噱头还是实用?旗舰手机为什么都搭载散热系统?

从3G时代开始,由于能耗的增大,通信技术的迭代,手机散热逐渐让各手机厂家开始重视。没有出色的散热表现,就无法保证性能的持续、稳定输出。尤其对于游戏场景来说,高效散热尤其重要。

手机散热系统为什么变得越来越重要

首先,手机处理器的性能每年直线飙升。手机性能提升的同时,也不可避免的带来了手机发热问题。其次,5G手机需要增加更多的天线接收信号,同时高速网络的数据传输也让手机的发热随之增加。

另一方面,现在手机使用的主流材质都为玻璃,玻璃的散热速度较金属材质明显更慢。而且旗舰手机内部元器件堆叠越来越紧凑 ,像手机屏幕、后置影像系统和手机电池等,这些都对手机的散热能力提出了更高的要求。

从各方面分析,手机搭载散热系统是大部分5G旗舰的刚需,这也是手机行业的趋势走向。

手机散热老问题,5G带来新挑战

中高端智能手机呈现集成化趋势。更高的计算频率和性能,四核、八核成为主流,额外增加NPU增强AI能力;更大更清晰的屏幕,2K/全面屏渗透率提升;柔性屏,可弯曲可折叠;更多内置无线设备,如双WiFi/低频蓝牙/无线充电等。一方面功能配置和性能提升带来能耗增大,另一方面轻薄化要求压缩了手机内部散热空间。

5G计算量增大,散热需求突出。手机中主要热源为SoC、屏幕、摄像头、以及充电状态下的电池,另外射频前端在持续数据传输过程中亦会有间断性发热现象。SoC中算力的持续提升是确定性趋势,叠加5G信息处理和数据计算工作量大幅增加,SoC仍旧是最主要的发热源。当前4G手机平均功耗在4~5W,5G芯片的峰值耗电量是4G芯片的2.5倍,5G手机平均功耗预计相比4G有30%左右提升,散热需求相比4G更加突出。

噱头还是实用?旗舰手机为什么都搭载散热系统?

手机散热进入景气周期,市场空间有望翻倍。目前手机端主要散热技术包括导热界面材料、导热片、热管/均热板三类,其中导热片是4G手机主流方案,在4G高性能手机上出现导热片+热管/均热板的组合方案。2019年全球手机散热市场规模约83亿元,未来5G手机占比不断提升,采用多种散热方案,合计市场规模在2025年有望接近209亿元,CAGR16.6%。其中据业内相关人士预测:

(1)早期5G手机终端从高端向下渗透,叠加芯片发热量较大,“散热片+均热板”有望成为主要散热方案;

(2)中期随着5G终端向入门机渗透及5G SoC成熟,“散热片+热管”有望成为占比最高的散热方案;

(3)仅使用“散热片”方案的4G+5G终端总量逐渐减少。

当前主流手机散热技术有哪些方法

1、液冷散热

手机液冷散热依赖的是一种叫做热管的元件,本质上是含有液体的中空闭合管道,液体在管路的蒸发段蒸发吸热,成为气体,到管路的冷凝段冷凝成液体放热。电脑端的液冷散热中的冷却液常用材料是水,手机端要求较PC端更高,常用油质材料作为冷却液。

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液冷散热的优点在于使用寿命长和设置灵活,液冷散热可以放在手机内部任何需要散热的位置,同时因为技术相对成熟,成本也比较小一些。

2、石墨烯散热

石墨烯是一种从石墨材料中经过化学反应所得到的材料,享有“黑金”等美誉。石墨烯材质拥有耐高温、良好的导热性、化学稳定性等,目前是性价比最高的手机散热材料。

石墨烯的特性让它具有天生的散热能力,其散热系数是铜的2~5倍,但密度却只有铜的1/10~1/4,质量上更轻,同时石墨烯易于加工,可根据需要定制形状大小,可塑性好,其他方面,它还有屏蔽电磁波等优点。

3、VC均热板散热

VC均热板散热又称真空腔均热板散热技术,是一个内百壁具有微细结构的真空腔体,通常由铜制成。当热量由热源传导至VC腔体时,腔体里的冷却液受热后开始产生气化现象,液体气化吸热,凝结后的冷却液会借由微结构的毛细管道(整个循环的驱动力是毛细力)再回到蒸内发热源处,此过程可以不断反复进行。

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VC均热板是目前最新的第三代散热技术,可以被看作铜管液冷的升级技术,两者虽然都是气液相变的原理,不同的是热管只有单一方向的有效导热能力,而VC均热板升级到整个面,可以更快的将热量从四面八方带走。

均热板会随不同元器件尺寸的大小而有不同的设计,制作工艺相较复杂,制作成本较高,常用于需要控制体积且需快速散热的旗舰手机产品。

总之,喜欢玩游戏的朋友,可以说手机散热系统必不可少,特别是进入5G时代,旗舰手机搭载散热体系已经成为刚需,毕竟手机散热能力的强弱,会直接影响到用户体验。

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