手機(jī)散熱技術(shù)百花齊放 背后有哪些貓膩?
日前,有消息稱LG下一代的旗艦手機(jī)G6很有可能會(huì)采用熱管散熱,也許看到新聞的小伙伴可能會(huì)問,熱管散熱是在手機(jī)里塞一根熱管嗎?聯(lián)想到之前國內(nèi)廠商OPPO宣布的冰巢散熱技術(shù),手機(jī)界的散熱技術(shù)可謂是“百花齊放”,實(shí)際上散熱技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在,來來去去也無非是那幾種,今天就帶大家了解一下這些散熱技術(shù)背后的貓膩。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201808/385450.htm石墨
談到散熱材料,不提石墨是說不過去的,作為一種導(dǎo)熱性超過鋼、鐵、鉛等多種金屬材料,石墨在各大品牌的手機(jī)和平板中都有應(yīng)用,說它是基礎(chǔ)的散熱材料也不為過。早在小米1代手機(jī),采取的散熱方式就是石墨散熱。
石墨這種材料本身具有耐高溫、導(dǎo)電導(dǎo)熱、化學(xué)穩(wěn)定性、可塑性以及抗熱震性等良好特性,在手機(jī)散熱中應(yīng)用的石墨散熱片,是一種很好的導(dǎo)熱散熱材料,具有獨(dú)特的晶粒取向,散熱均勻,片狀結(jié)構(gòu)可以很好的適用于任何表面。
石墨的散熱原理實(shí)際上是利用了石墨具有獨(dú)特的晶粒取向,它沿兩個(gè)方向均勻?qū)幔梢再N附在手機(jī)內(nèi)部的電路板上面,既可以阻隔元器件之間的接觸,也起到一定的抗震作用。由于導(dǎo)熱性能高,它可以很快將處理器發(fā)出的熱量傳遞至大面積石墨膜的各個(gè)位置進(jìn)行熱量擴(kuò)散,從而間接起到了散熱作用。
金屬背板
在智能手機(jī)發(fā)展的初期,由于受到PCB和芯片的工藝限制,手機(jī)內(nèi)部各個(gè)元件之間空隙還是比較大的,用石墨作為散熱配置也基本上能滿足芯片的散熱需求。不過隨著手機(jī)朝著輕薄化的方向發(fā)展,原先寬敞的內(nèi)部空間變得越來越“擁擠”,手機(jī)內(nèi)可以供空氣流通的空間也就越來越小,這時(shí)候僅僅只有石墨來散熱已經(jīng)有點(diǎn)不夠了。
蘋果在采用了金屬外殼的 iPhone 中使用了一種金屬背板散熱的技術(shù),它在使用石墨散熱膜的基礎(chǔ)上,在金屬外殼的內(nèi)部也設(shè)計(jì)了一層金屬導(dǎo)熱板,它可以將石墨導(dǎo)出的熱量直接通過這層金屬導(dǎo)熱板傳遞至金屬機(jī)身的各個(gè)角落,這樣一來密閉空間中的熱量便能迅速擴(kuò)散并消失,握持時(shí)人也不會(huì)感受到太多的熱量存在。
硅脂
硅脂,也就是我們通常所說的散熱膏,是以特種硅油做基礎(chǔ)油,新型金屬氧化物做填料,配以多種功能添加劑,經(jīng)特定的工藝加工而成的膏狀物。良好的導(dǎo)熱、耐溫、絕緣性能是它成為散熱器理想的傳遞介質(zhì)。
熟悉PC DIY的朋友可能都知道,在安裝CPU之前一定要給CPU外蓋涂抹一層硅脂,以便讓CPU和散熱器接觸時(shí),能讓CPU的熱量快速地傳到散熱器上。同樣的,廠商也將PC上的散熱思路延伸到手機(jī)處理器上,之前的榮耀6在處理器上就采用了類似硅脂的熱凝膠散熱劑,這種介質(zhì)的傳導(dǎo)效果要比石墨表現(xiàn)得更好。
冰巢散熱——硅脂材料的進(jìn)化
冰巢散熱這一概念最先被OPPO R5采用而廣為人知,其實(shí)就散熱方式而言它并沒有什么先進(jìn)之處,其散熱原理和硅脂散熱類似,通過填充散熱器與CPU之間的空隙來實(shí)現(xiàn)傳遞熱量的作用。不過和硅脂不同的是,冰巢散熱散熱中所使用的散熱材料不是硅脂,而是一種類液態(tài)金屬的相變材料。
