聊聊散热那点事 盘点手机CPU冷却技术

近年来，随着智能手机处理器主频的不断提高和核心数量的增加，手机在运行高运算量的软件/游戏时产生的热量也不断增加，如果不能通过良好的途径处理这些热量，一来有可能对硬件造成损伤，二来也容易对使用者造成不适甚至伤害。幸运的是，处理器的生产厂商从设计时便考虑了散热的问题，今天就让我们来看一看不同的手机厂商都采用了哪些针对处理器的冷却技术。

石墨散热

代表作：小米手机

散热效率：★★★

石墨是一种良好的导热材料，导热性超过钢、铁、铅等多种金属材料。小米在发布小米手机第一代时就宣称使用了石墨散热膜为处理器降温，并且一直延续到了小米 Note 这代产品。其实，除了小米之外，石墨散热材料也应用在其他各大品牌的手机/平板当中作为散热的基础配置。

▲小米 Note 背部采用的石墨散热膜

该散热方式的散热原理实际上是利用了石墨具有独特的晶粒取向，它沿两个方向均匀导热，同时延展性又强，可以贴附在手机内部的电路板上面，既可以阻隔元器件之间的接触，也起到一定的抗震作用。由于导热性能高，它可以很快将处理器发出的热量传递至大面积石墨膜的各个位置进行热量扩散，从而间接起到了散热作用。

金属背板散热

代表作：苹果iPhone

散热效率：★★★☆

早先的塑料材质智能手机受限于芯片和 PCB 的工艺，手机壳内部的空闲体积还比较大，只有石墨层的情况下也基本能够满足芯片散热需求。而随着机身变得更加轻薄以及金属框架的加入，手机内的可供空气流通的空间越来越小，散热方式需要进一步改进才能满足芯片在低温环境中平稳运行。

苹果在采用了金属外壳的 iPhone 中使用了一种金属背板散热的技术，它在使用石墨散热膜的基础上，在金属外壳的内部也设计了一层金属导热板，它可以将石墨导出的热量直接通过这层金属导热板传递至金属机身的各个角落，这样一来密闭空间中的热量便能迅速扩散并消失，握持时人也不会感受到太多的热量存在。

导热凝胶散热

代表作：荣耀 6

散热效率：★★★☆

人们都知道，在电脑的处理器和散热器中间会涂有一层硅脂，其作用是让处理器散发的热量能够更快的传递到散热器上从而散发出去。

同理，这样的技术也可应用在手机处理器当中，荣耀 6 的处理器上方便采用了类似于硅脂的导热凝胶散热剂，这样做比只贴有石墨散热膜的效果更好，热传导会更加迅速。

冰巢散热

代表作：OPPO R5

散热效率：★★★★

冰巢散热技术是今年 OPPO 发布新款超薄手机 R5 时连带发布的散热新技术。其散热原理同样借鉴了电脑中常用的导热硅脂，填充发热点与导热结构之间的缝隙，以达到更快散热的作用，和荣耀 6 采用的导热凝胶散热技术相似。只不过 OPPO 用的散热材料不是导热凝胶或硅脂，而是一种类液态金属的相变材料。

OPPO 此次使用的类液态金属的相变材料就会在温度升高时逐渐由固态转变成液态，同时吸收大量的热量。所以它除了传导热量之外，也吸收了一部分热量。

OPPO 在 R5 中将这种相变材料制成片状填充在了处理器与导热介质之间，由于该种材料本身的吸热特性与导热特性要远远高于空气，所以即便是在 4.85mm 厚度的机身内部也能够满足处理器部分的热设计功耗。只是这种散热方法相对上面三种的成本稍高，因为相变材料与金属屏蔽盖的结合并没有那么容易。

热管散热

代表作：NEC N-06E、Lumia 950、奇酷手机旗舰版

散热效率：★★★★★

微软前些日子发布新一代 Lumia 950/950XL 这两款旗舰手机时宣称其采用了 Liquid Cooling“液态冷却技术”，让广大网友大吃一惊，让大家以为它们用上了 DIY 玩家经常使用的水冷技术，但事实上这个和水冷并不同，它的散热方式和笔记本中的热管水冷近似。

所谓热管技术，就是将一个充满液体的导热铜管顶点覆盖在手机处理器上，处理器运算产生热量时，热管中的液体就吸收热量气化，这些气体会通过热管到达手机顶端的散热区域降温凝结后再次回到处理器部分，周而复始从而进行有效散热。

该技术其实并不是首次在手机中出现，2013 年 5 月，日本智能手机厂商 NEC 就发布了世界上第一款采用热管散热技术的手机 NEC N-06E 。NEC 在 N-06E 内部封装了一条充满纯水的热管，长约 10 厘米，热管和处于主板平行位置的石墨散热片充分结合，迅速将处理器产生的热量传导至聚碳酸酯外壳上。

散热效果和总结

以上这五种常见的手机处理器冷却技术中，效果最好的当属热管散热，其次为采用 OPPO 所采用的相变散热和荣耀 6 采用的导热凝胶散热，而仅仅采用石墨散热也具有一定效果，但不如综合使用降温更快。

当然，被动散热只是处理器降温的方式之一，而若想从根本上解决发热量高的问题，还是需要从处理器的工艺和架构方面去考虑，毕竟硅的发热密度是固定的。当处理器生产工艺从 20nm 提升到 14nm，就能够在较小的芯片面积内放入同样多的晶体管，不仅减少了芯片的发热，同时还减少了功耗。

另外，像近年来多核处理器所采用的 big.LITTLE 大小核调控方式则可通过系统运行不同程序时按所需要的性能来开闭高主频核心，也是主动控制功耗和发热的方法之一。

总的来说，控制手机发热首先要从处理器设计和制造工艺方面进行提升，再进行底层逻辑优化，最后再结合最优化的机身结构设计才能得到一套较完善的发热量低的手机，不单单是仅仅考虑如何让散热最大化就能实现的。