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智能手機(jī)發(fā)熱問題面臨挑戰(zhàn),如何解決?

向欣電子 ? 2024-08-08 08:10 ? 次閱讀

消費(fèi)電子產(chǎn)品向高功率、高集成、輕薄化和智能化邁進(jìn)。由于集成度、功率密度和組裝密度等指標(biāo)持續(xù)上升,5G時(shí)代電子器件在性能不斷提升的同時(shí),工作功耗和發(fā)熱量急速升高。據(jù)統(tǒng)計(jì),電子器件因熱集中引起的材料失效占總失效率的65-80%。

智能手機(jī)發(fā)熱的問題越來越嚴(yán)重,手機(jī)發(fā)燙、卡頓和死機(jī)時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致主板燒壞乃至爆炸。智能手機(jī)功耗主要來源于功率放大器、應(yīng)用處理器、屏幕和背光、信號(hào)收發(fā)器和基帶處理器。隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品的芯片元器件體積不斷縮小,功率密度快速增加,智能手機(jī)的散熱問題也面臨更大的挑戰(zhàn)。

熱量來源

① 芯片功耗:性能更高,四核、八核成為主流,集成NPU以滿足日益增長的AI計(jì)算需求;

② 屏幕顯示:柔性顯示、全屏普及,2K/4K屏占領(lǐng)高端市場,高背光加大散熱壓力;

射頻器件:射頻前端支持的頻段數(shù)量大幅增加,數(shù)據(jù)傳輸速度快,發(fā)熱量高;

④ 電池充電:內(nèi)置更多無線功能,例如NFC、GPS、藍(lán)牙無線充電,充電過程中熱量集中;

⑤ 機(jī)身設(shè)計(jì):材質(zhì)逐漸向陶瓷和聚合物轉(zhuǎn)變,,加上機(jī)身越來越薄、封裝密度越來越高,散熱效能差。

蘋果一年一度的發(fā)布會(huì)在即,關(guān)于蘋果16的配置網(wǎng)上也有相關(guān)的披露信息,包括蘋果的下一代產(chǎn)品是否進(jìn)軍折疊產(chǎn)品,全球的果粉對此次發(fā)布會(huì)抱有非常的期待。在發(fā)布會(huì)之際,小編提前帶大家看看此次的iPhone 16的散熱方面有做哪些調(diào)整?

如果你是iPhone系列機(jī)型的用戶,你可能會(huì)注意到在高負(fù)載使用或者玩游戲時(shí),手機(jī)會(huì)變得非常燙手。這種發(fā)熱不僅讓手感不適,還會(huì)導(dǎo)致屏幕亮度降低、游戲卡頓,影響整體體驗(yàn)。為什么會(huì)這樣呢?首先,近年來的全面屏iPhone采用了雙層主板設(shè)計(jì),這在一定程度上增加了發(fā)熱。雙層主板把芯片夾在中間,導(dǎo)致芯片極易積熱,發(fā)熱降頻成家常便飯。


再者,蘋果在iPhone的散熱設(shè)計(jì)上一直不夠用心。雖然屏幕上有散熱膜,主板上也貼了導(dǎo)熱材料,但除此之外并沒有其他額外的散熱材料,更沒有使用VC均熱板。所以導(dǎo)致iPhone特別容易發(fā)熱。


新款iPhone 15系列在剛上市時(shí)就爆出了嚴(yán)重的發(fā)熱問題,這個(gè)問題導(dǎo)致了大家給該款手機(jī)掛上“火龍果”稱號(hào),最后蘋果不得不通過軟件更新來解決。然而,這次更新只是修復(fù)了異常發(fā)熱的問題,日常使用中,由于硬件設(shè)計(jì)和內(nèi)部構(gòu)造的原因,手機(jī)在該發(fā)熱的時(shí)候依然會(huì)發(fā)熱,特別是在炎熱的夏天,情況更為明顯。

01

手機(jī)的熱管理系統(tǒng)為什么如此重要

手機(jī)的散熱系統(tǒng)非常重要,因?yàn)樗苯雨P(guān)系到你的使用體驗(yàn)和設(shè)備的壽命。當(dāng)你在玩游戲、看高清視頻或運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用時(shí),手機(jī)內(nèi)部的處理器和其他組件會(huì)產(chǎn)生大量熱量。如果這些熱量不能及時(shí)散發(fā)出去,手機(jī)不僅會(huì)變得很燙,還會(huì)導(dǎo)致性能下降,出現(xiàn)卡頓、屏幕亮度降低,甚至可能死機(jī)。

有效的散熱系統(tǒng)可以迅速將這些熱量排出,保持手機(jī)的冷卻,從而確保設(shè)備的流暢運(yùn)行。特別是在高溫環(huán)境下,良好的散熱設(shè)計(jì)能避免手機(jī)過熱保護(hù)機(jī)制頻繁啟動(dòng),防止手機(jī)性能被大幅削弱。


