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從4G到5G,看手機散熱係統的發展

來源:http://www.longzeqiqiu.com/hydt/306.html發布時間:2022-02-19

隨著手機性能的不斷提升,續航和散熱(rè),一直是智能設備備受詬病的兩大槽點。而這一問題,正在隨著5G手機的登場,變得更加迫在眉睫。

▼手機散(sàn)熱(rè)重要性

一部(bù)4G手機芯片(piàn)功率約在3W上下,但到5G功率最高會來到11.4W。同時,5G手(shǒu)機電源功率會比4G手機多出7-8瓦,5G芯片的計算(suàn)能力則比現有4G芯片高5倍以上,而無線充電(diàn)對信號傳輸的要求更高(gāo)。

這一切,都對手機的散熱能力提出了嚴(yán)峻的考驗。

更(gèng)不用說隨著AI技術和AR應用增加,手機運算速度及數據處(chù)理能(néng)力持續(xù)提升,更會讓手機發熱量提升一(yī)個(gè)等級。

因此,整機(jī)功耗的增(zēng)加,再加(jiā)上手機內部空間越來越擁擠,都會讓散熱成為手機設計的難點(diǎn)及關鍵。

▼ 多種因素影響使(shǐ)得 5G 手機散熱需求大幅增加


 

在4G時代,石墨片由於其出色的導熱(rè)性(xìng),被作(zuò)為手機電路板散(sàn)熱的不二之選。蘋(píng)果、OPPO、小米等(děng)廠(chǎng)商,都在其智能手機產品(pǐn)中,使用石墨作為散熱(rè)方案。

▼ 石墨散熱下遊應用中手機(jī)占比 67%


然而隨著高耗能5G手機的落地,更高級的散熱(rè)方案也開始(shǐ)逐(zhú)步登場。

就目前已經發布的5G散熱方案(àn)來看(kàn),單一石墨散熱,正在逐漸升級為“石墨+熱管”或者“石墨+均熱板(VC)”方案。

1、石墨+熱管

部分5G手機采用的是“熱(rè)管+石墨散熱”方案解決熱問題。

熱管散熱技術的(de)原理,是用中空設計的(de)銅管,管中(zhōng)裝有(yǒu)少量的水或其他化學物質,當手機散熱溫度超過臨界溫(wēn)度時(shí),銅管中的液體氣化,蒸汽順著管壁的毛細(xì)結構將(jiāng)熱量(liàng)從主板帶走,進行(háng)點對點導(dǎo)熱。

▼液冷銅管散熱結(jié)構及原理


2、石墨+均熱板(bǎn)(VC)

華為Mate 20 X 5G和vivo APEX 2019 則(zé)采用的是石(shí)墨烯膜+均(jun1)熱板(bǎn)的方式(shì)散熱。

▼均熱板散熱結構及原理


▼華為(wéi) Mate 20 X 5G 采用石墨烯膜+均溫板方式


均熱板(VC)原(yuán)本主(zhǔ)要用於高端數據中心服務器散熱,管體厚重。不過,經過很長時間的輕薄化改(gǎi)良和優化之後,目前華為Mate20 X上可以做到0.4mm的厚度,對生產工藝的要求(qiú)非(fēi)常苛刻。

這種手機上的VC采用半導體加工常用的蝕刻工(gōng)藝,加工出小於0.1mm壁厚的板材,采用比頭發絲還(hái)細的銅絲,編製(zhì)成內部回液毛細結構,經過700℃左右高溫燒(shāo)結,焊接,抽真(zhēn)空,注液,密封等多道工藝,形(xíng)成蒸汽流動,液體回流的高效兩相傳熱均溫板,實現0.4mm厚度VC量產應用。

這種VC應用範(fàn)圍(wéi)廣泛,特別適用於高度空間受到嚴格限製(zhì)的(de)環境中(zhōng),如(rú)筆記本電腦,工作站和網路服(fú)務器等。

熱管/VC散熱(rè)能力強,技術(shù)門檻高,是未來解決手機高功耗的重要方式(shì)。

▼ 為解決高功耗帶來熱問題,Mate 20X 采用(yòng)“石(shí)墨+VC”散熱

為解(jiě)決散熱問題,華為采用“石墨烯(xī)膜+VC液(yè)冷冷板”散熱方案,使Mate 20 X的散熱能力較上代Mate 10提升約50%,發熱集中點的溫度(dù)較(jiào)上代下降(jiàng)了3度以上。

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