如果说,今年 iPhone 15 Pro 系列内部最核心的变化是采用了最新台积电 3nm 工艺的 A17 Pro,那外部最核心的变化,显然就是从不锈钢中框换成了钛合金中框,直接的好处就是 iPhone 15 Pro 系列的整机重量有了明显地降低。
不过与此同时,我们又能看到,在苹果之外,不锈钢 VC 均热板已经成为了手机散热的「新宠」,正在越来越多地取代过去的「铜」VC 均热板。仅仅是本月发布的热门机型中,至少就有 iQOO 12 系列、荣耀 100 系列以及即将发布的红米 K70 系列,公开宣称采用不锈钢 VC 均热板。
荣耀还重点宣传其采用的广域不锈钢仿生 VC 用上了行业领先的不锈钢冲压钝化工艺,性能相比行业不锈钢 VC 提升至少 9%。
红米在 K70E 的宣传上号称搭载了 5000mm² 的不锈钢 VC 均热板,在 K70 Pro 上更是着重强调了大面积的「不锈钢环形冷泵」,理论上应该就是小米 14 系列上「环形冷泵」设计的不锈钢版本。
不锈钢不是今天才开始成为手机散热的一种选择,其实早在 K30 上,红米就就开始采用了不锈钢 VC 均热板,之后 iQOO、一加、红魔、三星等尝试。今年年中,小米更是在旗下卖得最贵的 MIX Fold 3 上配备了 1850mm² 不锈钢 VC 均热板,搭配高密度石墨。
今时已不同往日,手机厂商越来越普遍地在产品采用不锈钢 VC 均热板,从中端性价比机型到高端折叠屏机型。在 VC 均热板代替热管设计成为主流手机散热系统的核心之后,不锈钢看起来终于有能力全面替代铜了。
说句可能有些武断的话,散热是一个可能永远无法被「解决」的问题。一代通信技术、一代芯片甚至是一代产品都会需要一代新的散热系统。尤其智能手机进入 5G 时代之后,芯片性能、数据传输速率、射频模组等都有着巨大提升,无线充电、NFC 等功能逐渐成为标配,手机散热压力持续增长。
而在这门「显学」中,我们常常从厂商嘴里听到的 VC 均热板,就是目前手机散热系统的核心。除了苹果之外,几乎所有主流手机厂商都会在中高端机型采用了这一设计,以此提高整个系统的散热性能。
在 VC 均热板之前,手机散热最核心的部分可能还是通过热管导热,原理是通过腔体中的冷却液从液体变为气体吸收热量。当气体触及到温度较低的区域时,凝结为液体释放热量。液体通过腔体内的毛细结构(吸液芯)再回流到发热区域,循环往复,将发热部位产生的热量带走散发掉。
VC 均热板的工作原理其实与热管类似,同样包括传导、蒸发、对流、冷凝四个主要步骤,利用水的相变进行循环散热。两者的差别主要在于热传导方式不同。热管的热传导方式是一维的,是线的热传导方式,而均热板的热传导方式是二维的,是面的热传导方式。
相对于热管,首先均热板与热源以及散热介质的接触面积更大,将热量向四面八方传递;其次使用均热板可以使热源和设备直接接触降低热阻,而热管则在热源和热管间需要嵌入基板;最后均热板更加轻薄,更能够适应手机集成化、轻量化的趋势。
铜和不锈钢,其实都是我们在日常生活中极其常见的金属材料,铜带着红橙色的金属光泽,有极强的导电性和导热性,被广泛应用在各种电子产品当中;不锈钢通常以耐腐蚀、防锈著称,广泛应用在各种生活用品中。
首先需要明白,VC 均热板实质上是一片带有中空结构的金属,需要在内部进行设计和挖空,会对结构强度造成一定影响。
而不锈钢比铜的强度更高,即使在更薄的情况下也能有更好的强度,所以不锈钢 VC 均热板理论上可以做得更薄,更能适应智能手机高度集成化的趋势。
与此相比,根据知名「果链」公司领益智造说法,他们研究发现铜虽然导热性能好,但经过高温处理后变软,力学性能很差,这种产品很难实现 0.3mm 甚至 0.2mm 更薄的厚度。当然,就算实现了超薄的厚度,相应成本也会有明显的提升。
而也正是由于不锈钢材质的强度更高,在结构强度前提下,可以把 VC 均热板的面积做得更大,覆盖更多热源和散热介质,进一步提高整机的散热效率。
就如前文所提,VC 均热板可以代替热管成为手机散热的核心,很重要的一点在于从「线」到「面」的转变,大幅提高了散热效率,这也注定了 VC 均热板的面积的重要性。
了解目前手机市场的朋友相信都知道,手机厂商在散热方面的宣传,通常都会重点强调 VC 均热板的面积,以凸显手机的散热性能。虽然有一定的「参数」导向,但也确实在一定范围内符合「VC 均热板越大,散热越好」的道理。
这种成本上的优势主要体现在原材料和加工环节,一方面是不锈钢的价格要远远便宜于铜,另一方面在工艺上也有更多的提高空间。领益智造在 2021 年表示,「领益智造结合内部在冲压工艺上积累的优势,成功应用冲压工艺代替了传统蚀刻工艺,在成本上可以瞬间获得 10% 以上的成本降低。」
此外,不锈钢的导热系数虽然比铜要低不少,但在均热板的设计中,主要都是通过内部的气液相变过程实现热量扩散,金属导热系数的重要性已经大幅下降,再加上可以更薄的缘故,实质上对于导热效率的影响就更小了。
不过还是要指出,除了偏向性能的一部分,目前更多的旗舰产品线仍然采用铜 VC 均热板,关键在于铜 VC 在重量、导热上还是有一定的优势,又能提供足够散热性能。
然而随着手机行业的发展,更薄更大的 VC 均热板会成为一种必然的选择。诚然未必就是由不锈钢取代铜,但至少可以肯定,不锈钢 VC 均热板相比铜 VC 均热板还有更多的进步空间。
文章开头就说了,新一代 iPhone 最外面的变化在于不锈钢到钛合金的改变,最里面的变化则是 A17 Pro,更本质则是芯片性能。
但尽管苹果重点宣传了 3A 级别的游戏性能,iPhone 15 Pro 系列一经发售,一个老生常谈的问题——发热——就率先成为了大众关注的焦点,在全球范围内都有用户反映称自己的 iPhone 15 Pro 系列「烫手」,苹果也不得不在短时间推出多个系统更新,缓解发热问题。
我们之前已经分析过,iPhone 15 Pro 系列的发热问题是多个因素的共同作用,包括台积电 N3B 工艺的功耗不及预期,也包括钛合金中款更低的导热效率,当然还有苹果长期受人诟病的散热设计。
根据 iFixit 拆解图可见,苹果在 iPhone 15 Pro 系列上依然没有采用其他厂商已经普遍使用的 VC 均热板、液冷等设计,只是采用了最早的石墨片散热设计。
计算设备对于散热的追求永远没有止境,核心在于对性能的无止境追求,而散热又是影响性能表现的关键一环。尤其是在智能手机上,有限的内部空间,一体化和堆叠化的设计,以及芯片工艺制程接近物理极限后发热问题,都会加重手机内部的热量堆积问题,从而影响性能表现。
过去几年,我们已经了连续两代的「火龙」芯片,因为发热导致性能问题,进而引发的糟糕体验不绝于耳。以至于在那两年,手机厂商不得不开始「卷」散热,甚至在一定程度上整体提高了安卓阵营的散热设计和研发能力。
星空体育在线直播