本文为「人民数字 TMT 与品玩联合出品」,作者建国,爱范儿经授权发布。
大家都在说「让科技有温度」,可是科技本身其实挺有温度的。
请闭上眼,把注意力集中到手上。
……
感受到科技的温度了吗?
夏季过半,我已经见过许多手机用户抱怨手机发烫严重,有的会出现手机频繁卡顿现象。iPhone 用户还能自我调侃「一定是库克按下了办公桌上那颗神秘按钮」,而Android 用户只能望着发烧的手机,一脸愁容,接着发出灵魂提问:「手机这么烫,会爆炸吗?」
iPhone 11
当然不会。

是什么导致发烫?

究其手机发烫原因,气温首当其冲。
夏天的平均气温比冬天高,手机发烫的温度基础便向上提了好几档,此时的手机比冬天更烫手,是无可避免的。尤其是当你在烈日下一边走一边看手机时,屏幕的升温更为明显。不信你现在去太阳下走两步——还是算了吧。
不过气温只是基础,要是你不用手机,它原本不会发烫。根本原因还是手机在运行的过程中产生的热能。
这里要提到两个事,第一是手机性能在连年提升,第二是手机散热系统虽在同步升级,但只能说勉强跟得上前者的脚步。
过去 10 年,行业的发展让智能手机性能可媲美桌面级电脑的水准,所用芯片从 90nm 突破至 7nm,算力也因此成倍增长。如今 iPhone 11 内部搭载的 A13 仿生芯片便是最强代表之一,其CPU 每秒可做超过 1 万亿次运算,如此高强度的处理能力会在短时间内产生大量热能,更不用说正常运行的手机同时还会调用其它模块一起工作。
比如你打游戏的时候,对电池、CPU、GPU、天线模块和屏幕等等部件提出了更高的要求,它们在短时间内在产生大量热能。或许你体验不明显,但屏幕表面的温度实际上也在提高,毕竟现在的屏幕素质相比以前提高了数倍,仅亮度就是曾经的产品无法比拟的,因此屏幕的能耗占据了手机电池的 80% 左右。
华为 Mate30 系列发布会
又如你打开相机,开始拍摄 4K 60fps 的视频,或者录制一个 AR 小视频,一两分钟之后你就会明显感觉到手机的某一个部位迅速升温。
刚刚说的是一个普遍的发热情况,不过若将越来越热的 5G 因素考虑进去,手机散热面临的挑战就更大了。
5G 手机的芯片算力相比 4G 芯片至少高 5 倍,功耗高约 2.5 倍,因此功率和电源功率会比 4G 手机更高,同时 5G 手机的天线模块数量增加,不断搜索还未覆盖完全的 5G 信号也会造成功耗增加,从而产生更多热能。反过去看,手机内部空间不断在被添加的零部件挤压,散热空间进一步压缩。
由此来看,手机发热量增加是一件必然的事情,我们要做的是想办法提升散热效率。

有哪些散热方案?

毫无疑问,智能手机的发展在反向促进手机散热技术的前进。
一般来说,手机散热可以分为主动和被动两种方式。主动散热就很明显了,常见的有风扇和液冷的方式。黑鲨手机曾不止推出一款手机散热背夹,其中有一个名叫「黑鲨冰封散热背夹 Pro」的产品外形神似风扇,利用半导体制冷材料,以珀尔帖效应为设计原型,用风扇辅助散热,据称与背夹相贴的手机背面中心区域温度最高可降低 28℃。其实类似的产品在市场上还有很多,用关键词搜就能搜得出来,其中不乏有真·水冷散热器,PC 玩家一定不会陌生。
不过这类「主动散热」通常需要单独供能,使用不方便,仅能起到辅助作用。真要一直散热,还得看手机本身的设计。由于手机体积限制,一般都采用的被动散热方式。
所谓被动散热,即是手机内部的散热系统。传统的手机散热采用了石墨片作为散热方案,石墨本身有着良好的导热性能,并且可塑性强,可以根据不同产品的需要制作成不同的形状,以满足散热需求。4G 时代,石墨片是最常见的散热方案。
到5G 时代,手机散热系统进一步升级,除了石墨片,VC 均热板,液冷管等方式都加入到了手机当中。VC 均热板(Vapor Chambers)是平面热管,它可以双向散热,其内部充满了冷却液,是吸收热量的主要物质,受热蒸发之后经冷凝器液化再次返回来传递热量。
来自西南证券《5G 手机散热件行业分析》
听不懂没关系,你只要知道它是目前除石墨片之外,最受手机宠爱的散热方式之一就行了。
因此我们可以看到在大量的 5G 智能手机里都采用了多层石墨片+均热板,或者液冷铜管的散热方式。在 红魔 5G 这样的高性能游戏手机上,还加入了内置风扇和液冷散热的方案。而华为则专门有自己的热实验室,钻研与热量相关的技术,在那里,PingWest 品玩见到过各式各样的散热器与散热材料。
红魔 5G 内部构造
相比较 Android 阵营在散热方案上争奇斗艳,iPhone 在这方面显得有些滞后。iPhone 11 系列手机发热严重备受用户诟病,即便是在秋天和冬天也会比其它 Android 手机更容易发烫,多家手机拆解机构拆开 iPhone 11 后发现,虽然 iPhone 内部构造、走线极为整洁,但缺少足够的散热设置,并且由于自从 iPhone X 开始苹果便使用了双层主板设计,将CPU 夹在中间,并且没有用石墨片帮助散热,发热自然就上去了。这让 iPhone 用户苦不堪言。

手机如何自保?

手机发热给使用带来最直接的影响就是卡顿,这是由于在过热情况下,手机本身有自我调节机制,自动降低处理器频率,控制主要发热源,从而不再让温度升高。
如果温度实在过高,很多手机就会直接进入宕机状态。例如 iPhone 的自我保护机制,屏幕上会出现「请等 iPhone 冷却后再使用」的字样,此时的 iPhone 啥事儿也做不了。又如 OPPO 手机在温度过高的时候,同样会提醒用户「温度过高无法充电」,你只需要静待它降温即可。
现在夏天到了,手机发热是十分常见的事情,因此避免一些容易使得手机升温的使用场景。太阳光直射屏幕,边玩边充电,长时间拍摄高质量视频(通常在户外),两台手机搬家时离得过近等等情况都会导致手机迅速升温。
只要你尽量避免这些类似的场景,手机发烫并不是那么可怕的事情。毕竟谁也不希望自己在玩王者荣耀的时候,本来是王者水平,却因为发热卡顿,秀出了青铜操作,最后输掉比赛。