從3G時代開始,由於能耗的增大,通信技術的迭代,手機散熱逐漸讓各手機廠家開始重視。沒有出色的散熱表現,就無法保證性能的持續、穩定輸出。尤其對於遊戲場景來說,高效散熱尤其重要。
手機散熱系統為什麼變得越來越重要
首先,手機處理器的性能每年直線飆升。手機性能提升的同時,也不可避免的帶來了手機發熱問題。其次,5G手機需要增加更多的天線接收信號,同時高速網絡的數據傳輸也讓手機的發熱隨之增加。
另一方面,現在手機使用的主流材質都為玻璃,玻璃的散熱速度較金屬材質明顯更慢。而且旗艦手機內部元器件堆疊越來越緊湊 ,像手機屏幕、後置影像系統和手機電池等,這些都對手機的散熱能力提出了更高的要求。
從各方面分析,手機搭載散熱系統是大部分5G旗艦的剛需,這也是手機行業的趨勢走向。
手機散熱老問題,5G帶來新挑戰
中高端智能手機呈現集成化趨勢。更高的計算頻率和性能,四核、八核成為主流,額外增加NPU增強AI能力;更大更清晰的屏幕,2K/全面屏滲透率提升;柔性屏,可彎曲可摺疊;更多內置無線設備,如雙WiFi/低頻藍牙/無線充電等。一方面功能配置和性能提升帶來能耗增大,另一方面輕薄化要求壓縮了手機內部散熱空間。
5G計算量增大,散熱需求突出。手機中主要熱源為SoC、屏幕、攝像頭、以及充電狀態下的電池,另外射頻前端在持續數據傳輸過程中亦會有間斷性發熱現象。SoC中算力的持續提升是確定性趨勢,疊加5G信息處理和數據計算工作量大幅增加,SoC仍舊是最主要的發熱源。當前4G手機平均功耗在4~5W,5G芯片的峰值耗電量是4G芯片的2.5倍,5G手機平均功耗預計相比4G有30%左右提升,散熱需求相比4G更加突出。
手機散熱進入景氣週期,市場空間有望翻倍。目前手機端主要散熱技術包括導熱界面材料、導熱片、熱管/均熱板三類,其中導熱片是4G手機主流方案,在4G高性能手機上出現導熱片+熱管/均熱板的組合方案。2019年全球手機散熱市場規模約83億元,未來5G手機佔比不斷提升,採用多種散熱方案,合計市場規模在2025年有望接近209億元,CAGR16.6%。其中據業內相關人士預測:
(1)早期5G手機終端從高端向下滲透,疊加芯片發熱量較大,“散熱片+均熱板”有望成為主要散熱方案;
(2)中期隨著5G終端向入門機滲透及5G SoC成熟,“散熱片+熱管”有望成為佔比最高的散熱方案;
(3)僅使用“散熱片”方案的4G+5G終端總量逐漸減少。
當前主流手機散熱技術有哪些方法
1、液冷散熱
手機液冷散熱依賴的是一種叫做熱管的元件,本質上是含有液體的中空閉合管道,液體在管路的蒸發段蒸發吸熱,成為氣體,到管路的冷凝段冷凝成液體放熱。電腦端的液冷散熱中的冷卻液常用材料是水,手機端要求較PC端更高,常用油質材料作為冷卻液。
液冷散熱的優點在於使用壽命長和設置靈活,液冷散熱可以放在手機內部任何需要散熱的位置,同時因為技術相對成熟,成本也比較小一些。
2、石墨烯散熱
石墨烯是一種從石墨材料中經過化學反應所得到的材料,享有“黑金”等美譽。石墨烯材質擁有耐高溫、良好的導熱性、化學穩定性等,目前是性價比最高的手機散熱材料。
石墨烯的特性讓它具有天生的散熱能力,其散熱係數是銅的2~5倍,但密度卻只有銅的1/10~1/4,質量上更輕,同時石墨烯易於加工,可根據需要定製形狀大小,可塑性好,其他方面,它還有屏蔽電磁波等優點。
3、VC均熱板散熱
VC均熱板散熱又稱真空腔均熱板散熱技術,是一個內百壁具有微細結構的真空腔體,通常由銅製成。當熱量由熱源傳導至VC腔體時,腔體裡的冷卻液受熱後開始產生氣化現象,液體氣化吸熱,凝結後的冷卻液會藉由微結構的毛細管道(整個循環的驅動力是毛細力)再回到蒸內發熱源處,此過程可以不斷反覆進行。
VC均熱板是目前最新的第三代散熱技術,可以被看作銅管液冷的升級技術,兩者雖然都是氣液相變的原理,不同的是熱管只有單一方向的有效導熱能力,而VC均熱板升級到整個面,可以更快的將熱量從四面八方帶走。
均熱板會隨不同元器件尺寸的大小而有不同的設計,製作工藝相較複雜,製作成本較高,常用於需要控制體積且需快速散熱的旗艦手機產品。
總之,喜歡玩遊戲的朋友,可以說手機散熱系統必不可少,特別是進入5G時代,旗艦手機搭載散熱體系已經成為剛需,畢竟手機散熱能力的強弱,會直接影響到用戶體驗。