手機芯片的飛速發展,讓手機遊戲效果愈加逼真,淋漓盡致的畫面和順暢帶感的操作,自然是建立在強勁的性能基礎上。然而在此盛夏季節,面對大型3D遊戲,CPU、GPU需要火力全開,導致機身溫度飆升;當溫度達到一定閾值時,出於保護芯片,手機又會主動降頻運行,遊戲畫面也就變得卡頓起來。難道就沒有一款能夠在夏天暢快玩遊戲的手機了?

高性能導致高燒難退

有過組裝電腦經驗的玩家一定知道,電腦的極限性能應該在它的散熱能力範圍內,所以為了讓一臺性能強悍的電腦能夠火力全開,不少玩家已經不滿足於風冷散熱方式,砸重金升級為水冷散熱或液氮散熱系統。同樣的,手機也是如此。過去,手機散熱問題往往源自電池發熱。近年來,手機電源IC的成熟已經足夠保障控制電池的散熱,熱量更多的是來自屏幕的長時間使用和SoC的高負荷運行。因此越是性能強悍的手機,越需要特別強化散熱系統。

在日常使用中,喜歡跑分的用戶不難發現一個有趣的現象:同樣是搭載驍龍845處理器的手機,運行《安兔兔評測》、GeekBench等軟件時的成績有可能會出現15%以上的差距;同一款手機,連續運行評分軟件的話成績也會越來越差。這都是手機內部溫度上升引起的。

手機內置了許多SoC等半導體芯片,只要有電流通過就會在其內部的電阻上產生熱量,而發熱量的高低則取決於芯片的頻率高低,以及芯片的負載情況。為了避免處理器等芯片因高溫而燒燬,手機廠商會為其設定一個閾值。當瞬間溫度超過這個閾值,系統就會觸發降頻機制,達到快速降低芯片發熱量的目的。很多手機跑分偏低、玩遊戲時突然遭遇莫名卡頓,基本都是處理器過熱降頻惹的禍。

在功能手機時代,手機一般運行的是Java遊戲,負載相對較低,也不存在處理器發熱降頻的問題。步入智能手機時代後,無論是UI界面操作的流暢度、運行App的快慢還是遊戲運行的幀數都與處理器(CPU/GPU)頻率息息相關,一旦降頻就必然出現卡頓現象。

手機處理器基本採用ARM架構,但它們的發熱問題一點也不容小覷。NVIDIA Tegra系列處理器曾經在智能手機市場佔有重要地位,但就因為發熱問題和缺乏基帶技術而放棄了手機市場。高通驍龍810的性能在當時堪稱旗艦,但由於臺積電20nm工藝帶來的發熱異常嚴重問題,很快就被驍龍820取代。

傳統手機散熱方式

手機散熱方式主要分為主動式和被動式。被動式散熱被廣泛運用在智能手機上,中心思路是通過降低手機散熱的熱阻達到降低手機溫度的目的。原始且暴力的方式是依靠手機主體材料的變化,比如從iPhone 5開始大肆流行的金屬機身。金屬材質的高導熱性能夠有效將內部的熱量傳遞出去,即便短時間內會出現機身燙手的狀況,但實際散熱效果要比當下主流的玻璃+金屬中框組合要更好。

現在大部分智能手機採用的石墨散熱方案也是如此。石墨是元素碳的一種同素異形體,具有耐高溫、導電導熱性、潤滑性、化學穩定性、可塑性以及抗熱震性。目前手機上面採用的石墨散熱片,主要就是利用了石墨的導熱性,具有獨特的晶粒取向,沿兩個方向均勻導熱。片層狀結構可很好地適應任何表面,屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產品的性能。

在手機內部,CPU和閃存芯片是主要發熱源,將石墨散熱片封裝在這些芯片表面,散熱片的另一面往往通過金屬板與手機背蓋接觸。就這樣,屏幕、CPU和閃存芯片的熱量經過金屬層相互傳遞,在手機內部實現溫度平衡,並通過空氣的流動進行散熱。

新興手機散熱技術

以石墨為基礎發現的另一種材質是石墨烯。石墨烯是由單層碳原子排列成六邊形晶格的一種異形體,這種特殊的結構使它具有比銅更優良的導電性,超過鋼100倍的強度,並且能夠快速擴散熱量。純的無缺陷的單層石墨烯的導熱係數高達5300W/mK,是目前為止導熱係數最高的碳材料,高於單壁碳納米管(3500W/mK)和多壁碳納米管(3000W/mK),而一般銅的導熱係數僅為400W/mK左右。

石墨烯散熱膜是由取向高度一致的石墨烯材質構成的片狀散熱材料,與相同厚度的多層石墨相比散熱能力提升20%以上,等效導熱能力是純銅的2.8倍。在華為Mate 20 X手機上,正是利用了石墨烯膜導熱效率高、厚度薄的特點,將芯片傳導到後殼的熱量進行均溫散熱。

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▲由於石墨烯具有優異的光學、電學、力學多種特性,被廣泛地應用在諸多領域。

