面向未來的散熱技術(shù)！小米推出“環(huán)形冷泵散熱系統(tǒng)”

時間：2021-11-08 16:11:08

關(guān)鍵字：小米散熱系統(tǒng)

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[導(dǎo)讀]手機(jī)處理器的性能提升不可避免地帶來了發(fā)熱問題。5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)令手機(jī)增加了更多的天線接收信號，高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸也讓手機(jī)的溫度隨之增加。另外，現(xiàn)在手機(jī)使用的玻璃材質(zhì)是和金屬材質(zhì)相比，散熱速度明顯更慢，這些都對手機(jī)的散熱能力提出了更高的要求。今日，雷軍在其微信公眾號正式宣布，小米推出一...

手機(jī)處理器的性能提升不可避免地帶來了發(fā)熱問題。5G網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)令手機(jī)增加了更多的天線接收信號，高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸也讓手機(jī)的溫度隨之增加。另外，現(xiàn)在手機(jī)使用的玻璃材質(zhì)是和金屬材質(zhì)相比，散熱速度明顯更慢，這些都對手機(jī)的散熱能力提出了更高的要求。今日，雷軍在其微信公眾號正式宣布，小米推出一項面向未來的散熱技術(shù)——環(huán)形冷泵散熱技術(shù)。據(jù)悉，該項技術(shù)將于2022年下半年量產(chǎn)落地，雷軍還發(fā)布了一則視頻，一起來感受下：（源自雷軍公眾號）

“環(huán)形冷泵散熱技術(shù)”的工作原理是什么

據(jù)了解，“環(huán)形冷泵散熱技術(shù)”參考航天衛(wèi)星散熱方式，將冷卻液抽至手機(jī)發(fā)熱區(qū)，通過汽液相變，讓熱量高速傳導(dǎo)，形成順暢的單向冷卻環(huán)路。實現(xiàn)兩倍于VC的散熱能力，是迄今為止手機(jī)最強(qiáng)被動散熱系統(tǒng)！

據(jù)介紹，環(huán)形冷泵由蒸發(fā)器、冷凝器、補償腔以及蒸氣和液體管道組成，蒸發(fā)器處于手機(jī)主板熱源區(qū)域，當(dāng)處理器等熱源高負(fù)載運行時，冷液蒸發(fā)為汽態(tài)，通過自然膨脹驅(qū)動氣流進(jìn)入蒸氣管道。

當(dāng)蒸汽流入冷凝器后，凝結(jié)成液，通過毛細(xì)力吸入液體管道進(jìn)而回到補償腔為蒸發(fā)器進(jìn)行冷液補給，如此循環(huán)，無需外加動力。（源自雷軍公眾號）從工作原理上來，環(huán)形冷泵散熱技術(shù)的相變原理與VC液冷相同，但由于結(jié)構(gòu)不同，實際效果大不一樣。常規(guī)VC液冷由于無法汽液分離，所以向冷凝器移動的熱蒸汽和向蒸發(fā)器回流的冷液體相向運動，相互阻礙，在高負(fù)載情況下容易出現(xiàn)液體回流困難。同時，環(huán)形冷泵由于特殊蒸汽管道設(shè)計，氣道阻力大幅降低30%，蒸汽流通更流暢，從而可以實現(xiàn)熱量定向遠(yuǎn)距離冷端輸送，使最大傳熱功率提升100%。

汽液單向流通，「特斯拉閥」結(jié)構(gòu)立大功

為何環(huán)形冷泵中的汽液可以單向流通？最重要設(shè)計就是在補償腔內(nèi)增加「特斯拉閥」結(jié)構(gòu)。

何謂「特斯拉閥」？其實這是一種類似單向閥效果的結(jié)構(gòu)，液體通過特斯拉閥從液體管道向蒸發(fā)器正向流通時正常放行，而蒸汽從蒸發(fā)器向補償器逆向流通時，依靠特斯拉閥內(nèi)特殊設(shè)計讓蒸汽回流互懟無法正常流通，進(jìn)而實現(xiàn)單向流通的效果，大大提高氣液循環(huán)效率。

