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手机散热技术百花齐放 背后有哪些猫腻?

作者:时间:2018-08-06来源:网络收藏

日前,有消息称LG下一代的旗舰G6很有可能会采用热管,也许看到新闻的小伙伴可能会问,热管是在里塞一根热管吗?联想到之前国内厂商OPPO宣布的冰巢界的散热可谓是“百花齐放”,实际上散热发展到现在,来来去去也无非是那几种,今天就带大家了解一下这些散热技术背后的猫腻。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/385450.htm

石墨

谈到散热材料,不提石墨是说不过去的,作为一种导热性超过钢、铁、铅等多种金属材料,石墨在各大品牌的手机和平板中都有应用,说它是基础的散热材料也不为过。早在小米1代手机,采取的散热方式就是石墨散热。

石墨这种材料本身具有耐高温、导电导热、化学稳定性、可塑性以及抗热震性等良好特性,在手机散热中应用的石墨散热片,是一种很好的导热散热材料,具有独特的晶粒取向,散热均匀,片状结构可以很好的适用于任何表面。

石墨的散热原理实际上是利用了石墨具有独特的晶粒取向,它沿两个方向均匀导热,可以贴附在手机内部的电路板上面,既可以阻隔元器件之间的接触,也起到一定的抗震作用。由于导热性能高,它可以很快将处理器发出的热量传递至大面积石墨膜的各个位置进行热量扩散,从而间接起到了散热作用。

金属背板

在智能手机发展的初期,由于受到PCB和芯片的工艺限制,手机内部各个元件之间空隙还是比较大的,用石墨作为散热配置也基本上能满足芯片的散热需求。不过随着手机朝着轻薄化的方向发展,原先宽敞的内部空间变得越来越“拥挤”,手机内可以供空气流通的空间也就越来越小,这时候仅仅只有石墨来散热已经有点不够了。

苹果在采用了金属外壳的 iPhone 中使用了一种金属背板散热的技术,它在使用石墨散热膜的基础上,在金属外壳的内部也设计了一层金属导热板,它可以将石墨导出的热量直接通过这层金属导热板传递至金属机身的各个角落,这样一来密闭空间中的热量便能迅速扩散并消失,握持时人也不会感受到太多的热量存在。

硅脂

硅脂,也就是我们通常所说的散热膏,是以特种硅油做基础油,新型金属氧化物做填料,配以多种功能添加剂,经特定的工艺加工而成的膏状物。良好的导热、耐温、绝缘性能是它成为散热器理想的传递介质。

熟悉PC DIY的朋友可能都知道,在安装CPU之前一定要给CPU外盖涂抹一层硅脂,以便让CPU和散热器接触时,能让CPU的热量快速地传到散热器上。同样的,厂商也将PC上的散热思路延伸到手机处理器上,之前的荣耀6在处理器上就采用了类似硅脂的热凝胶散热剂,这种介质的传导效果要比石墨表现得更好。

冰巢散热——硅脂材料的进化

冰巢散热这一概念最先被OPPO R5采用而广为人知,其实就散热方式而言它并没有什么先进之处,其散热原理和硅脂散热类似,通过填充散热器与CPU之间的空隙来实现传递热量的作用。不过和硅脂不同的是,冰巢散热散热中所使用的散热材料不是硅脂,而是一种类液态金属的相变材料。

OPPO 采用的类液态金属的相变材料就会在温度升高时逐渐由固态转变成液态,同时吸收大量的热量。所以它除了传递热量之外,也吸收了一部分热量。和一直呈固态的硅脂相比,这种相变材料在散热上有着更高的效率。

虽然这种材料有着天然的优势,本身的吸热特性与导热特性要远远高于空气,但是这种散热方法的成本比较高,目前还不适合普及,更重要的是,这种相变材料与金属屏蔽盖之间的结合也有一定的挑战,如果稍有不慎的话,很容易导致材料泄露的问题。

热管散热

顾名思义,所谓的热管技术,就是将一个充满液体的导热铜管顶点覆盖在手机处理器上,处理器运算产生热量时,热管中的液体就吸收热量气化,这些气体会通过热管到达手机顶端的散热区域降温凝结后再次回到处理器部分,周而复始从而进行有效散热。

在手机上运用的热管散热也是从PC领域延伸过来的,类似的这种散热技术在笔记本上已经是标配了。最早采用热管散热的手机由日本智能手机厂商NEC在2013年发布的NEC N-06E,它的内部封装了一条充满纯水的热管,热管和处于主板平行位置的石墨散热片充分结合,迅速将处理器产生的热量传导至聚碳酸酯外壳上。而后像索尼Z2,微软的 Lumia 950/950XL,以及国内的360手机都曾用过该技术。

未来散热的方向在哪里

无论什么样的散热材料以及散热方式,其目的并不是为了散热而散热,它更像是目前工艺限制下妥协的产物,若想从根本上解决发热量的问题,还是要从处理器的工艺和架构、手机整体的设计等方面去考虑,但是处理器的性能和发热量似乎又是一个不可调和的矛盾,从这点上来看,单纯的“超低功耗,超强性能”这种想法也是不现实的。

在大多数情况下,我们并不需要那么强的性能,处理器也不必时时刻刻都满载工作。于是,在多核处理器已存在的事实下,芯片方提出了根据程序所需的性能来开闭高主频核心,这种通过处理器主动控制功耗和发热的思路从实现方式上更值得推广。

当然,散热这个话题牵涉到的东西也非常广,未来要想散热问题得到改善,硬件和软件都需要有提升才能产生协同效应。首先是处理器设计和工艺上改进,再者是针对硬件方面的软件优化,以及手机机身材料和结构的设计,只有统筹全面地考虑,我们才能说手机散热能有一个比较好的解决措施。



关键词: 手机 散热 技术

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