手機在我們日常使用過程中會發熱,這是再正常不錯的現象,而發熱的最主要的部分就是CPU,當然了,還有其他的零部件也會發熱,但相比CPU發熱量來說,應該要小很多,所以本文中所有的內容主要是針對CPU發熱來進行闡述的。
- CPU為什麼會發熱?
我記得之前OPPO的CEO陳永明曾經把CPU比作倖福家庭中必備的有一張超大的床或者廚房,其實這個比喻雖然很好,但不夠全面,甚至還有點貶低CPU的重要性,那麼為什麼這麼說呢?
CPU除了大家熟知的負責指令,運算這些功能以外,還有許多重要的功能:
a)GPU的執行 GPU在手機裡負責圖形生成,渲染,解碼等工作,可以說與影象有關的事情都是GPU完成的,而GPU的這些工作,離不開CPU的排程。
b)RAM與ROM的執行 表面上看兩者不屬於處理器的範疇,與處理器關係不大,但是兩者卻受到CPU的制約,越高階的CPU,支援越高階的RAM與ROM,這樣RAM的頻寬與解析度更高,ROM的讀寫速度更快。
c)基帶 基帶負責你的手機訊號,支援4G/5G網路,WIFI,藍芽,計步等各種手機上與外界通訊的功能。
d)數字訊號處理 我們在使用手機時,需要手機的語音處理,影象處理,觸覺反饋,功耗感測器等功能,而這些就是處理器在進行數字訊號處理。
e)影象訊號處理 我們的手機拍照需要鏡頭,需要CMOS,需要軟體演算法,更需要影象訊號處理器(ISP),他不僅決定了照片的質量,還決定了你手機能使用多高畫素的鏡頭,比如光有了一億畫素,沒有與之匹配的ISP,也一樣白瞎。
f)除此之外,還有音訊管理,電源管理,WiFi,GPS,FM等各種功能,都離不開CPU。
也正是因為我們在使用一部手機的過程中,CPU會需要做如此多的工作,處於高速運轉的狀態,才會導致CPU產生髮熱的狀況。
2.手機散熱設計
說完了手機CPU的發熱原因,再來談談手機針對散熱所做的設計,這個部分包含手機機身散熱以及機身內部的散熱。
>>>>內部散熱原理以及比較
由於手機體積的限制,在手機內部不可能放得下體積大的散熱元器件,所以手機廠商們絞盡腦汁,充分利用手機內部空間,於是在機身內部就有了以下幾種散熱方式。
1.石墨烯散熱
石墨烯散熱技術是目前手機中採用最廣泛的散熱技術,同時也是iPhone率先採用的技術,石墨烯散熱其實是利用石墨晶體比較好的導熱性而開發的散熱技術,除了高導熱效能以外,還有耐高溫,不易變形,可塑性強等優點。
2.銅管散熱
最早使用銅管散熱的是索尼,曾經的索尼Xperia Z2和Xperia Z5 Premium都是採用的銅管散熱,不過因為體積小,實際的散熱效果並不是特別理想。
3.均熱板散熱
其實均熱板應該算是銅管散熱的升級版,均熱板是在內部充滿冷卻液,受熱後,冷卻液受熱後,將熱量傳出至外部的的銅板上。均熱板可以設計成不同大小的形狀與尺寸,但因為製作工藝複雜,成本也比較高。
4.液冷散熱
液冷散熱相比均熱板,又進行了升級,其工作原理為在手機內部的液冷散熱熱管內的一端,冷凝液受熱後變成蒸汽,蒸汽流向另一端,另一端的冷凝液將蒸汽凝結為液體,同時溫度降低後,再返回蒸發端,如此反覆迴圈。
5.矽脂散熱
矽脂散熱,其實就是直接在SoC的表面塗上一層物質,直接吸收SoC的熱量,但因為矽脂受熱後易於流動,所以需要在SOC的表面需要用銅箔等封住,防止矽脂流動後進入手機其他位置。
以上幾種方式中,從成本上來說,液冷散熱的成本應該是最貴的,從使用的普及狀況來看,石墨烯是應用最廣的方案。
>>>>機身散熱
目前手機廠商的機身,中框,不僅顏色各式各樣,材質也有素皮,金屬,玻璃,陶瓷等,這些不同材質的機身,其實不僅僅是為了手機的顏值,更重要的也是為了手機的導熱考量的,機身散熱,其實主要的就是靠導熱,導熱效能的高低是由該物質的導熱係數來決定的,導熱係數越高,導熱效能越好。
