無論 Android 手機還是 iPhone,散熱已經成為了「最大瓶頸」

愛範兒 於 26/07/2021 發表 收藏文章
在 Apple Store,749 是一個神奇的數字。

花 749 元你能買到一個 HomePod mini,或是一個 MagSafe 外接電池,但買上一根 Apple Watch 編織錶帶卻仍然要加錢。


同一價格的產品,不同人對於它的價值認知是不同的,這也是 MagSafe 外接電池被部分用户調侃「雞肋」的原因,5W 的無線充電功率,讓人們回想起那個被 5V1A 主宰的絕望年代。

但其實,MagSafe 外接電池充電功率低、速度較慢,並非完全是它自身的問題,作為受益者的 iPhone 也要負上責任。

iPhone 12 的散熱限制了 MagSafe 的發揮

去年蘋果推出 MagSafe 充電器,整整將 iPhone 的無線充電功率翻了個倍,達到了 15W,不過還沒等高興完,不少人就發現實際充電功率往往很難長時間穩定在 15W,導致整體充電速度並不快。

最近推出的 MagSafe 外接電池也是一樣,我們模擬日常觀看 B 站視頻場景,測試了 iPhone 12 mini 使用 MagSafe 外接電池充電的體驗,其他測試條件和結果如下:

▲不同温度下充電效果有區別,數據僅供參考

可以看到,5W 的充電功率確實不太夠,而室外高温則會進一步影響充電速度,出現充電量小於耗電量的情況。

畢竟 iPhone 12 mini 實在是過於緊湊,不利於散熱。

而一旦接快充線作為無線充電器使用又會好上一些,使用 20W PD 充電頭接入 MagSafe 外接電池,iPhone 12 Pro Max 息屏狀態下半小時從 60% 充至 77%,38 分鐘左右充至 80%。


至於第三方外接電池,我詢問了身邊幾位使用 Anker 5000mAh 磁吸無線充電寶的朋友,他們大多表示日常亮屏使用時不會燙手但有明顯發熱,使用時電量幾乎不太漲,充電效率不高。

我那位將 iPhone 12 mini 作為主力機的朋友則表示,這塊 5000mAh 的外接電池還是有意義的,畢竟能增加不少不少續航,而且不到 200 元的價格對比官方版確實有優勢。

正如蘋果為這個產品取的名稱一樣,它應該是一塊外接電池,而非充電寶。


它的優勢體現在更靈活的充電方式,接線和單獨使用對應不同的使用狀態,在家或辦公室就是個充電器,外出時它就是手機的「第二塊電池」。

只不過使用體驗確實比上一代蘋果電池殼 Smart Battery Case 要弱上一些。

同一功率的快充,現階段無線充電效率和速度比起有線還是差一些, MagSafe 外接電池放電時,也做不到像電池殼一樣,先使用外接電池後使用手機電池。


但如果把問題全部歸於 MagSafe 外接電池,乃至無線充電寶,MagSafe 可能就要委屈了,明明 iPhone 也要負不小的責任。

自從 iPhone X 之後,蘋果就用上了堆疊式主板結構,到 iPhone 12 這一代內部空間更是緊湊,而且內部僅使用一片石墨材料引導幫助散熱,這就造成了手機整體散熱效率比較低。

▲ 圖片來自 iFixit

基於電磁感應的無線充電技術本身就會散發不少熱量,電池充電也會積蓄熱量,時間一久熱量沒有較好地散開,就會導致手機降頻、充電功率下降。

蘋果官方也曾表示 MagSafe 快充會導致 iPhone 過熱,因此會通過軟件限制充電至 80%,直到温度降下來。


MagSafe 原本是 AirPods 之後,蘋果又一品類無線化改造嘗試,但 iPhone 12 系列不算太好的散熱,為 MagSafe 無線生態發展蒙上了一層陰影。

散熱影響深遠

一體化和堆疊化已經是手機設計中最常見的產品策略了,從 iFixit 近幾年的拆解結果來看,產品可維修分值是越來越低了,對結構要求更高的摺疊屏手機尤甚。


這其實是手機廠商之間充分競爭、不斷提升產品素質的結果,堆疊式排布能更好的利用手機內部空間,留出更多空間給電池、攝像模組等關鍵手機元器件。

但它的後遺症——散熱不佳,反而成為了智能手機體驗提升的限制。

除了影響 MagSafe 外接電池體驗,今年年初工信部發布了《無線充電(電力傳輸)設備無線電管理暫行規定(徵求意見稿)》,其中就提到了將無線充電功率限制在 50W 以內。


