有效根治手機散熱問題,華為Mate20 X搭載石墨烯散熱技術

華為Mate20系列中的Mate20 X是一款性能強悍的手機,基於目前最先進的7nm製程的麒麟980處理器功耗比較低,這對高性能手機來說,更有利於散熱。

同時,為了有效根治手機太熱影響性能發揮的問題,華為Mate 20 X採用了石墨烯膜+VC液冷散熱的結構設計,其中石墨烯散熱技術的到來讓人眼前一亮。

有效根治手機散熱問題,華為Mate20 X搭載石墨烯散熱技術

提到石墨烯,這個產物其實各位並不陌生,早在2004年時石墨烯結構就被發現,2010年時獲得了諾貝爾獎,2015年時這種新型材料的各項特性引起了華為的注意和興趣,從而便與行業內頂級的石墨烯研究機構開展合作,而且得益於華為2012材料實驗室的提前技術儲備,使得這一技術僅用了三年時間就能從科學成果落地至商用產品上。

不過在石墨烯散熱結構的研發期間,華為也是遇到了不少問題難題。僅塗布工藝,前後用一年多時間消耗十幾噸石墨烯原材料,才實現納米材料均勻塗布,燒出高導熱的石墨烯膜。但是初期良品率不到10%,要想實現量產良品率必須要達到85%以上。花了四年時間才在Mate 20 X上首秀。

塗布是傳統石墨膜沒有而是石墨烯特有的全新工藝, 設備全部重新購入調試。 花了一年多的時間才實現納米級的材料均勻塗布燒製出高導熱的石墨烯膜。 石墨烯膜擁有非常出色的柔性,因此在早期的切割良率上不足10%,而作為短時間出貨就能達到百萬級別的手機產品,這一良率顯然不能滿足商用。通過華為多類型專家駐廠與合作伙伴的聯合攻關, 才實現了石墨烯膜生產良率達到了85%以上。

有效根治手機散熱問題,華為Mate20 X搭載石墨烯散熱技術

在提到散熱方案的時候,華為研究人員表示VC液冷加石墨烯膜的散熱結構靈感來源於奔跑的獵豹,獵豹的高爆發動力就相當於華為Mate 20 X內部超強性能的麒麟980處理器,

獵豹在奔跑時會製造大量熱量,但是由於獵豹身上都沒有汗腺也就沒有出汗散熱系統,導致體溫達到危險的41度,唯一的解決方式就是停下來休息。所以這種"爆發力"也只能持續2-3分鐘。於是內部成立了一個小團隊,打造一款可以"長跑"的獵豹。他們把麒麟980處理器比做獵豹的心臟,但要改造這枚心臟,讓它更強健的同時擁有更低的功耗,同時達到手機散熱要求。

傳統的散熱方案,本身在CPU上是沒有任何散熱的,利用手機外的鋁合金架構把熱散出去,要想把散熱做更好,貼石墨片再加一些膠水做成複合石墨片效果也許會更加理想。但要想使用在Mate 20 X身上,這套傳統方案顯然是行不通的。

所以在這款Mate 20 X身上拿出了2012實驗室經過3年準備的方案。簡單來說,這套散熱體系在CPU上增加了真空腔均熱板技術(Vapor Chamber)建立第一道遊戲防線。

整體VC液冷均熱板貼在CPU系統上,熱量發出後,首先通過液冷技術把溫度降下去。

VC液冷可以把它看作是人的循環系統,人在長跑時將熱量通過汗腺發散,但像獵豹由於缺少汗腺,熱量散發不出去也就造成了爆發力強但續航不足。

在手機上VC均熱板可以做的很寬,覆蓋SoC,最後通過方案評估選擇VC,VC有上下蓋板,中間有一個毛細通道,抽真空,打水,一般的水100度可以沸騰,抽真空,不需要100度沸騰,到冷凝端相變,蒸汽變液體,比純銅導熱係數高20倍。

而第二道防線使用石墨烯膜替代傳統的石墨膜形成循環系統,兩道防線一攔截,把心臟系統進行循環,皮膚系統進行循環。

據悉,Mate 20 X當中的石墨烯膜由99%以上單層率的氧化石墨烯懸浮液做原材料加工而成,基本結構單元是石墨烯,非石墨微片。這種新材料新工藝,不用膠粘直接燒結出高導熱石墨烯片,具有高熱通量,完全突破了傳統高導熱石墨片的厚度限制。

新的架構搭建了兩道防線使Mate 20 X的遊戲體驗短時間峰值功耗做到了8瓦,而在常規將平均功耗控制在了3瓦,並且溫度始終保持穩定。

CPU部分,華為設計了VC液冷系統,這是華為Mate 20 X散熱系統的第一道防線,CPU在運行過程中會釋放出很多的熱量,而這些熱量散發出來後就會在CPU的VC冷卻液的冷卻下將溫度降下來。

而第二道防線就是前面所提到的厚石墨烯膜結構,這個高熱性能"皮膚",較傳統石墨膜均熱能力提升20%。並且因為這兩者都擁有超高的導熱係數,所以雙重散熱結構的加持就可以使華為Mate 20 X長時間運行也可以保持有一個清涼舒爽的機身溫度。

在提到石墨烯散熱的時候,華為研究人員表示VC液冷加石墨烯膜的散熱結構靈感來源於奔跑的獵豹,獵豹的高爆發動力就相當於華為Mate 20 X內部超強性能的麒麟980處理器,但是由於獵豹體表無汗腺所以無法維持長時間的衝刺奔跑,這裡的汗腺就相當於是手機的散熱結構,而華為所做的工作就是給華為Mate 20 X這頭獵豹裝上一顆散熱的翅膀。

有效根治手機散熱問題,華為Mate20 X搭載石墨烯散熱技術

有效根治手機散熱問題,華為Mate20 X搭載石墨烯散熱技術

從理論分析來看,華為Mate20 X處理器功耗較低,系統又優化較好,加之技術領先的石墨烯液冷散熱技術,理論上手機發熱會比較小,有利於長時間玩遊戲。

實際體驗過程彙總也是如此,有測試顯示連續玩《王者榮耀》一小時之後,CPU和電池的溫度和半小時相比幾乎沒有變化。這意味著,長時間玩遊戲,散熱上也會有不錯有了相當強悍的的表現。

有效根治手機散熱問題,華為Mate20 X搭載石墨烯散熱技術

所以,在手機散熱問題被有效根治之後,華為Mate20 X在遊戲性能方面的表現已經超過了很多主打遊戲功能的手機,新一年的遊戲神器又誕生了。


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