手机在我们日常使用过程中会发热,这是再正常不错的现象,而发热的最主要的部分就是CPU,当然了,还有其他的零部件也会发热,但相比CPU发热量来说,应该要小很多,所以本文中所有的内容主要是针对CPU发热来进行阐述的。
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CPU为什么会发热?
我记得之前OPPO的CEO陈永明曾经把CPU比作幸福家庭中必备的有一张超大的床或者厨房,其实这个比喻虽然很好,但不够全面,甚至还有点贬低CPU的重要性,那么为什么这么说呢?
CPU除了大家熟知的负责指令,运算这些功能以外,还有许多重要的功能:
a)GPU的运行 GPU在手机里负责图形生成,渲染,解码等工作,可以说与图像有关的事情都是GPU完成的,而GPU的这些工作,离不开CPU的调度。
b)RAM与ROM的运行 表面上看两者不属于处理器的范畴,与处理器关系不大,但是两者却受到CPU的制约,越高级的CPU,支持越高级的RAM与ROM,这样RAM的带宽与分辨率更高,ROM的读写速度更快。
c)基带 基带负责你的手机信号,支持4G/5G网络,WIFI,蓝牙,计步等各种手机上与外界通信的功能。
d)数字信号处理 我们在使用手机时,需要手机的语音处理,图像处理,触觉反馈,功耗传感器等功能,而这些就是处理器在进行数字信号处理。
e)图像信号处理 我们的手机拍照需要镜头,需要CMOS,需要软件算法,更需要图像信号处理器(ISP),他不仅决定了照片的质量,还决定了你手机能使用多高像素的镜头,比如光有了一亿像素,没有与之匹配的ISP,也一样白瞎。
f)除此之外,还有音频管理,电源管理,WiFi,GPS,FM等各种功能,都离不开CPU。
也正是因为我们在使用一部手机的过程中,CPU会需要做如此多的工作,处于高速运转的状态,才会导致CPU产生发热的状况。
2.手机散热设计
说完了手机CPU的发热原因,再来谈谈手机针对散热所做的设计,这个部分包含手机机身散热以及机身内部的散热。
>>>>内部散热原理以及比较
由于手机体积的限制,在手机内部不可能放得下体积大的散热元器件,所以手机厂商们绞尽脑汁,充分利用手机内部空间,于是在机身内部就有了以下几种散热方式。
1.石墨烯散热
石墨烯散热技术是目前手机中采用最广泛的散热技术,同时也是iPhone率先采用的技术,石墨烯散热其实是利用石墨晶体比较好的导热性而开发的散热技术,除了高导热性能以外,还有耐高温,不易变形,可塑性强等优点。
2.铜管散热
最早使用铜管散热的是索尼,曾经的索尼Xperia Z2和Xperia Z5 Premium都是采用的铜管散热,不过因为体积小,实际的散热效果并不是特别理想。
3.均热板散热
其实均热板应该算是铜管散热的升级版,均热板是在内部充满冷却液,受热后,冷却液受热后,将热量传出至外部的的铜板上。均热板可以设计成不同大小的形状与尺寸,但因为制作工艺复杂,成本也比较高。
4.液冷散热
液冷散热相比均热板,又进行了升级,其工作原理为在手机内部的液冷散热热管内的一端,冷凝液受热后变成蒸汽,蒸汽流向另一端,另一端的冷凝液将蒸汽凝结为液体,同时温度降低后,再返回蒸发端,如此反复循环。
5.硅脂散热
硅脂散热,其实就是直接在SoC的表面涂上一层物质,直接吸收SoC的热量,但因为硅脂受热后易于流动,所以需要在SOC的表面需要用铜箔等封住,防止硅脂流动后进入手机其他位置。
以上几种方式中,从成本上来说,液冷散热的成本应该是最贵的,从使用的普及状况来看,石墨烯是应用最广的方案。
>>>>机身散热
目前手机厂商的机身,中框,不仅颜色各式各样,材质也有素皮,金属,玻璃,陶瓷等,这些不同材质的机身,其实不仅仅是为了手机的颜值,更重要的也是为了手机的导热考量的,机身散热,其实主要的就是靠导热,导热性能的高低是由该物质的导热系数来决定的,导热系数越高,导热性能越好。