早在2013年,NEC就在旗下的Medias X手機上引入了水冷降溫技術,這款手機在驍龍600處理器表面覆蓋了一根長達10cm的熱管,內部注有純水的液冷,當處理器開始發熱的時候,扁平的導管內裡的純水會將熱量傳遞到手機外殼再散熱,從而達到降低機身溫度的效果。繼NEC後,索尼Xperia Z2、微軟Lumia 950/950L等手機也武裝了金屬熱管。

從2017年開始,手遊市場的火爆對手機散熱提出了更高要求,DIY玩家熟悉的液冷方式又重新開始出現在手機上。在智能手機有限的內部空間裡,液冷裝置演變成超薄的銅管,在銅管內蝕刻出毛細結構的腔體,並將不同材質的冷卻液真空封存在其中。這些冷卻液的特色是沸點低,通常在55℃時就會蒸發。銅管一端連接易發熱元器件,工作時冷卻液在真空腔體內受熱蒸發,將熱源附近的熱量擴散到溫度較低的區域冷凝放熱,液體沿毛細結構再回流到熱源附近形成循環。這種類似冰箱原理的冷凝、蒸發過程,在真空腔裡快速地循環,具有相當高的散熱效率。

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▲液冷散熱逐漸成為了電競手機與普通智能手機拉開差距的主打特色,有助於完全發揮出高端SoC的性能。

在一些電競手機上,廠商還開始運用主動式散熱設計。依靠外接配件打造出外置驅動的散熱系統,比如外接風扇等配件,相較於被動式散熱而言,主動式散熱在炎夏高負荷應用時,散熱的效果會更加理想。

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▲努比亞在MWC2018上曾展示了一款內置4顆迷你渦輪風扇的概念遊戲手機

目前,除了電競手機開始配備專門的主動散熱配件外,第三方廠商也推出了一些適配性強的手機主動散熱周邊硬件。比如近期飛智發佈的蜂翼手機散熱器,就以吸盤結構吸附在手機的後蓋上,為手機提供三檔調節的風力,並設有營造電競氛圍的RGB炫光,滿足手機的散熱需求。

石墨/石墨烯散熱手機

華為Mate 20 X

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為了最大限度發揮麒麟980的性能,華為不僅為Mate 20 X植入了GPU Turbo 2.0,更是配備HUAWEI SuperCool超強散熱系統。它由超強導熱的均熱液冷技術(Vapor Chamber) 和石墨烯膜組成。藉助Vapor Chamber對於重點散熱區域的覆蓋以及石墨烯的高密度覆蓋,高效均攤高負荷運作下手機內部的熱量。測試下來,Mate 20 X一小時高負荷運行的最高熱量為38°C左右,表現優異。

CPU:麒麟980 GPU:Mali G76 屏幕:7.2英寸2244×1080像素 存儲:6GB+128GB 前置攝像頭:2400萬像素 後置攝像頭:4000萬像素+2000萬像素+800萬像素 價格:4499元

榮耀Magic 2

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作為榮耀品牌下的探索型品類,Magic 2搭載了和華為Mate 20 X相同的麒麟芯片,並且繼承了後者的石墨烯散熱材料。相較於普通石墨材料,石墨烯散熱性能提高30%。榮耀還為Magic 2設置了創新的橋式結構方案和溫度AI感知技術,實時動態捕捉手機溫度,智能分配系統資源。而Magic 2獨特的蝶式五軌滑蓋+無劉海全面屏,更是進一步增添了手機的顏值。

CPU:麒麟980 GPU:Mali G76 屏幕:6.39英寸2340×1080像素 存儲:6GB+128GB 前置攝像頭:1600萬像素+200萬像素+200萬像素 後置攝像頭:1600萬像素+2400萬像素+1600萬像素 價格:2699元

Redmi K20 Pro

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自我革命的Redmi品牌帶來了旗下真正意義上的首款旗艦K20 Pro,為了確保驍龍855性能最大限度發揮,K20 Pro加入了自主設計的立體散熱結構。傳統手機的散熱石墨片通常採用25μm,少則一層多則兩三層,均熱效果雖然好於銅箔,但依然不夠理想。而在K20 Pro上,不僅採用了導熱性能更好的40μm石墨,更通過8層石墨堆疊的方式,從而可以有效減少手機發燙髮熱導致手機卡頓、死機的現象發生。配合性能強勁的驍龍855芯片,用戶在玩遊戲的時候可以獲得非常暢快的遊戲體驗。

CPU:驍龍855 GPU:Adreno 640 屏幕:6.39英寸2340×1080像素 存儲:8GB+256GB 前置攝像頭:2000萬像素 後置攝像頭:4800萬像素+800萬像素+1300萬像素 價格:2999元


液冷散熱手機

OPPO Reno 10倍變焦版

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Reno 10倍變焦版採用導熱凝膠、三層石墨、銅管液冷三重散熱技術,能夠有效控制手機溫度。銅管液冷散熱技術在相同情況下溫升可最多降低13% 。同時,OPPO在系統內配備了AI冷庫,可預測並快速凍結用戶大概率不使用的應用,做到省電控溫。Reno還會實時監測GPU運行狀態,搭載的Frame Boost將預判高耗能場景,並提前加足馬力,保證遊戲順暢進行。在全新的散熱技術配合下,Reno 10倍變焦版具有可靠、穩定的遊戲表現,榮獲了泰爾實驗室遊戲五星認證以及萊茵TüV遊戲高性能認證。

