發(fā)燒不停散熱不止！淺談手機(jī)散熱設(shè)計(jì)

　　【手機(jī)中國 評(píng)測】記得大學(xué)時(shí)代，我跟同宿舍哥們到體驗(yàn)店“欣賞”手機(jī)，隨手拿起一款手機(jī)，一時(shí)間感覺到的是發(fā)燙的機(jī)身，我就忍不住刁難業(yè)務(wù)員：“為什么這手機(jī)這么燙？是不是設(shè)計(jì)不好？”結(jié)果業(yè)務(wù)員來了一句：“看到機(jī)身周邊的金屬邊框了嗎？這就是為手機(jī)內(nèi)部組件導(dǎo)熱而采用的設(shè)計(jì)！”我竟無言以對(duì)！

　　試想在臺(tái)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(gè)大大的風(fēng)扇進(jìn)行散熱。手機(jī)不同于電腦，俗話說麻雀雖小五臟俱全，現(xiàn)在的智能手機(jī)足以與幾年前PC硬件配置匹敵，處理器、閃存、內(nèi)存等PC上的主要元器件同時(shí)也是主導(dǎo)著智能手機(jī)的核心硬件。手機(jī)有著天然小巧的精致構(gòu)造，內(nèi)部熱量勢(shì)必會(huì)直接影響到手機(jī)性能的正常發(fā)揮，而且考慮到散熱扇的思想于手機(jī)而言是行不通的，所以發(fā)熱問題可以說已經(jīng)成為手機(jī)性能進(jìn)一步提升的瓶頸，廠商們研發(fā)新款手機(jī)、采用零部件時(shí)不得不考慮針對(duì)手機(jī)發(fā)熱問題的設(shè)計(jì)。

　　為使手機(jī)性能和體驗(yàn)不斷升級(jí)而不被散熱問題束縛，各個(gè)廠商也算是煞費(fèi)苦心，從技術(shù)到外觀設(shè)計(jì)出五花八門的散熱方式，那這些設(shè)計(jì)到底效率如何，是不是能夠直接對(duì)手機(jī)進(jìn)行降溫？筆者挑選了一些具有代表性的散熱設(shè)計(jì)，為大家一一道來。

石墨貼片散熱

　　首先要說手機(jī)里的發(fā)熱大戶，它就是所有手機(jī)廠商們一再追捧的對(duì)象，也是手機(jī)里最強(qiáng)悍的部分——處理器。首先必須承認(rèn)的處理器確實(shí)是手機(jī)發(fā)熱的一大罪魁禍?zhǔn)?，手機(jī)中絕大多數(shù)的熱量都來自于這個(gè)重磅核芯?，F(xiàn)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(shè)，為此處理器生產(chǎn)商不斷在制程上進(jìn)行工藝探究，時(shí)下出現(xiàn)的14nm以及16nm工藝差不多是目前世界上最先進(jìn)的工藝了。

高通驍龍821處理器

　　處理器采用更先進(jìn)的工藝，就會(huì)使顆粒間距變小，通電過程變得更短，所需電量也隨之變低，功耗變小那么發(fā)熱自然降低，另外假如處理器單位面積不變，那么顆粒增多也會(huì)帶來更強(qiáng)的性能，這就是先進(jìn)工藝的帶來的好處。時(shí)下高通驍龍821、820以及三星Exynos 8890、7420和蘋果A10、A9等都采用了最先進(jìn)的14納米或16納米工藝技術(shù)，從處理器角度將發(fā)熱控制到最低。

高通驍龍821處理器 

　　石墨散熱，石墨是一種良好的導(dǎo)熱元素，具有獨(dú)特的晶粒取向、延展性強(qiáng)，能夠沿兩個(gè)方向均勻?qū)?，擁有比鋼、鐵、鉛等多種金屬材料更好的導(dǎo)熱能力。采用石墨貼片散熱是最常見的手機(jī)散熱方式，既廉價(jià)效果又好。

小米手機(jī)5石墨散熱膜

　　手機(jī)工作發(fā)熱時(shí)，大面積的熱量會(huì)經(jīng)過貼在手機(jī)背板內(nèi)部的石墨貼片，并快速由石墨貼片傳導(dǎo)至手機(jī)背板外部和周邊，如果手機(jī)配備金屬后蓋及金屬邊框，就會(huì)出現(xiàn)更明顯、更好的散熱效果，傳熱快散熱也快。

小米手機(jī)5s

　　小米手機(jī)第一代開始就采用了石墨散熱的方式為處理器降溫，并且一直延續(xù)到最新的產(chǎn)品小米手機(jī)5s，當(dāng)然新產(chǎn)品中已經(jīng)使用了不僅石墨貼片一種散熱方式。其他很多廠商也大都采用石墨散熱材料作為手機(jī)及平板設(shè)備中散熱的基礎(chǔ)配置。