此外,過熱不僅影響當(dāng)下的使用體驗(yàn),還會(huì)對手機(jī)的硬件產(chǎn)生長期的負(fù)面影響。高溫會(huì)加速電池老化,導(dǎo)致續(xù)航能力下降,甚至可能引發(fā)硬件故障。因此,一個(gè)高效的散熱系統(tǒng)不僅能保證你在各種情況下都能享受流暢的使用體驗(yàn),還能延長手機(jī)的使用壽命,提高整體的可靠性和穩(wěn)定性。


總之,一個(gè)出色的散熱系統(tǒng)是手機(jī)性能的堅(jiān)實(shí)后盾,它能讓你無論是打游戲、刷視頻,還是多任務(wù)處理,都能暢快無阻,同時(shí)也能保護(hù)你的投資,讓手機(jī)陪伴你更長時(shí)間。


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目前在智能手機(jī)、平板電腦等無主動(dòng)散熱的設(shè)備中,多使用石墨系材料/均熱板+硅脂/硅膠片的組合。目前大部分的主流安卓智能手機(jī)和平板中使用均熱板作為散熱元件,均熱板和芯片元件中的空隙用硅脂填充。蘋果公司的手機(jī)和平板產(chǎn)品由于軟硬件構(gòu)架適配性較高,產(chǎn)品仍舊使用合成石膜+硅脂作為芯片外導(dǎo)熱結(jié)構(gòu),尚未使用均熱板。匯總了一些國內(nèi)不同品牌手機(jī)的散熱方案供大家參考對比。


品牌機(jī)型
散熱方案
華為Mate 60pro均溫板+氧化石墨烯膜
Mate 30pro
石墨+石墨烯+均溫板
Mate 20X石墨烯+均溫板
小米

小米MIXFlip

均溫板+石墨烯膜
小米14
環(huán)形冷泵散熱系統(tǒng)
小米10
均溫板+石墨烯+石墨片+銅箔+導(dǎo)熱凝膠
MIX3
相變導(dǎo)熱
中興Axon 10pro相變導(dǎo)熱+熱管+導(dǎo)熱硅膠+銅箔
ViVOAPEX
均熱板+石墨片
OPPO
Reno3 pro
熱管+石墨片+銅箔+導(dǎo)熱凝膠

02

往年 iPhone 產(chǎn)品的散熱方案

提到這小編屬實(shí)不知道該寫點(diǎn)什么,蘋果公司多年來在手機(jī)的散熱上一直沒有非常大的優(yōu)化和改進(jìn),一直采用石墨片/導(dǎo)熱硅脂的解決方案,甚至在蘋果14機(jī)型上宣稱散熱優(yōu)化把石墨片直接干掉,就連石墨片也不給了。有拆機(jī)博主的拆解發(fā)現(xiàn)iPhone 14所謂的“散熱優(yōu)化”,只是屏幕與主板中間加一個(gè)“鋁制擋板”。這塊鋁板的面積非常大,并且和機(jī)身中框一體成型,預(yù)計(jì)能起到導(dǎo)熱的效果。


相反對比與國內(nèi)的企業(yè)在手機(jī)散熱的解決方案上已經(jīng)玩到百花齊放,有液冷散熱系統(tǒng)、內(nèi)置風(fēng)扇、熱管等等新方式。那么問題來了蘋果真的不愿意花大精力搞手機(jī)的散熱嗎?作為全球市值最高的企業(yè)之一,開發(fā)手機(jī)的散熱解決方案并不是什么太難的問題吧?

其實(shí)很顯然不是真實(shí)的情況不是這樣的。就以各大手機(jī)廠商的鐵桿用戶來說,蘋果的應(yīng)該是目前最多的了,即便是發(fā)布了很多年的iPhone 8估計(jì)到現(xiàn)在2024年都有同學(xué)再用吧,雖說比不上現(xiàn)在的手機(jī)那么流暢,但是換塊新電池日常使用起來倒也沒毛病,畢竟蘋果的iOS系統(tǒng)效率和流暢度還是很不錯(cuò)的。

其實(shí)這么多年來蘋果的設(shè)計(jì)風(fēng)格就是簡單、整潔和高效,例如手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分緊湊,與其簡潔的內(nèi)部設(shè)計(jì)原則相結(jié)合,使iPhone的內(nèi)部存在的都是“必要”的組件(蘋果認(rèn)為的必要),且放置結(jié)構(gòu)簡潔有序。按照現(xiàn)在的設(shè)計(jì)方案即使做了散熱方案,真實(shí)的使用表現(xiàn)可能不會(huì)太好,因?yàn)楫?dāng)下機(jī)身沒有太多冗余空間。如果要徹底解決這個(gè)問題可能需要重新設(shè)計(jì)內(nèi)部零件增大機(jī)身尺寸留出一定的空間,那么這將會(huì)是一筆巨大的開銷。據(jù)消息透露,為了在iPhone 16 Pro上用上5倍長焦鏡頭,蘋果正考慮增加機(jī)身尺寸,或許可以期待16的散熱表現(xiàn)。