CPU:驍龍855 GPU:Adreno 640 屏幕:6.6英寸2340×1080像素 存儲:6GB+128GB 前置攝像頭:1600萬像素 後置攝像頭:4800萬像素+1300萬像素+800萬像素 價格:3999元

iQOO

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作為vivo旗下主打性能的產品,iQOO不僅搭載了年度旗艦驍龍855,更是在機身內部加入了“超級液冷散熱”設計。iQOO採用由萬級導熱係數熱管、可固化導熱凝膠、高導熱鋁合金框架、多層複合石墨散熱膜共同組成的多層散熱結構,實現更佳溫升控制。長時間遊戲、邊充電邊玩等發熱場景下高效散熱,讓手機性能發揮得更淋漓盡致。從拆機結果可見,所有散熱相關元件融入了機內各個散熱核心區域,加上和高通、遊戲廠商的通力合作,以及“KPL春季賽官方指定用機”的背書,iQOO的遊戲表現可想而知。

CPU:驍龍855 GPU:Adreno 640 屏幕:6.41英寸2340×1080像素 存儲:8GB+128GB 前置攝像頭:雙核1200萬像素 後置攝像頭:雙核1200萬像素+1300萬像素+200萬像素 價格:3298元

三星Galaxy S10+

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在去年的Galaxy Note 9上,三星就以大面積的Water Carbon Cooling散熱系統驚豔全場。2019年的開年旗艦Galaxy S10+繼承了這一技術,同樣藉助更大的機內空間,配備大面積的碳纖維液冷系統,帶來更出色的散熱效果,也確保在反向充電時機身能夠維持適宜的溫度。同時,Galaxy S10+也是整個S10系列規格最高的機型,不僅擁有更大的屏幕、更高的內存,還擁有雙前置挖空攝像頭。

CPU:驍龍855 GPU:Adreno 640 屏幕:6.4英寸3040×1440像素 存儲:8GB+128GB 前置攝像頭:1000萬像素+800萬像素 後置攝像頭:1600萬像素+1200萬像素+1200萬像素 價格:6999元


主動+被動散熱電競手機

ROG Phone

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作為ROG玩家國度品牌的首款手機,ROG Phone自然是為遊戲而生。在工業設計上,它沒有盲從主流趨勢,延續著ROG品牌一貫的獨特風格,更是藉助獨到的設計打造出3D Vapor Chamber冷凝技術。通過3D均溫冷卻板+銅質導熱片+石墨散熱板的多層結構打造高效被動散熱,並且提供可自由裝卸的AeroActive酷冷風扇,自定義多檔風力,長時間操控也能確保指尖清涼。有意思的是,新一代ROG Phone將會聯手國內優秀遊戲公司騰訊共同研發,屆時我們將會看到軟硬結合度更高的ROG遊戲手機。

CPU:驍龍845 GPU:Adreno 630 屏幕:6英寸2160×1080像素 存儲:8GB+128GB 前置攝像頭:800萬像素 後置攝像頭:1200萬像素+800萬像素 價格:5999元

黑鯊遊戲手機2

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從品牌創立之初,以遊戲手機為名的黑鯊就將液冷散熱系統融入旗下每一款產品中。黑鯊遊戲遊戲手機2運用了源自PC塔式散熱理念的液冷3.0系統,採用液冷板+液冷管的雙驅液冷組件設計,結合手機創新的分佈式熱源架構,可有效覆蓋全部發熱部件,實現分區直觸散熱、獨立熱控。同時散出的熱量也可依託金屬中框快速、均勻地從機身四周排出。此外,黑鯊還為該機型打造專用的極冷散熱背夾。通過內置的極冷晶片散熱技術,通電後晶片溫度可實現極速下降。超大面積風扇配合空氣動力學風道設計,能夠將熱量迅速導出。晶片加上風扇智能協同散熱,整機溫度可降5°C以上。

CPU:驍龍855 GPU:Adreno 640 屏幕:6.39英寸2340×1080像素 存儲:12GB+256GB 前置攝像頭:2000萬像素 後置攝像頭:4800萬像素+1200萬像素 價格:4199元

紅魔3

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全新的紅魔3遊戲手機配備ICE 2.0立體多維散熱系統—內置重約1g的超輕納米材料高效能離心風扇,採用液體軸承技術,最高轉速達每分鐘14000轉,同時保證靜音、低功耗和耐用性。風扇主動散熱區覆蓋主發熱區域,配合液冷管+高導熱銅箔+多層石墨烯+金屬機身,可有效覆蓋全部發熱部件,提升CPU最大性能運行時間,讓玩家盡情暢遊。

CPU:驍龍855 GPU:Adreno 640 屏幕:6.65英寸2340×1080像素 存儲:12GB+256GB 前置攝像頭:1600萬像素 後置攝像頭:4800萬像素 價格:4299元

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