评论:关于手机散热的一点儿个人看法

品玉 · 2013-07-04 22:30:34 ·安卓

昨天看到宣传华为海思K3V3突破了CPU散热的瓶颈,仔细看了下面的评论,大家争论很激烈,出于对散热技术的理解,我谈下个人的感受。

    昨天看到宣传华为海思K3V3突破了CPU散热的瓶颈,仔细看了下面的评论,大家争论很激烈,出于对散热技术的理解,我谈下个人的感受。最近一段时间,对于手机CPU的散热出现了两种新的解决方案。我认为这两种解决方案也许会引领以后的手机散热技术,至少给出了一些新的解决思路。
 
    首先要明确一个前提:手机的散热量由芯片和电池焦耳热产生,最终耗散的空气中,因为气温无法人为决定,为保证芯片和电池的温度在许用范围内,其散热基本思路有两种:(1)、降低手机散热过程中的热阻;(2)、减少手机的发热量或者散热量。如使用制程较小的芯片或者设计低功耗的芯片可以降低手机发热量,不过这是芯片设计和生产人员的责任,在此不做叙述。
 

 
    第一种新的散热方案是NEC公司采用的微型热管方案。可以参考NEC的新闻(http://www.cnbeta.com/articles/237687.htm),这种散热方案使用扁平热管,具有热量扩散能力,减小散热面的热流密度,降低芯片散热路径的热阻,这种方案来源于电脑和笔记本的散热技术。
 
    热管最初被ibm从航天热控领域带入了thinkpad的散热,随着热管成本的降低被其他品牌的笔记本、台式机散热逐渐采用。在实现了热管微型化之后就可以用于智能手机散热。另外根据新闻介绍,NEC的手机内部使用了碳纤维导热纸,这也是降低传热热阻的一种方式。
 
    根据其新闻报导,使用热管的NEC手机却没有使用金属外壳,这与目前苹果、华为、联想、HTC推出的旗舰手机使用金属材料作为外壳的趋势不同,除去金属本身的质感外,我认为散热也是一项重要的考虑因素,尤其是使用铝合金的iphone5。Nec使用塑料可能的原因为热管的使用已经可以满足散热需求,因此外壳材料就选择易于加工和成本较低的塑料材料。
 
    第二种方案是最近爆出的华为K3V3搭配使用充电芯片将CPU的热量转化为电能的技术方案,根据其介绍这种方案一方面降低了CPU的散热量,另一方面可以利用转化来的电能提高手机的待机时间。(新闻参考:http://www.cnbeta.com/articles/243346.htm)
 
    区别于以往的技术方案,华为的散热方案新颖性在于使用了热能转化技术。由于我本人较多接触降低耗散过程中热阻的传统散热技术,因此对于热能转化为电能所使用的热磁材料,我不大懂,因此不再班门弄斧,只是从散热路径角度说下自己的看法。
 
    理想状况下,假定CPU产生的热量全部传递给充电芯片,仅有15%的热电转换效率,如果手机的散热能力一般,剩余85%的热量无法完全通过手机耗散到空气中,最终还会导致CPU或者手机温度升高,只是CPU的温升速率会变慢。
 
    另外就是手机厚度方面的限制,因为只有将充电板直接覆盖在CPU表面才能够保证实现接近理想状况的最优传热,但是这会影响目前厂商对厚度极致的追求。
 
    因此在我看来,在目前的15%热电转换效率下,充电芯片可以作为传统散热技术的一种重要补充,华为不可能指望充电芯片搞定下一代手机CPU的散热,仍旧会把旗舰手机散热设计的重心放在传统散热技术上。如考虑nec的方案,使用微型热管作为手机的散热手段。
 
    但是充电芯片很有可能作为下一代华为旗舰手机营销过程中的一大宣传亮点,当然更重要的意义在于CPU和充电芯片的搭配使用,在理想状况下,CPU发热量的15%转化为电能,相当于将CPU的功耗降低了15%,也许这就是他们宣传过程中所述的克服“瓶颈”。
 
    以上两种散热方案是最近一段时间出现的实物化技术方案亮点,当然上述的这些两种散热手段,可以推广到平板电脑中使用。不过我还想再提一下潜在的解决思路。
 
    这是GE研制的微型静音风扇,参考新闻:http://www.cnbeta.com/articles/217810.htm,在GE的新闻稿上就提出这种风扇可以用于平板电脑和超极本的散热,但是如果克服两个劣势,1)、降低电能的消耗,在目前手机锂电池的容量密度情况下,使用风扇会降低待机时间;2)、手机厚度上的限制,因为目前GE的产品厚度为4mm。不过不知道未来是不是会出现采用超薄风扇的手机,这样上海38℃的高温就可以拿着手机吹了,我很期待这种薄度极致的风扇!
 
    对于其它新闻稿中的解决思路,如泵驱动的水冷散热,我认为目前一段时间这种方式不存在任何可操作性。
 
    上述是我针对目前手机散热技术的一些看法,在我看来,NEC的方案肯定会像笔记本使用热管一样逐渐普及起来,被其它手机厂商模仿使用。另外尽管我指出对华为充电芯片方案的一丝担忧,但是我很佩服这种将能量转化思路的用于手机散热技术方案。
 
    如果说NEC的方案在于寻找一种极致化低热阻材料用于手机散热,而华为的方案就为手机散热技术提供了一种新的领域,我期待这种实物芯片的出现,这样也许等到手机没电的时候,用火烤一下就可以有电用了。也许会出现加热型的充电器了。
 
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