此外,眾所周知蘋果的硬件在手機(jī)領(lǐng)域一直領(lǐng)先于安卓,以A15與新一代驍龍8Gen1為例,測試結(jié)果顯示,就CPU性能而言蘋果的A15仍然是智能手機(jī)芯片的天花板,而隔代產(chǎn)品A14仍然吊打高通驍龍8 Gen 1。散熱對一臺(tái)手機(jī)來顯然很重要,但iPhone現(xiàn)在不需要通過堆疊熱管理材料的方式解決發(fā)熱問題,除了內(nèi)部機(jī)身設(shè)計(jì)已無多余的地方放置均熱板,更主要的蘋果選擇了提升芯片的能耗比來解決問題。

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未來蘋果也把VC均熱板整到手機(jī)上,那有沒有可能10年后同學(xué)們依然用著15 Promax繼續(xù)“肝”,這對消費(fèi)者來說是一個(gè)不錯(cuò)的產(chǎn)品,但是對于蘋果來說可不是一個(gè)好產(chǎn)品,就像大家經(jīng)常調(diào)侃的庫克擠牙膏式的迭代產(chǎn)品。所以也就是說手機(jī)內(nèi)部的散熱蘋果肯定是可以做的,還有也可以換換電芯(前段時(shí)間有披露蘋果未來可能采用可更換電池的方案),以及解決充電發(fā)熱的問題,都解決了以后還怎么擠牙膏?懂的都懂,點(diǎn)到為止!


下面我們選取了近年來的iPhone旗艦機(jī)型進(jìn)行散熱解決方案的參考:

(1)iPhone11promax

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紅色箭頭所指的就是石墨片主要覆蓋在屏幕與機(jī)身背部,該款機(jī)型采用石墨+導(dǎo)熱硅脂的解決方案


(2)iPhone13promax和iPhone14promax


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萬變不離其宗的石墨,相比與13的旗艦機(jī)在14在主板位置上多貼了一塊。與13不同的是剛才提到的14在屏幕與主板中間加一個(gè)“鋁制擋板”,這塊鋁板和機(jī)身中框一體成型,預(yù)計(jì)能起到導(dǎo)熱的效果。


(4)iPhone15promax

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該款旗艦機(jī)僅在背板玻璃上做了一層石墨散熱層,即便是這薄薄的一層石墨散熱。此外采用了鈦金屬中框,重點(diǎn)!是鈦金屬有助于散熱!所以15pm表面溫度要比之前的旗艦系列高

03

iPhone 16 散熱改進(jìn)

終于、終于在即將發(fā)布的 iPhone 16 系列可能會(huì)在散熱方面帶來顯著提升。最新消息顯示,今年秋季推出的 iPhone 16 系列將在機(jī)身內(nèi)部配備更大的石墨片,以解決潛在的發(fā)熱問題。這一消息也證實(shí)了去年底的爆料。知名爆料者 Kosutami 透露,蘋果計(jì)劃在 iPhone 16 系列上引入全新的散熱系統(tǒng),以減少手機(jī)過熱的情況。


除此之外,蘋果將在 iPhone 16 系列中引入石墨烯散熱系統(tǒng)。石墨烯以其超高的導(dǎo)熱系數(shù)著稱,遠(yuǎn)超目前 iPhone 上使用的銅材料。這一升級(jí)將大幅提升手機(jī)的散熱效率,讓你在高強(qiáng)度使用時(shí)依然能夠保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。


“黑金”曲折的誕生史


其次,蘋果計(jì)劃在 iPhone 16 Pro 和 Pro Max 機(jī)型上使用金屬電池外殼,進(jìn)一步減少發(fā)熱。此前,蘋果已經(jīng)在 Apple Watch 上成功應(yīng)用了這一設(shè)計(jì),證明其在 iPhone 上同樣可行。


因此,今年的 iPhone 16 系列由于采用了先進(jìn)的散熱系統(tǒng)和全新的電池外殼,在散熱表現(xiàn)上將有顯著提升。當(dāng)然,具體效果如何,還需要等到實(shí)機(jī)發(fā)布后才能驗(yàn)證。iPhone 16 系列的新散熱設(shè)計(jì)不僅意味著更高效的散熱,還預(yù)示著更持久的性能表現(xiàn)。非常期待今年秋季的新款 iPhone帶來最新的散熱解決方案。

毫米波技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,包括但不限于雷達(dá)、通信、室內(nèi)基站、智慧城市、室外基站等。這些應(yīng)用得益于毫米波的高頻譜效率和短波長特性,使得毫米波能夠在諸多新領(lǐng)域提供高性能的服務(wù)。

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