這樣一來如果想進一步提升充電速度,散熱是一個無法躲避的問題,無論是手機還是充電器本身,更好的散熱都意味着能維持更久的高功率充電。

另一方面,手機芯片性能這幾年雖然都在逐步提升,但移動軟件端也逐漸出現了更多「榨乾性能」的應用,最典型的就是遊戲。

iOS/iPadOS 平台上的《帕斯卡契約》充分證明了手機也能運行高畫質、複雜的準 3A 類遊戲,同時它對於手機的性能、散熱要求也更高。


而《原神》對於性能的高要求,則大大提升了這款遊戲的准入門檻,在我們的之前的測試中,即便是驍龍 888 也比較難全程保持 60 幀,而年年領先行業的 A 系列芯片,玩久了照樣會發熱。

《原神》在商業上的成功,也會推動其他遊戲廠商跟進,試圖在手機平台上開發開放世界類型的遊戲。


人工智能(AI)技術在手機的應用也越來越多,如 Google 的計算攝影、照片多幀合成算法,蘋果在 iOS 15 推出上屏幕識別功能,華為用 NPU 芯來做視頻渲染等。

最新的蘋果 A14、高通驍龍 888、華為麒麟 9000 其中都有相應 AI 單元,這些好用的功能都需要更高的芯片算力。

算力提升常常意味着功耗增加,芯片發展仍然是一個循序漸進的過程,像 M1 這樣保持較低功耗的同時還能大幅提升算力的情況,仍然是少見的。

▲M1 版 iMac 能去除「大風扇」,和 M1 芯片相對較低的功耗有關

智能手機起初被稱為「掌上微型電腦」,而當它逐漸走向成熟之後,也不可避免地走上和 PC 相似的路。

熱管、風扇、均熱板齊上陣

向老大哥「PC」學習已經是手機行業的一門顯學,散熱也不例外,例如黑鯊遊戲手機 3 就用上了筆記本電腦上常見的熱管。

黑鯊稱其為「三明治」液冷系統,其實就是在主板前後兩端各放置一根金屬熱管,一般而言熱管內會有大量毛細結構和相應的冷凝介質(處理後的水)、且管道內會保持真空。


這樣一來手機內部升温到一定程度,傳導到熱管蒸發端,金屬導熱就會讓冷凝介質汽化吸走芯片散發出來的大量熱量,又由於熱管內部是幾乎真空的,液體汽化後就會自動流向壓強小的液化端,最後凝結為液態流回蒸發端。

即通過水的蒸發吸熱更快的傳導熱量,加快散熱。

遊戲手機為了追求極致的遊戲幀率、更好的遊戲穩定性,往往會選擇更極致的設計,騰訊紅魔遊戲手機 6 Pro 就在手機裏塞入了一個小型風扇,用以散熱。


不過加入風扇雖然提升了散熱能力,但為此也要妥協不少,一是紅魔遊戲手機 6 Pro 要在側面開槽,讓熱風出來。


二是開啓風扇後手機噪音還是比較明顯,在辦公室等安靜的地方使用,一下就會成為同事們目光的焦點。

這樣極致的設計顯然不會出現在常見的旗艦產品中,它和現在一體化的趨勢是相反的。

▲外置風扇或許是一個更穩妥有效的方式,畢竟風扇更大

更常見的是 VC 均熱板設計,它可以視作是熱管的升級,其散熱原理和熱管類似,都是通過液體在固體和氣體之間的轉換吸走大量熱量,加快散熱效率。

不過均熱板面積更大,配合熱銅箔、導熱凝膠、石墨等導熱材質組合使用效率更高,同時與熱管相比也能更好地利用手機內部空間,避免形成中空縫隙。

▲ 小米 11 ultra 散熱系統中包含 VC 均熱板

VC 均熱板也成為了目前主流的散熱技術,包括小米 11 ultra、剛剛發佈的 realme GT 大師版等產品都用上了這一技術,各家所用具體材料可能會有一些區別。

蘋果產品預測準確率頗高的分析師郭明錤也曾表示,未來蘋果將會在高端 iPhone 會搭載 VC 均熱板,而最近曝光信息中也提到了下一代 iPhone 將使用更大的線圈,有可能解決 iPhone 使用 MagSafe 充電器的散熱問題。

如真如預測所示,對於充電器無線化改造無疑是極大的增益。


資料來源:愛範兒(ifanr)

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標籤: Android  iPhone  散熱  

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