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(wèn)，熱管散熱是在手機(jī)里塞一根熱管嗎?聯(lián)想到之前國(guó)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(lái)來(lái)去去也無(wú)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。

石墨

談到散熱材料，不提石墨是說(shuō)不過(guò)去的，作為一種導(dǎo)熱性超過(guò)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(shuō)它是基礎(chǔ)的散熱材料也不為過(guò)。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)?，可以貼附在手機(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(guò)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(lái)越“擁擠”，手機(jī)內(nèi)可以供空氣流通的空間也就越來(lái)越小，這時(shí)候僅僅只有石墨來(lái)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(guò)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(lái)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(shuō)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(méi)有什么先進(jìn)之處，其散熱原理和硅脂散熱類似，通過(guò)填充散熱器與CPU之間的空隙來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞熱量的作用。不過(guò)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(shì)，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(wèn)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(guò)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(guò)來(lái)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(guó)內(nèi)的360手機(jī)都曾用過(guò)該技術(shù)。

未來(lái)散熱的方向在哪里

無(wú)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(wèn)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(lái)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(lái)開(kāi)閉高主頻核心，這種通過(guò)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(lái)要想散熱問(wèn)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(duì)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(shuō)手機(jī)散熱能有一個(gè)比較好的解決措施。