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智能手机发热问题面临挑战,如何解决?

向欣电子 2024-08-08 08:10 次阅读

消费电子产品向高功率、高集成、轻薄化和智能化迈进。由于集成度、功率密度和组装密度等指标持续上升,5G时代电子器件在性能不断提升的同时,工作功耗和发热量急速升高。据统计,电子器件因热集中引起的材料失效占总失效率的65-80%。

智能手机发热的问题越来越严重,手机发烫、卡顿和死机时有发生,严重时甚至会导致主板烧坏乃至爆炸。智能手机功耗主要来源于功率放大器、应用处理器、屏幕和背光、信号收发器和基带处理器。随着消费电子产品的芯片元器件体积不断缩小,功率密度快速增加,智能手机的散热问题也面临更大的挑战。

热量来源

① 芯片功耗:性能更高,四核、八核成为主流,集成NPU以满足日益增长的AI计算需求;

② 屏幕显示:柔性显示、全屏普及,2K/4K屏占领高端市场,高背光加大散热压力;

射频器件:射频前端支持的频段数量大幅增加,数据传输速度快,发热量高;

④ 电池充电:内置更多无线功能,例如NFC、GPS、蓝牙无线充电,充电过程中热量集中;

⑤ 机身设计:材质逐渐向陶瓷和聚合物转变,,加上机身越来越薄、封装密度越来越高,散热效能差。

苹果一年一度的发布会在即,关于苹果16的配置网上也有相关的披露信息,包括苹果的下一代产品是否进军折叠产品,全球的果粉对此次发布会抱有非常的期待。在发布会之际,小编提前带大家看看此次的iPhone 16的散热方面有做哪些调整?

如果你是iPhone系列机型的用户,你可能会注意到在高负载使用或者玩游戏时,手机会变得非常烫手。这种发热不仅让手感不适,还会导致屏幕亮度降低、游戏卡顿,影响整体体验。为什么会这样呢?首先,近年来的全面屏iPhone采用了双层主板设计,这在一定程度上增加了发热。双层主板把芯片夹在中间,导致芯片极易积热,发热降频成家常便饭。


再者,苹果在iPhone的散热设计上一直不够用心。虽然屏幕上有散热膜,主板上也贴了导热材料,但除此之外并没有其他额外的散热材料,更没有使用VC均热板所以导致iPhone特别容易发热。


新款iPhone 15系列在刚上市时就爆出了严重的发热问题,这个问题导致了大家给该款手机挂上“火龙果”称号,最后苹果不得不通过软件更新来解决。然而,这次更新只是修复了异常发热的问题,日常使用中,由于硬件设计和内部构造的原因,手机在该发热的时候依然会发热,特别是在炎热的夏天,情况更为明显。

01

手机的热管理系统为什么如此重要

手机的散热系统非常重要,因为它直接关系到你的使用体验和设备的寿命。当你在玩游戏、看高清视频或运行多个应用时,手机内部的处理器和其他组件会产生大量热量。如果这些热量不能及时散发出去,手机不仅会变得很烫,还会导致性能下降,出现卡顿、屏幕亮度降低,甚至可能死机。

有效的散热系统可以迅速将这些热量排出,保持手机的冷却,从而确保设备的流畅运行。特别是在高温环境下,良好的散热设计能避免手机过热保护机制频繁启动,防止手机性能被大幅削弱。


此外,过热不仅影响当下的使用体验,还会对手机的硬件产生长期的负面影响。高温会加速电池老化,导致续航能力下降,甚至可能引发硬件故障。因此,一个高效的散热系统不仅能保证你在各种情况下都能享受流畅的使用体验,还能延长手机的使用寿命,提高整体的可靠性和稳定性。


总之,一个出色的散热系统是手机性能的坚实后盾,它能让你无论是打游戏、刷视频,还是多任务处理,都能畅快无阻,同时也能保护你的投资,让手机陪伴你更长时间。


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目前在智能手机、平板电脑等无主动散热的设备中,多使用石墨系材料/均热板+硅脂/硅胶片的组合。目前大部分的主流安卓智能手机和平板中使用均热板作为散热元件,均热板和芯片元件中的空隙用硅脂填充。苹果公司的手机和平板产品由于软硬件构架适配性较高,产品仍旧使用合成石膜+硅脂作为芯片外导热结构,尚未使用均热板。汇总了一些国内不同品牌手机的散热方案供大家参考对比。


品牌机型
散热方案
华为Mate 60pro均温板+氧化石墨烯膜
Mate 30pro
石墨+石墨烯+均温板
Mate 20X石墨烯+均温板
小米

小米MIXFlip

均温板+石墨烯膜
小米14
环形冷泵散热系统
小米10
均温板+石墨烯+石墨片+铜箔+导热凝胶
MIX3
相变导热
中兴Axon 10pro相变导热+热管+导热硅胶+铜箔
ViVOAPEX
均热板+石墨片
OPPO
Reno3 pro
热管+石墨片+铜箔+导热凝胶

02

往年 iPhone 产品的散热方案

提到这小编属实不知道该写点什么,苹果公司多年来在手机的散热上一直没有非常大的优化和改进,一直采用石墨片/导热硅脂的解决方案,甚至在苹果14机型上宣称散热优化把石墨片直接干掉,就连石墨片也不给了。有拆机博主的拆解发现iPhone 14所谓的“散热优化”,只是屏幕与主板中间加一个“铝制挡板”。这块铝板的面积非常大,并且和机身中框一体成型,预计能起到导热的效果。


相反对比与国内的企业在手机散热的解决方案上已经玩到百花齐放,有液冷散热系统、内置风扇、热管等等新方式。那么问题来了苹果真的不愿意花大精力搞手机的散热吗?作为全球市值最高的企业之一,开发手机的散热解决方案并不是什么太难的问题吧?

