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长姿势了! 手机上的CPU散热器竟长这样

发布时间:2020-05-31 23:26

  学过物理的朋友都知道,任何通电的东西都有电阻,除非是超导材料,有电流通过就要在电阻上产生热量(W=I^2*R)。当电流通过连接CPU里面的原件时就会产生的热量。如果温度没有进行有效控制,就有可能导致CPU损坏。台式机由于空间大,散热方式选择余地也很多,比如一体式水冷散热器,风冷散热器等等。。。而手机因为体积比较小,CPU发热量也很大,工程师们是怎么解决这个问题的呢?下面我们来看一下手机上的CPU散热器长什么样。

  早在2011年小米发布会上,雷军介绍说:由于小米手机使用了双核1.5G处理器和大屏幕,散热问题十分关键。采用石墨散热膜后,用户在使用过程中将几乎不会体会到手机发烫的困扰。石墨散热膜一词由此为众人所知。但石墨散热并不是什么新鲜东西,很多手机在小米手机之前就已经使用石墨散热了,只有雷军善于炒作罢了。

  石墨是一种良好的导热材料,导热性超过钢、铁、铅等多种金属材料。该散热方式的散热原理实际上是利用了石墨具有独特的晶粒取向,它沿两个方向均匀导热,同时延展性又强,可以贴附在手机内部的电路板上面,既可以阻隔元器件之间的接触,也起到一定的抗震作用。

  石墨版水平方向导热系数1200,大约是铝的6倍,铜的3倍。厚度方向就差多了,只有个位数。方向性很显著。材料越厚导热系数越差,1mm厚的就只有几百了。导热系数虽然很高,但是材料比较薄,截面积小,所能承载的热流也有限。

  由于导热性能高,它可以很快将处理器发出的热量传递至大面积石墨膜的各个位置进行热量扩散,从而间接起到了散热作用。单说,就是使得温度均匀化了,比如原来一块金属板上的几个点温度是70/60/50,加上石墨以后可能变成60/60/60。石墨散热是目前手机采用的主流散热方式。

  起初智能手机刚流行时,受限于芯片功率和PCB的工艺问题,手机壳内部的空闲体积还是很大的,利用石墨片导热基本也能满足手机散热的需求。而随着机身变得更加轻薄以及金属框架的加入,手机内的可供空气流通的空间越来越小,单纯使用石墨片就有点不够用了,散热方式需要进一步改进才能满足芯片在低温环境中平稳运行。

  苹果在采用了金属外壳的iPhone中使用了一种金属背板散热的技术,它在使用石墨散热膜的基础上,在金属外壳的内部也设计了一层金属导热板,它可以将石墨导出的热量直接通过这层金属导热板传递至金属机身的各个角落,这样一来密闭空间中的热量便能迅速扩散并消失,握持时人也不会感受到太多的热量存在。

  接着是导热凝胶散热,关于这种方式,大家应该也是比较熟悉的,其实和电脑的处理器和散热器中间的那种硅脂层是一个原理,其作用是让处理器散发的热量能够更快的传递到散热器上从而散发出去。6up亚洲版AS

  同理,这样的技术也可应用在手机处理器当中,此前一些手机的处理器上便采用了类似于硅脂的导热凝胶散热剂,这样做比只贴有石墨散热膜的效果更好,热传导会更加迅速。

  最后说一下比较少见的热管散热,大约二年前,索尼当时的旗舰XperiaZ2用上低调的用上了高级热管散热。所谓热管技术,就是将一个充满液体的导热铜管顶点覆盖在手机处理器上,处理器运算产生热量时,热管中的液体就吸收热量气化,这些气体会通过热管到达手机顶端的散热区域降温凝结后再次回到处理器部分,周而复始从而进行有效散热。在手机行业,也可以称之为水冷散热。

  该技术其实并不是首次在手机中出现,2013年5月,日本智能手机厂商NEC就发布了世界上第一款采用热管散热技术的手机NECN-06E。NEC在N-06E内部封装了一条充满纯水的热管,长约10厘米,热管和处于主板平行位置的石墨散热片充分结合,迅速将处理器产生的热量传导至聚碳酸酯外壳上。

  小结:笔者总结了常见的几种手机散热方式,基本都是被动散热,散热效果一般。如果你使用的是苹果iPhone7或者三星S7E等防水手机,可以试试放水里降降温,散热效果肯定一级棒!当然,你要真的把手机扔水里导致手机损坏笔者概不负责!