金屬背板散熱

　　金屬背板散熱，早期的智能機(jī)一般都采用塑料材質(zhì)機(jī)身，而且機(jī)身芯片及工藝設(shè)計(jì)等使得手機(jī)內(nèi)部的空間體積并沒有被完全利用，所以單純的石墨散熱完全夠用，但如今手機(jī)一般都是一體化機(jī)身設(shè)計(jì)，機(jī)身更加纖薄，且內(nèi)部包含了金屬架構(gòu)，機(jī)內(nèi)空間被很大程度利用，幾乎沒有閑暇的空間，為同樣確保手機(jī)平穩(wěn)低溫高效運(yùn)行，就出現(xiàn)了金屬背板散熱的構(gòu)造。

iPhone 6s金屬背板

HTC 10

　　當(dāng)前的手機(jī)一般都具備了金屬后殼機(jī)身，所以本質(zhì)上都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這種散熱方式，像iPhone以及HTC等手機(jī)都是比較早采用金屬后殼設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，另外現(xiàn)在的金屬機(jī)身手機(jī)都采用石墨貼片+金屬背板散熱，熱量傳導(dǎo)到石墨貼片時(shí)會(huì)被迅速傳遞至金屬后蓋及全身，我們幾乎感受不到產(chǎn)品在發(fā)熱，因?yàn)槊荛]空間里熱量通過金屬傳遞迅速，還沒來的及傳達(dá)到握持人的手心，就涼下來了。

導(dǎo)熱凝膠散熱

　　導(dǎo)熱凝膠散熱道理很簡單，就像電腦處理器與散熱器之間填涂的一層硅脂一樣，導(dǎo)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。

華為榮耀6導(dǎo)熱凝膠

華為榮耀6

　　經(jīng)典的例子是華為榮耀6，華為榮耀6的采用了海思麒麟920處理器，因當(dāng)時(shí)麒麟處理器還處在快速成長階段，兼容方面并不是很完美，所以發(fā)熱問題也是難以避免，而導(dǎo)熱凝膠設(shè)計(jì)使其最大程度地實(shí)現(xiàn)良好散熱。

冰巢散熱

　　14年10月份，OPPO發(fā)布了向Finder致敬經(jīng)典的新一代力作OPPO R5，以4.85mm的超薄機(jī)身衛(wèi)冕當(dāng)時(shí)最薄手機(jī)冠軍，在這部手機(jī)身上，OPPO第一次引入類液態(tài)金屬散熱材質(zhì)，也就是有名的冰巢散熱系統(tǒng)。

OPPO R5冰巢散熱系統(tǒng)

OPPO N3

　　冰巢散熱系統(tǒng)采用導(dǎo)熱系數(shù)為空氣的140多倍的類液態(tài)材質(zhì)作為導(dǎo)熱介質(zhì)，填充之前的空氣部分，系統(tǒng)覆蓋于手機(jī)芯片之上。當(dāng)機(jī)身內(nèi)溫度達(dá)到27攝氏度左右時(shí)，這層類液態(tài)金屬就開始從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，固態(tài)金屬液化過程吸走大量熱量，當(dāng)溫度達(dá)到45攝氏度時(shí)，類液態(tài)金屬完全變?yōu)橐簯B(tài)，從而完全隔離開空氣，更加緊密地貼合芯片，熱量全部被液態(tài)金屬吸收，并傳到至四周的骨架上，骨架上預(yù)置石墨導(dǎo)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(tài)金屬可保持在70攝氏度下不會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)或者溢出等問題，不會(huì)對(duì)散熱系統(tǒng)造成穩(wěn)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(tǒng)，很多廠商采用過這種設(shè)計(jì)，只是名字稱呼起來有所不同，比如微軟Lumia950/950L所采用的熱管技術(shù)叫做Liquid Cooling“液態(tài)冷卻技術(shù)”，360奇酷手機(jī)采用熱管技術(shù)叫做“太空水冷散熱系統(tǒng)”，中興稱其為“主動(dòng)循環(huán)納米導(dǎo)熱系統(tǒng)”，索尼Z5也采用了這種熱管散熱，配備了雙條銅管，效率更高。

360奇酷手機(jī)

索尼Xperia Z5

　　水冷系統(tǒng)，聽起來像是很多電腦DIY用戶使用的水冷技術(shù)，但事實(shí)上這與水冷技術(shù)并不同，這種熱管設(shè)計(jì)道理很簡單，在處理器上面覆蓋中空銅質(zhì)導(dǎo)管，導(dǎo)管一端頂點(diǎn)會(huì)直接連接手機(jī)處理器，另一端連接金屬外殼或者其他導(dǎo)熱輔件，導(dǎo)管中注入一種液體。當(dāng)處理器產(chǎn)生熱量時(shí)，熱管中的液體吸收熱量變?yōu)闅怏w，熱量沿導(dǎo)管傳遞到導(dǎo)熱輔件后散失，從而達(dá)到散熱效果。

　　寫在最后：對(duì)于一款智能手機(jī)而言，發(fā)熱幾乎是一個(gè)無法回避的問題，好的散熱設(shè)計(jì)可以最大程度的避免手機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱的情形。如今五花八門的散熱技術(shù)區(qū)別已經(jīng)不是很明顯了，多數(shù)廠商都是采用各種散熱技術(shù)混搭的方法，而且在系統(tǒng)層不斷做軟件方面的優(yōu)化，目的都是讓那些發(fā)燒旗艦大戶的溫度保持在可以接受的范圍內(nèi)，相信隨著處理器工藝的不斷改進(jìn)、散熱方式的不斷探索以及系統(tǒng)深層的邏輯優(yōu)化，手機(jī)發(fā)熱問題會(huì)得到進(jìn)一步控制與改善。

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