关于手机散热的设计:一不小心就成了冬天里的暖手宝
 

关于手机散热的设计:一不小心就成了冬天里的暖手宝

发布时间:2020-04-25 16:52:39
 
俗话说:“外行看配置,内行看散热”散热是一款电子产品在设计的过程中要考虑的最重要的问题之一,而性能卓越的电脑和手机,他们在散热上无不是有自己独特的设计,这样才能充分的发挥出产品各项硬件的实力。平常我们经常谈到的都是电脑上的散热,似乎手机的散热不那么重要,但其实手机对于散热的要求和技术更为复杂,下面我们就一起去看看吧。 随着手机硬件的不断升级,其所执行的任务计算处理更加繁杂,CPU等芯片部件将会面临热量的侵袭。CPU核心数不断提高,主频也越来越高,为了使得手机正常运行,手机的良好散热变的尤为重要。手机体积有一定的局限性,处理器系统性能会因为温度升高而有所降低,因此手机的极限功率不应超过它的散热能力。 手机散热能力不但影响其性能,同时散热设计也会对用户的握持有影响,谁也不希望每时每刻拿着一个暖手宝。在这方面,很多厂商都吃过亏,当年高通的骁龙810处理器,超高的功耗导致其在运行时发热异常严重,骁龙810可以说把当时世界上五大国际手机厂(三星 索尼 LG HTC MOTO)坑死了四家。据测试810只要火力全开几秒,就会迅速升温(暖手宝?),同时魔幻式降频,当时一度成为广大网友疯狂吐槽的对象。在这样的情况下,手机的散热越来越重要。 实际手机散热仍然分为主动与被动散热两种,基本的思路便是降低手机散热的热阻或减少手机的发热量,前者是被动散热,而后者是主动散热范畴。主动散热通过降低芯片的功耗减少热量而实现,这是研发人员的事情,我们主要讨论被动散热,接下来我们一起看看现在手机主流的几种散热方案: 一:石墨散热方案 现在大部分的智能手机都采用石墨散热的方案,基本原理都相同,只不过厂家会为自家产品设计上做一些调整。首先,我们来了解一下“石墨”这种东西。石墨是元素碳的一种同素异形体,碳稳定,所以在多种工业用途中碳元素构成的东西是普遍存在的。目前我们认识的石墨具有耐高温、导电导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性以及抗热震性。把石墨用作手机设计的一部分来说,我们可以看到不少适合的用处。例如,目前手机上面采用的石墨散热片,主要就是利用了石墨的导热性。 导热石墨片(GTS)也称石墨散热片,是一种全新的导热散热材料,具有独特的晶粒取向,沿两个方向均匀导热,片层状结构可很好地适应任何表面,屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。之所以能够设计成石墨散热片,还利用了石墨的可塑性,我们可以把石墨材料做成一块像贴纸的薄片,让它贴附在手机内部的电路板上面。既可以阻隔原件之间的接触,也起到一定的抗震作用。 发热源CPU和Flash芯片发热量大,石墨散热片在这些芯片的封装层上面,散热片的另一面在机身内会贴附在中间的金属板上面。金属板的另一面一般也会有一块石墨散热片,对应连接手机背盖。屏幕的后面以及CPU/Flash的热量都会通过中间的金属层相互传递,由于石墨散热片较优秀的散热能力,加上出色的厚度和可塑性,最终使得热量能够均匀分布之余并且通过空气的流动进行散热,也能在狭小的手机空间里面生存。 二:冰巢散热 冰巢散热是在OPPO R5发布的时候所提出,它在基本的石墨散热方案上进行改良,采用具有独家专利的冰巢散热系统。这个系统是在芯片和石墨之间添加一种类液态的金属材料,平常是固态,待芯片发热加大的时候,其便会吸收热量变成液态,提高热传递效率。 在石墨与芯片之间再加上一特殊物质,主要目的还是想通过接近液态的方法迅速把热量排出,再次提高手机的散热效率与性能。 三:液冷散热 本月13日发布的黑鲨游戏手机是首个在手机上使用多级直触一体式液冷系统的产品。据了解,黑鲨多级直触一体式液冷系统,设计灵感来自卫星散热,液冷系统能够覆盖全部高发热模块。与无热管相比,黑鲨游戏手机的多级直触一体式液冷系统CPU散热效率能够提升20倍,让玩家在游戏体验过程中,保证处理器长时间高频稳定输出。作为业内第一款采用液冷散热系统的手机,其具体的散热效果如何,还需要消费者使用后才能知道。 四:风冷散热 同时在本月19日晚发布的努比亚红魔手机更是在手机上实现了风冷散热技术,手机在四角内置了微型风扇,采用的风冷散热,对流散热,背面金属开有多个风槽,可以增加手机内部和外部的空气对流换热,能有效地降低手机在运行过程中的发热。 五:微型热管散热方案 NEC公司曾提出过一种微型热管方案。这种散热方案使用扁平热管,具有热量扩散能力,减小散热面的热流密度,降低芯片散热路径的热阻,这种方案来源于电脑和笔记本的散热技术。用于手机里面,需要将热管微型化,实现了热管微型化之后就可以用于智能手机散热。此外NEC的手机内部会使用了碳纤维导热纸,这也是降低传热热阻的一种方式。 功耗设计是贯穿着整个手机产业链,用户拿到手中的使用体验不过是层层积累下来的结果罢了。手机的性能越来越高,而在工艺没有大跨步的情况下,发热总是在所难免的。而绝大部分手机厂商由于各种商业因素,能够在手机热功耗设计方面做的其实是比较少的,甚至会与性能、纤薄等体验发生直接冲突,这就更加考验手机厂商对诸多因素的权衡利弊与对新技术的应用了。