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手機高燒不退怎麼辦?手機散熱設計全告訴你!

試想在臺式電腦和筆記本上,一顆不到2GHZ頻率的處理器都配備了一個大大的風扇進行散熱,手機不同於電腦,俗話說麻雀雖小五臟俱全,如今手機時刻以高性能作為產品賣點,其實也足以與幾年前PC硬體設定匹敵,處理器、記憶體、快閃記憶體等PC上的主要元器件同時也是主導著智慧手機的核心硬體。

高性能手機發熱大戶 

首先要說手機裡的發熱大戶,它就是所有手機廠商們一再追捧的物件,也是手機裡最強悍的部分——處理器。首先必須承認的處理器確實是手機發熱的一大罪魁禍首,手機中絕大多數的熱量都來自於這個重磅核芯。現在處理器的核芯逐漸增多,如果控制不好熱量,再高的性能也形同虛設,為此處理器生產商不斷在制程上進行工藝探究,時下出現的14nm以及16nm工藝差不多是目前世界上最先進的工藝了。

處理器一般都採用先進微小化工藝,這就會使顆粒間距不斷變小,通電過程變得更短,所需電量也隨之變低,功耗變小那麼發熱自然降低,另外假如處理器單位面積不變,那麼顆粒增多也會帶來更強的性能,這就是先進工藝帶來的好處。時下高通驍龍821、820以及三星Exynos 8890、7420和蘋果A10、A9等都採用了最先進的14納米或16納米工藝技術,從處理器角度將發熱控制到最低。


包邊石墨貼片散熱

石墨是一種良好的導熱元素,具有獨特的晶粒取向、延展性強,能夠沿水準和垂直兩個方向均勻導熱,擁有比鋼、鐵、鉛等多種金屬材料更好的導熱能力。採用包邊石墨貼片散熱是最常見的手機散熱方式,既廉價效果又好。

手機工作發熱時,大面積的熱量會經過貼在手機背板內部的石墨貼片,並快速由石墨貼片傳導至手機背板外部和周邊,如果手機配備金屬後蓋及金屬邊框,就會出現更明顯、更好的散熱效果,傳熱快散熱也快。

小米手機第一代開始就採用了石墨散熱的方式為處理器降溫,並且一直延續到最新的產品小米手機5s,當然新產品中不僅使用石墨貼片一種散熱方式。其他很多廠商也大都採用石墨散熱材料作為手機及平板設備中散熱的基礎配置。


金屬背板及導熱凝膠散熱

金屬背板散熱,早期的智慧機一般都採用塑膠材質機身,而且機身晶片及工藝設計等使得手機內部的空間體積並沒有被完全利用,所以單純的石墨散熱完全夠用,但如今手機一般都是一體化機身設計,機身更加纖薄,且內部包含了金屬架構,機內空間被很大程度利用,幾乎沒有閒暇的空間,為同樣確保手機平穩低溫高效運行,就出現了金屬背板散熱的構造。

當前的手機一般都具備了金屬後殼機身,所以本質上都已經實現了這種散熱方式,像iPhone以及HTC等手機都是比較早採用金屬後殼設計的產品,另外現在的金屬機身手機都採用石墨貼片+金屬背板散熱,熱量傳導到石墨貼片時會被迅速傳遞至金屬後蓋及全身,我們幾乎感受不到產品在發熱,因為密閉空間裡熱量通過金屬傳遞迅速,還沒來的及傳達到握持人的手心,就涼下來了。

 


導熱凝膠散熱

導熱凝膠散熱道理很簡單,就像電腦處理器與散熱器之間填塗的一層矽脂一樣,導熱凝膠可以迅速吸收處理器上的溫度,以更快的方式直接將處理器表面熱量傳遞到散熱輔件上,比石墨貼片更為直接,速度更快。

經典的例子是華為榮耀6,華為榮耀6的採用了海思麒麟920處理器,因當時麒麟處理器還處在快速成長階段,相容方面並不是很完美,所以發熱問題也是難以避免,而導熱凝膠設計使其最大程度地實現良好散熱。

冰巢及熱管散熱

14年10月份,OPPO發佈了向Finder致敬經典的新一代力作OPPO R5,以4.85mm的超薄機身衛冕當時最薄手機冠軍,在這部手機身上,OPPO第一次引入類液態金屬散熱材質,也就是有名鼎鼎的冰巢散熱系統。


(OPPO R5冰巢散熱系統)

冰巢散熱系統採用導熱係數為空氣的140多倍的類液態材質作為導熱介質,填充之前的空氣部分,系統覆蓋於手機晶片之上。當機身內溫度達到27攝氏度左右時,這層類液態金屬就開始從固態變為液態,固態金屬液化過程吸走大量熱量,當溫度達到45攝氏度時,類液態金屬完全變為液態,從而完全隔離開空氣,更加緊密地貼合晶片,熱量全部被液態金屬吸收,並傳到至四周的骨架上,骨架上預置石墨導熱片,可以使熱量迅速散去,這就極大的提高了散熱效率。而且這種新型的類液態金屬可保持在70攝氏度下不會出現流動或者溢出等問題,不會對散熱系統造成穩定性方面的影響。 

熱管散熱 

熱管散熱也是借鑒PC上的熱管散熱系統,很多廠商採用過這種設計,只是名字稱呼起來有所不同,比如微軟Lumia950/950L所採用的熱管技術叫做Liquid Cooling“液態冷卻技術”,360奇酷手機採用熱管技術叫做“太空水冷散熱系統”,中興稱其為“主動迴圈納米導熱系統”,索尼Z5也採用了這種熱管散熱,配備了雙條銅管,效率更高。


(360奇酷手機熱管散熱)

對於一款智慧手機而言,發熱幾乎是一個無法回避的問題,好的散熱設計可以最大程度的避免手機嚴重發熱的情形。如今五花八門的散熱技術區別已經不是很明顯了,多數廠商都是採用各種散熱技術混搭的方法,而且在系統層不斷做軟體方面的優化,目的都是讓那些發燒旗艦大戶的溫度保持在可以接受的範圍內。相信隨著處理器工藝的不斷改進、散熱方式的不斷探索以及系統深層的邏輯優化,手機發熱問題會得到進一步控制與改善。