越熱,這跟手機配置提升有直接關(guān)系
理想狀態(tài)下,雖然手機芯片制程工藝越先進,晶體管密度越大,可以帶來更高的性能和更低的功耗,對溫度的控制也會更好。
可是在實際應(yīng)用當中,性能更強的手機會處理更復(fù)雜的任務(wù),應(yīng)對更高的需求。
典型場景就是玩游戲,看視頻這幾年手游的超清,90Hz高幀率模式普及到更多手機上,視頻網(wǎng)站也陸續(xù)推出了諸如4K,HDR等清晰度的視頻手機在處理這些任務(wù)時,功耗相應(yīng)變高,過程中增加的發(fā)熱往往超過了芯片層面帶來的改善
蘋果5nm的A14仿生芯片內(nèi)置了118億個晶體管,數(shù)量相較7nm芯片增加了近40%但iPhone由來已久的玩游戲屏幕變暗,降頻等問題在iPhone12上仍然會出現(xiàn),原因就是游戲模式下手機溫度過高
而晶體管來到百億級的驍龍888也沒有,讓人失望,,順利地從驍龍810手里接過了,火龍,的稱號。
芯片之外,5G手機整體提升的配置也在工作中增加發(fā)熱更高分辨率和高刷新率的屏幕,會帶來更高耗電量在一項測試中,某品牌手機在120Hz刷新率模式下,續(xù)航時間較60Hz模式下降了20%mdash,25%而更大更快的電池及充電等模組,也增加了發(fā)熱風(fēng)險
另外,5G本身就意味著更高的傳輸損耗,5G全網(wǎng)的耗能是4G的2.4—2.8倍,它也給手機天線數(shù)量,射頻前端模塊提出了更高的功耗要求同時,當下偏弱的5G網(wǎng)絡(luò),也使手機一直處于搜索信號的狀態(tài),造成更大的功耗和發(fā)熱
手機越來越熱不可避免,怎么給手機散熱也是業(yè)內(nèi)的重要技術(shù)方向。
廠商用這3種方法給手機散熱
受限于手機尺寸,手機很難像電腦一樣內(nèi)置風(fēng)扇散熱雖然有的游戲手機內(nèi)置了散熱風(fēng)扇,但那屬于專有設(shè)備的,賽博朋克,式嘗試事實上,這些年手機散熱技術(shù)不僅發(fā)展緩慢,甚至在追求輕薄的當下,常常被當作犧牲點
說起來,給手機散熱的過程十分簡單,就是把手機內(nèi)部的熱量導(dǎo)出到手機外部同一環(huán)境溫度下,手機背蓋跟空氣之間的熱傳導(dǎo)效率基本恒定,所以散熱工作主要在手機內(nèi)部,把內(nèi)部元器件尤其是Soc產(chǎn)生的熱量,快速導(dǎo)向手機殼
從iPhone4誕生至今,手機散熱技術(shù)大致經(jīng)過了3次迭代初代的智能手機使用石墨片散熱,在核心位置和手機背蓋貼上石墨片,或者覆蓋石墨散熱膜,熱量經(jīng)石墨傳導(dǎo)
4G手機普及后,三星在Galaxy S7采用超薄熱管技術(shù),開啟了熱管散熱潮流熱管散熱就是我們通常說的液冷,液體在熱管或者散熱板中流動,在汽化和液化的循環(huán)中,把手機關(guān)鍵部位的熱量吸收帶走
但液冷系統(tǒng)中,液體在熱管中的流動是單向的,于是進化版的VC散熱伴隨5G手機到來VC散熱板布滿了毛細管道,可以理解為把熱管散熱的,管,加大密度,鋪成了一個,面,
今天的各大旗艦幾乎都把VC散熱當作賣點,究竟VC散熱效果如何,看看用戶在網(wǎng)上的反饋就知道了。
事實上,3代手機散熱技術(shù)并沒有本質(zhì)的不同,都是利用了導(dǎo)熱性更好的散熱材料,以及液體的多態(tài)變化可是材料的導(dǎo)熱效率和液體的比熱容存在物理極限,這意味著,除了尋找更好的導(dǎo)熱材料,沒有其它方法
目前比較好的替代材料是石墨烯,但導(dǎo)熱性良好的石墨烯的量產(chǎn)技術(shù)還沒有完全成熟,但在這之前,手機內(nèi)部的熱浪已經(jīng)在翻涌了不無夸張的說,散熱已經(jīng)是手機最大的短板
,散熱可能是電子技術(shù)最核心的競爭力,
在我們生活的世界,任何物體都有電阻,有電阻就意味著發(fā)熱,這是電子技術(shù)注定要長期面對的難題華為任正非曾把散熱技術(shù)跟算法一道并列為華為的競爭瓶頸
在2016年的一次演講中,任正非提到,,大數(shù)據(jù)里最大的困難就是發(fā)熱,硬件工程,電子工藝最大的問題就是散熱,他援引專家的觀點表示,,散熱和發(fā)熱機理可能是電子技術(shù)最核心的競爭力,是同樣重大的科研科技
任正非表達的其中一個意思是,當技術(shù)工程面向物理極限,探索的方向是:如何在單位能量的消耗中產(chǎn)生最大的算力,同時又有最小的熱量輻射。
,未來有50%的能源將消耗在芯片上,,給手機降溫的根本技術(shù),是減少發(fā)熱的技術(shù)。
產(chǎn)品經(jīng)理們常說自己是站在上帝身邊的人,替上帝繼續(xù)造物電子產(chǎn)品提供的,是物質(zhì)能量到神經(jīng)愉悅的轉(zhuǎn)換
從產(chǎn)品設(shè)計的角度看,加快手機散熱,就是在加快手機發(fā)熱iPhone的解決方案是,通過設(shè)計上的哲學(xué)應(yīng)對物理化學(xué)的極限
通過對芯片,系統(tǒng),軟件的控制,iPhone消耗同樣的電量,追求盡可能大的算力和盡可能好的體驗,把單位物質(zhì)能量,盡可能轉(zhuǎn)化成神經(jīng)愉悅這在測試中得到了驗證,國外SoC測試機構(gòu)A站測試了主流的Soc,結(jié)果顯示,A14的能耗比遠遠領(lǐng)先其它Soc
同時,iPhone內(nèi)部不設(shè)置散熱結(jié)構(gòu),給內(nèi)部工程足夠的空間,以換算成美學(xué)上的觀感。
不過,在實際使用當中,面對突然的性能燃燒,iPhone毫無辦法,這時候安卓機VC散熱更加實用,而最簡單粗暴的,就是外掛散熱背夾,給手機加個空調(diào)這也更加表明,散熱作為一種核心競爭力,未來需要來自技術(shù)底層的突破
手機出貨量大增作為背景,面對手機內(nèi)部的滾滾熱浪,技術(shù)突破到來之前,生意已經(jīng)先一步到來。
今天手機主要采用均熱板+石墨/石墨烯組合散熱方案,其中石墨散熱的方案將繼續(xù)以輔助形式存在。
華泰證券的報告中提到,預(yù)計2021—2022年,全球手機石墨散熱膜的市場規(guī)模為55.74,60.71 億元,全球5G手機均熱板散熱的市場規(guī)模將快速增長至28.03,43.32 億元,全球5G手機石墨烯導(dǎo)熱膜的市場規(guī)模為1.23,1.73 億元。
結(jié)束語
未來手機降溫的方向是石墨烯等新材料在手機當中的應(yīng)用,尤其是新材料電池工藝的突破。
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