（源自雷軍公眾號）雷軍還介紹到，通過將小米MIX 4魔改，將散熱部分更換為環(huán)形冷泵，在《原神》游戲30分鐘測試下，，在60幀最高畫質(zhì)下可滿幀持續(xù)運行，機(jī)身最高溫度47.7℃，相較普通驍龍888手機(jī)機(jī)身最高溫度低5℃，甚至比游戲手機(jī)有著更好的幀率發(fā)熱表現(xiàn)。（源自雷軍公眾號）得益于特斯拉閥帶來的熱量單向流通、汽液分離和低阻力汽道設(shè)計，小米自研環(huán)形冷泵的形態(tài)可以更加自由，幾乎可以實現(xiàn)在機(jī)身內(nèi)部任意形態(tài)的堆疊。例如可以做成“口”型，通過中空形態(tài)為電池增加厚度，提升電池容量；做成“凸”型則在增大電池的同時，為超大相機(jī)模組留出空間，堆疊想象空間客觀。當(dāng)前主流手機(jī)散熱技術(shù)四大類
手機(jī)搭載散熱系統(tǒng)是大部分手機(jī)的剛需，也是手機(jī)行業(yè)的趨勢走向，散熱技術(shù)也成為目前影響手機(jī)性能發(fā)揮的關(guān)鍵點之一，現(xiàn)在主流手機(jī)散熱技術(shù)可分為以下四種：液冷散熱液冷散熱依賴的是一種叫做「熱管」的元件，本質(zhì)上是含有液體的中空閉合管道，液體在管路的蒸發(fā)段蒸發(fā)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(jī)端要求比PC端更高，常用油質(zhì)材料作為冷卻液。液冷散熱的優(yōu)點在于使用壽命長和設(shè)置靈活，液冷散熱可以放在手機(jī)內(nèi)部任何需要散熱的位置，同時因為技術(shù)相對成熟，成本也比較小一些。石墨烯散熱這是目前最常見的一種散熱方式，屬于手機(jī)內(nèi)部的散熱形式，依靠的是石墨烯的高導(dǎo)熱性。003.webp石墨烯材質(zhì)擁有耐高溫、良好的導(dǎo)熱性、化學(xué)穩(wěn)定性等，目前是性價比最高的手機(jī)散熱材料。石墨烯的特性讓它具有天生的散熱能力，其散熱系數(shù)是銅的2~5倍，但密度卻只有銅的1/10~1/4，質(zhì)量上更輕，同時石墨烯易于加工，可根據(jù)需要定制形狀大小，可塑性好，還有屏蔽電磁波等優(yōu)點。VC均熱板散熱VC均熱板散熱又稱真空腔均熱板散熱技術(shù)，是一個內(nèi)壁具有微細(xì)結(jié)構(gòu)的真空腔體，通常由銅制成。004.webp當(dāng)熱量由熱源傳導(dǎo)至VC腔體時，腔體里的冷卻液受熱后開始產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，液體氣化吸熱，凝結(jié)后的冷卻液會借由微結(jié)構(gòu)的毛細(xì)管道（整個循環(huán)的驅(qū)動力是毛細(xì)力），再回到蒸內(nèi)發(fā)熱源處，此過程可以不斷反復(fù)進(jìn)行。VC均熱板是目前最新的第三代散熱技術(shù)，可以被看作銅管液冷的升級技術(shù)，兩者雖然都是氣液相力）再回到蒸內(nèi)發(fā)熱源反復(fù)進(jìn)變的原理，不同的是：熱管只有單一方向的有效導(dǎo)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(shè)計，制作工藝相較復(fù)雜，制作成本較高，常用于需要控制體積、且需快速散熱的手機(jī)產(chǎn)品。其他散熱技術(shù)還有一些散熱方式，也有必要和大家說說。005.webp比如導(dǎo)熱凝膠散熱，這種方式和電腦類似，都是將散熱硅脂涂抹在處理器上，使熱量能夠被迅速吸收并傳遞出去，加快散熱進(jìn)程。3目前，各品牌手機(jī)應(yīng)用的散熱技術(shù)不盡相同，為了讓散熱性能更強(qiáng)，有些手機(jī)會采用組合方式將這些散熱技術(shù)搭配使用，優(yōu)勢互補。總之，散熱體系是手機(jī)體驗中不可或缺的一項技術(shù)。特別是步入5G時代后，手機(jī)散熱能力的強(qiáng)弱，直接影響到用戶體驗。相信接下來會有越來越多的手機(jī)廠商重視手機(jī)散熱技術(shù)。END