1.素皮
素皮,严格意义上来说就是一种人造皮,经过一些特殊的工艺制作而成,虽然采用这种后盖的手机颜值还不错,但皮革的热传导系数只有0.18-0.19,即便经过特殊处理的素皮,其导热系数也估计不会超过0.3。
2.金属
金属后盖,大部分是铝合金材质,铝合金的导热系数为121-151,所以金属后盖散热应该是手机里面最好的了,但是因为导热性能好,所以手机的热量会快速的传到机身上,这样也就造成了手机后盖很热的现象。同时因为金属的可塑性以及形状受限,并且影响信号的接受,所以金属后盖目前越来越少的厂商在使用了。
3.陶瓷
如果没有记错的话,应该是小米MIX最先采用的陶瓷机身。陶瓷的导热系数为1-2,导热性能还是挺不错的,同时陶瓷的机身还有耐刮,耐磕碰,手感好的优点,但一个缺点就足以劝退大家,成本高昂,一个后盖的价格,可能抵得上一块屏幕的价格了。
4.AG玻璃
AG玻璃其实是将玻璃进行喷涂,镀膜或者化学蚀刻而成的,这三种工艺里面目前用的比较多的就是化学蚀刻了,主要原理就是经过化学工艺处理,是玻璃反光面成为哑光漫反射面。查了下玻璃的导热系数在0.9-1.2之间,虽然属于非柔软物质,但因为玻璃本身防腐蚀,防划伤等优点,再加上化学蚀刻后,玻璃表面不仅有均匀分布的颗粒,还有比较好的光泽度,所以很受手机厂商的青睐。
5.塑料
塑料导热系数在0.65左右。除了导热系数不高以外,还有不耐磕碰,不耐高温,散热慢等缺点,但也不是没有好处,塑料机身成本低是肯定的了,另外他还不影响信号,维修更换都很方便。
6.另外还有什么竹木机身等,因为受众小,这里就不多说了。从这四类材质的导热系数来看,金属机身散热效果最好,其次是陶瓷,再就是玻璃,接下来是素皮,最后则是塑料机身。
3. 七款手机散热设计对比
上面主要说明了厂商针对CPU发热,在手机内部散热设计,外部的散热选材这两方面所采取的各种方案,那么涉及到具体机型,我们应该怎么去判断他本身的散热设计呢?下面我们就列举了一些骁龙888机型,针对其内部散热结构进行了评比,评比项目包括中框材质,机身背部材质,CPU散热,屏幕散热等几个方面。
a)小米 11 Ultra 首发的全相变散热技术;
b)OPPO Find X3Pro 采用了VC液冷+超导碳纤维散热;
c)vivo X70 Pro+采用超导零感水冷散热方案;
d)荣耀Magic3 Pro通过 超导六方晶石墨烯技术及超薄VC液冷;
e)iQOO8 Pro搭载了VC动力泵液冷散热,和大面积覆盖铜铝合金材质;
f)一加9 Pro使用了多重立体冷静散热系统;
g)一加9RT采用了五维散热结构设计。
汇总以上得分,可以看出在手机散热结构方面,小米11Ultra与一加9RT的得分是比较高的。
当然,除了手机内部的散热机构以外,还有系统对于功耗的优化,也是造成手机发热的另一个重要原因,从之前鲁大师发布的2021年上半年手机UI流畅度来看,OPPO的Color OS,RedMagic OS,ROG OS这三个分别名列前三,可以看出Color OS这几年的进步确实不小。
4.总结:
综合以上相关的内容,小米11Ultra与一加9RT的内部散热结构设计比其他几款要优秀许多,不过一方面因为系统优化问题,另一方面有可能是因为内部零部件结构问题,小米11Ultra的实际效果并不理想,反倒是最近刚发布的一加9RT的实际表现受到了大家的认可,不仅温控表现好,游戏帧率也比较稳定,比如通过知名评测机构Whylab的评测数据可以看出,一加9RT的发热温度表现列于目前发布的机型之首,看来之前微博上刘作虎说一加9RT的散热是一加手机史上的新高度一点都没有错。
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