OPPO 采用的類液態(tài)金屬的相變材料就會(huì)在溫度升高時(shí)逐漸由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài),同時(shí)吸收大量的熱量。所以它除了傳遞熱量之外,也吸收了一部分熱量。和一直呈固態(tài)的硅脂相比,這種相變材料在散熱上有著更高的效率。
雖然這種材料有著天然的優(yōu)勢,本身的吸熱特性與導(dǎo)熱特性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空氣,但是這種散熱方法的成本比較高,目前還不適合普及,更重要的是,這種相變材料與金屬屏蔽蓋之間的結(jié)合也有一定的挑戰(zhàn),如果稍有不慎的話,很容易導(dǎo)致材料泄露的問題。
熱管散熱
顧名思義,所謂的熱管技術(shù),就是將一個(gè)充滿液體的導(dǎo)熱銅管頂點(diǎn)覆蓋在手機(jī)處理器上,處理器運(yùn)算產(chǎn)生熱量時(shí),熱管中的液體就吸收熱量氣化,這些氣體會(huì)通過熱管到達(dá)手機(jī)頂端的散熱區(qū)域降溫凝結(jié)后再次回到處理器部分,周而復(fù)始從而進(jìn)行有效散熱。
在手機(jī)上運(yùn)用的熱管散熱也是從PC領(lǐng)域延伸過來的,類似的這種散熱技術(shù)在筆記本上已經(jīng)是標(biāo)配了。最早采用熱管散熱的手機(jī)由日本智能手機(jī)廠商N(yùn)EC在2013年發(fā)布的NEC N-06E,它的內(nèi)部封裝了一條充滿純水的熱管,熱管和處于主板平行位置的石墨散熱片充分結(jié)合,迅速將處理器產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至聚碳酸酯外殼上。而后像索尼Z2,微軟的 Lumia 950/950XL,以及國內(nèi)的360手機(jī)都曾用過該技術(shù)。
未來散熱的方向在哪里
無論什么樣的散熱材料以及散熱方式,其目的并不是為了散熱而散熱,它更像是目前工藝限制下妥協(xié)的產(chǎn)物,若想從根本上解決發(fā)熱量的問題,還是要從處理器的工藝和架構(gòu)、手機(jī)整體的設(shè)計(jì)等方面去考慮,但是處理器的性能和發(fā)熱量似乎又是一個(gè)不可調(diào)和的矛盾,從這點(diǎn)上來看,單純的“超低功耗,超強(qiáng)性能”這種想法也是不現(xiàn)實(shí)的。
在大多數(shù)情況下,我們并不需要那么強(qiáng)的性能,處理器也不必時(shí)時(shí)刻刻都滿載工作。于是,在多核處理器已存在的事實(shí)下,芯片方提出了根據(jù)程序所需的性能來開閉高主頻核心,這種通過處理器主動(dòng)控制功耗和發(fā)熱的思路從實(shí)現(xiàn)方式上更值得推廣。
當(dāng)然,散熱這個(gè)話題牽涉到的東西也非常廣,未來要想散熱問題得到改善,硬件和軟件都需要有提升才能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。首先是處理器設(shè)計(jì)和工藝上改進(jìn),再者是針對硬件方面的軟件優(yōu)化,以及手機(jī)機(jī)身材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),只有統(tǒng)籌全面地考慮,我們才能說手機(jī)散熱能有一個(gè)比較好的解決措施。
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