1.素皮
素皮,嚴格意義上來說就是一種人造皮,經過一些特殊的工藝製作而成,雖然採用這種後蓋的手機顏值還不錯,但皮革的熱傳導係數只有0.18-0.19,即便經過特殊處理的素皮,其導熱係數也估計不會超過0.3。
2.金屬
金屬後蓋,大部分是鋁合金材質,鋁合金的導熱係數為121-151,所以金屬後蓋散熱應該是手機裡面最好的了,但是因為導熱效能好,所以手機的熱量會快速的傳到機身上,這樣也就造成了手機後蓋很熱的現象。同時因為金屬的可塑性以及形狀受限,並且影響訊號的接受,所以金屬後蓋目前越來越少的廠商在使用了。
3.陶瓷
如果沒有記錯的話,應該是小米MIX最先採用的陶瓷機身。陶瓷的導熱係數為1-2,導熱效能還是挺不錯的,同時陶瓷的機身還有耐刮,耐磕碰,手感好的優點,但一個缺點就足以勸退大家,成本高昂,一個後蓋的價格,可能抵得上一塊螢幕的價格了。
4.AG玻璃
AG玻璃其實是將玻璃進行噴塗,鍍膜或者化學蝕刻而成的,這三種工藝裡面目前用的比較多的就是化學蝕刻了,主要原理就是經過化學工藝處理,是玻璃反光面成為啞光漫反射面。查了下玻璃的導熱係數在0.9-1.2之間,雖然屬於非柔軟物質,但因為玻璃本身防腐蝕,防劃傷等優點,再加上化學蝕刻後,玻璃表面不僅有均勻分佈的顆粒,還有比較好的光澤度,所以很受手機廠商的青睞。
5.塑膠
塑膠導熱係數在0.65左右。除了導熱係數不高以外,還有不耐磕碰,不耐高溫,散熱慢等缺點,但也不是沒有好處,塑膠機身成本低是肯定的了,另外他還不影響訊號,維修更換都很方便。
6.另外還有什麼竹木機身等,因為受眾小,這裡就不多說了。從這四類材質的導熱係數來看,金屬機身散熱效果最好,其次是陶瓷,再就是玻璃,接下來是素皮,最後則是塑膠機身。
3. 七款手機散熱設計對比
上面主要說明了廠商針對CPU發熱,在手機內部散熱設計,外部的散熱選材這兩方面所採取的各種方案,那麼涉及到具體機型,我們應該怎麼去判斷他本身的散熱設計呢?下面我們就列舉了一些驍龍888機型,針對其內部散熱結構進行了評比,評比專案包括中框材質,機身背部材質,CPU散熱,螢幕散熱等幾個方面。
a)小米 11 Ultra 首發的全相變散熱技術;
b)OPPO Find X3Pro 採用了VC液冷+超導碳纖維散熱;
c)vivo X70 Pro+採用超導零感水冷散熱方案;
d)榮耀Magic3 Pro透過 超導六方晶石墨烯技術及超薄VC液冷;
e)iQOO8 Pro搭載了VC動力泵液冷散熱,和大面積覆蓋銅鋁合金材質;
f)一加9 Pro使用了多重立體冷靜散熱系統;
g)一加9RT採用了五維散熱結構設計。
彙總以上得分,可以看出在手機散熱結構方面,小米11Ultra與一加9RT的得分是比較高的。
當然,除了手機內部的散熱機構以外,還有系統對於功耗的最佳化,也是造成手機發熱的另一個重要原因,從之前魯大師釋出的2021年上半年手機UI流暢度來看,OPPO的Color OS,RedMagic OS,ROG OS這三個分別名列前三,可以看出Color OS這幾年的進步確實不小。
4.總結:
綜合以上相關的內容,小米11Ultra與一加9RT的內部散熱結構設計比其他幾款要優秀許多,不過一方面因為系統最佳化問題,另一方面有可能是因為內部零部件結構問題,小米11Ultra的實際效果並不理想,反倒是最近剛釋出的一加9RT的實際表現受到了大家的認可,不僅溫控表現好,遊戲幀率也比較穩定,比如透過知名評測機構Whylab的評測資料可以看出,一加9RT的發熱溫度表現列於目前釋出的機型之首,看來之前微博上劉作虎說一加9RT的散熱是一加手機史上的新高度一點都沒有錯。