其实很显然不是真实的情况不是这样的。就以各大手机厂商的铁杆用户来说,苹果的应该是目前最多的了,即便是发布了很多年的iPhone 8估计到现在2024年都有同学再用吧,虽说比不上现在的手机那么流畅,但是换块新电池日常使用起来倒也没毛病,毕竟苹果的iOS系统效率和流畅度还是很不错的。

其实这么多年来苹果的设计风格就是简单、整洁和高效,例如手机的内部结构设计十分紧凑,与其简洁的内部设计原则相结合,使iPhone的内部存在的都是“必要”的组件(苹果认为的必要),且放置结构简洁有序。按照现在的设计方案即使做了散热方案,真实的使用表现可能不会太好,因为当下机身没有太多冗余空间。如果要彻底解决这个问题可能需要重新设计内部零件增大机身尺寸留出一定的空间,那么这将会是一笔巨大的开销。据消息透露,为了在iPhone 16 Pro上用上5倍长焦镜头,苹果正考虑增加机身尺寸,或许可以期待16的散热表现。


此外,众所周知苹果的硬件在手机领域一直领先于安卓,以A15与新一代骁龙8Gen1为例,测试结果显示,就CPU性能而言苹果的A15仍然是智能手机芯片的天花板,而隔代产品A14仍然吊打高通骁龙8 Gen 1。散热对一台手机来显然很重要,但iPhone现在不需要通过堆叠热管理材料的方式解决发热问题,除了内部机身设计已无多余的地方放置均热板,更主要的苹果选择了提升芯片的能耗比来解决问题。

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未来苹果也把VC均热板整到手机上,那有没有可能10年后同学们依然用着15 Promax继续“肝”,这对消费者来说是一个不错的产品,但是对于苹果来说可不是一个好产品,就像大家经常调侃的库克挤牙膏式的迭代产品。所以也就是说手机内部的散热苹果肯定是可以做的,还有也可以换换电芯(前段时间有披露苹果未来可能采用可更换电池的方案),以及解决充电发热的问题,都解决了以后还怎么挤牙膏?懂的都懂,点到为止!


下面我们选取了近年来的iPhone旗舰机型进行散热解决方案的参考:

(1)iPhone11promax

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红色箭头所指的就是石墨片主要覆盖在屏幕与机身背部,该款机型采用石墨+导热硅脂的解决方案


(2)iPhone13promax和iPhone14promax


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万变不离其宗的石墨,相比与13的旗舰机在14在主板位置上多贴了一块。与13不同的是刚才提到的14在屏幕与主板中间加一个“铝制挡板”,这块铝板和机身中框一体成型,预计能起到导热的效果。


(4)iPhone15promax

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该款旗舰机仅在背板玻璃上做了一层石墨散热层,即便是这薄薄的一层石墨散热。此外采用了钛金属中框,重点!是钛金属有助于散热!所以15pm表面温度要比之前的旗舰系列高

03

iPhone 16 散热改进

终于、终于在即将发布的 iPhone 16 系列可能会在散热方面带来显著提升。最新消息显示,今年秋季推出的 iPhone 16 系列将在机身内部配备更大的石墨片,以解决潜在的发热问题。这一消息也证实了去年底的爆料。知名爆料者 Kosutami 透露,苹果计划在 iPhone 16 系列上引入全新的散热系统,以减少手机过热的情况。


除此之外,苹果将在 iPhone 16 系列中引入石墨烯散热系统。石墨烯以其超高的导热系数著称,远超目前 iPhone 上使用的铜材料。这一升级将大幅提升手机的散热效率,让你在高强度使用时依然能够保持最佳的运行状态。


“黑金”曲折的诞生史


其次,苹果计划在 iPhone 16 Pro 和 Pro Max 机型上使用金属电池外壳,进一步减少发热此前,苹果已经在 Apple Watch 上成功应用了这一设计,证明其在 iPhone 上同样可行。


因此,今年的 iPhone 16 系列由于采用了先进的散热系统和全新的电池外壳,在散热表现上将有显著提升。当然,具体效果如何,还需要等到实机发布后才能验证。iPhone 16 系列的新散热设计不仅意味着更高效的散热,还预示着更持久的性能表现。非常期待今年秋季的新款 iPhone带来最新的散热解决方案。

毫米波技术具有广泛的应用领域,包括但不限于雷达、通信、室内基站、智慧城市、室外基站等。这些应用得益于毫米波的高频谱效率和短波长特性,使得毫米波能够在诸多新领域提供高性能的服务。

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