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有效根治手机散热问题,华为Mate20 X搭载石墨烯散热技术石墨烯手机「有效根治手机散热问题,华为Mate20 X搭载石墨烯散热技术」
发布时间:2025-02-14        浏览次数:10        返回列表

华为Mate20系列中的Mate20 X是一款性能强悍的手机,基于目前最先进的7nm制程的麒麟980处理器功耗比较低,这对高性能手机来说,更有利于散热。

同时,为了有效根治手机太热影响性能发挥的问题,华为Mate 20 X采用了石墨烯膜+VC液冷散热的结构设计,其中石墨烯散热技术的到来让人眼前一亮。

提到石墨烯,这个产物其实各位并不陌生,早在2004年时石墨烯结构就被发现,2010年时获得了诺贝尔奖,2015年时这种新型材料的各项特性引起了华为的注意和兴趣,从而便与行业内顶级的石墨烯研究机构开展合作,而且得益于华为2012材料实验室的提前技术储备,使得这一技术仅用了三年时间就能从科学成果落地至商用产品上。

不过在石墨烯散热结构的研发期间,华为也是遇到了不少问题难题。仅涂布工艺,前后用一年多时间消耗十几吨石墨烯原材料,才实现纳米材料均匀涂布,烧出高导热的石墨烯膜。但是初期良品率不到10%,要想实现量产良品率必须要达到85%以上。花了四年时间才在Mate 20 X上首秀。

涂布是传统石墨膜没有而是石墨烯特有的全新工艺, 设备全部重新购入调试。 花了一年多的时间才实现纳米级的材料均匀涂布烧制出高导热的石墨烯膜。 石墨烯膜拥有非常出色的柔性,因此在早期的切割良率上不足10%,而作为短时间出货就能达到百万级别的手机产品,这一良率显然不能满足商用。通过华为多类型专家驻厂与合作伙伴的联合攻关, 才实现了石墨烯膜生产良率达到了85%以上。

在提到散热方案的时候,华为研究人员表示VC液冷加石墨烯膜的散热结构灵感来源于奔跑的猎豹,猎豹的高爆发动力就相当于华为Mate 20 X内部超强性能的麒麟980处理器,

猎豹在奔跑时会制造大量热量,但是由于猎豹身上都没有汗腺也就没有出汗散热系统,导致体温达到危险的41度,唯一的解决方式就是停下来休息。所以这种"爆发力"也只能持续2-3分钟。于是内部成立了一个小团队,打造一款可以"长跑"的猎豹。他们把麒麟980处理器比做猎豹的心脏,但要改造这枚心脏,让它更强健的同时拥有更低的功耗,同时达到手机散热要求。

传统的散热方案,本身在CPU上是没有任何散热的,利用手机外的铝合金架构把热散出去,要想把散热做更好,贴石墨片再加一些胶水做成复合石墨片效果也许会更加理想。但要想使用在Mate 20 X身上,这套传统方案显然是行不通的。

所以在这款Mate 20 X身上拿出了2012实验室经过3年准备的方案。简单来说,这套散热体系在CPU上增加了真空腔均热板技术(Vapor Chamber)建立第一道游戏防线。

整体VC液冷均热板贴在CPU系统上,热量发出后,首先通过液冷技术把温度降下去。

VC液冷可以把它看作是人的循环系统,人在长跑时将热量通过汗腺发散,但像猎豹由于缺少汗腺,热量散发不出去也就造成了爆发力强但续航不足。

在手机上VC均热板可以做的很宽,覆盖SoC,最后通过方案评估选择VC,VC有上下盖板,中间有一个毛细通道,抽真空,打水,一般的水100度可以沸腾,抽真空,不需要100度沸腾,到冷凝端相变,蒸汽变液体,比纯铜导热系数高20倍。

而第二道防线使用石墨烯膜替代传统的石墨膜形成循环系统,两道防线一拦截,把心脏系统进行循环,皮肤系统进行循环。

据悉,Mate 20 X当中的石墨烯膜由99%以上单层率的氧化石墨烯悬浮液做原材料加工而成,基本结构单元是石墨烯,非石墨微片。这种新材料新工艺,不用胶粘直接烧结出高导热石墨烯片,具有高热通量,完全突破了传统高导热石墨片的厚度限制。

新的架构搭建了两道防线使Mate 20 X的游戏体验短时间峰值功耗做到了8瓦,而在常规将平均功耗控制在了3瓦,并且温度始终保持稳定。

CPU部分,华为设计了VC液冷系统,这是华为Mate 20 X散热系统的第一道防线,CPU在运行过程中会释放出很多的热量,而这些热量散发出来后就会在CPU的VC冷却液的冷却下将温度降下来。

而第二道防线就是前面所提到的厚石墨烯膜结构,这个高热性能"皮肤",较传统石墨膜均热能力提升20%。并且因为这两者都拥有超高的导热系数,所以双重散热结构的加持就可以使华为Mate 20 X长时间运行也可以保持有一个清凉舒爽的机身温度。

在提到石墨烯散热的时候,华为研究人员表示VC液冷加石墨烯膜的散热结构灵感来源于奔跑的猎豹,猎豹的高爆发动力就相当于华为Mate 20 X内部超强性能的麒麟980处理器,但是由于猎豹体表无汗腺所以无法维持长时间的冲刺奔跑,这里的汗腺就相当于是手机的散热结构,而华为所做的工作就是给华为Mate 20 X这头猎豹装上一颗散热的翅膀。

从理论分析来看,华为Mate20 X处理器功耗较低,系统又优化较好,加之技术领先的石墨烯液冷散热技术,理论上手机发热会比较小,有利于长时间玩游戏。

实际体验过程汇总也是如此,有测试显示连续玩《王者荣耀》一小时之后,CPU和电池的温度和半小时相比几乎没有变化。这意味着,长时间玩游戏,散热上也会有不错有了相当强悍的的表现。