小米和iQOO为什么爱用苹果抛弃的不锈钢?

日期:2023-12-05 11:09:35 / 人气:228

“如果说今年iPhone 15 Pro系列最核心的变化是采用最新台积电3nm工艺的A17 Pro,那么外部最核心的变化显然是用钛合金中框取代了不锈钢中框。直接的好处就是iPhone 15 Pro系列的整体重量明显减轻。
不奇怪,毕竟不锈钢真的很重。
但与此同时,我们可以看到,在苹果之外,不锈钢VC蒸汽室已经成为手机散热的“新宠”,正在日益取代过去的“铜”VC蒸汽室。仅本月发布的热门机型中,就至少有iQOO 12系列、荣耀100系列以及即将发布的Redmi K70系列,公开宣称采用不锈钢VC蒸汽室。
荣耀还强调,其广域不锈钢仿生VC采用业界领先的不锈钢冲压钝化工艺,性能比工业不锈钢VC提升至少9%。
图/小米
Redmi在K70E的宣传中声称搭载了5000mm2的不锈钢VC蒸汽室,并在K70 Pro上强调了大面积的“不锈钢环形冷泵”,理论上应该是小米14系列上设计的不锈钢版“环形冷泵”。
不锈钢不是今天才开始成为手机散热的选择。其实早在K30的时候,红米就开始采用不锈钢VC蒸汽室,后来iQOO、一加、红魔、三星都尝试过。今年年中,小米为其最贵的MIX Fold 3配备了1850mm2不锈钢VC蒸汽室和高密度石墨。
小米MIX Fold 3,图/小米
现在和过去不一样了。手机厂商越来越多地在产品中使用不锈钢VC蒸汽室,从中档性价比机型到高端折叠屏机型都有。在VC蒸汽室取代热管设计成为主流手机散热系统的核心之后,不锈钢似乎终于可以完全取代铜了。
手机散热,从热管到VC蒸气室
说散热是一个可能永远无法“解决”的问题,可能有些武断。一代通信技术,一代芯片,甚至一代产品,都会需要新一代的散热系统。尤其是智能手机进入5G时代后,芯片性能、数据传输速率、射频模块等都有了很大的提升,无线充电、NFC等功能逐渐成为标配,手机散热压力持续增大。
可以说,散热已经成为整个智能手机行业的一门“显学”。
在这个可圈可点的课程中,我们经常从厂商口中听到的VC蒸气室,是目前手机散热系统的核心。除了苹果,几乎所有主流手机厂商都会在中高端机型中采用这种设计,提高整个系统的散热性能。
左边是蒸汽室,右边是热管,图/小米
在VC蒸气室之前,手机散热的核心部分大概就是通过热管导热,原理就是腔内的冷却液由液体变成气体吸热。当气体接触到低温区域时,会凝结成液体释放热量。液体通过腔体内的毛细结构(灯芯)回流到加热区域,反复循环,带走并辐射加热部分产生的热量。
VC蒸气室的工作原理其实和热管差不多,也包括传导、蒸发、对流、冷凝四个主要步骤,利用水的相变进行循环散热。两者的区别主要在于导热方式的不同。热管的导热方式是一维的,是线导热方式,而蒸汽室是二维的,是面导热方式。
图/iQOO
与热管相比,首先,蒸汽室与热源和散热介质的接触面积更大,向各个方向传递热量;其次,使用蒸汽室可以使热源和设备直接接触以降低热阻,而热管需要嵌在热源和热管之间的基板中;最后,vapor chamber更薄更轻,能适应手机集成化、轻量化的趋势。
但长期以来,导热系数更高的铜VC和蒸汽室是市场主流。不锈钢是怎么从deus ex来的?
以硬取胜,不锈钢不走寻常路。
铜和不锈钢其实是我们日常生活中非常常见的金属材料。铜具有橙红色的金属光泽和很强的导电性和导热性,广泛应用于各种电子产品中。不锈钢通常以耐腐蚀、防锈著称,广泛应用于各种日用品中。
具体到VC均热板,不锈钢VC除了导热性差之外,还有很多天然优于铜VC的地方。
首先我们需要明白,VC蒸气室本质上是一个中空结构的金属件,内部需要设计镂空,对结构强度会有一定的影响。
蒸汽室,涂/小米
不锈钢的强度比铜高,即使再薄也能有更好的强度。所以不锈钢VC蒸汽室理论上可以做得更薄,更能适应智能手机高集成度的趋势。
相比之下,据知名的“水果链”公司称,他们发现铜虽然导热性好,但经过高温处理后变软,机械性能很差。这款产品很难做到0.3mm甚至0.2 mm的厚度,当然,即使做到了超薄厚度,相应的成本也会有明显的提升。
正是因为不锈钢的强度更高,在结构强度的前提下,可以将VC蒸汽室的面积做得更大,覆盖更多的热源和散热介质,进一步提高整机的散热效率。
如上所述,VC蒸气室可以取代热管成为手机散热的核心。由“线”变“面”非常重要,大大提高了散热效率,这也决定了VC蒸室面积的重要性。
红魔9 Pro,图/红魔
熟悉目前手机市场的朋友都认为,手机厂商在散热方面的宣传通常会强调VC蒸气室的面积,以突出手机的散热性能。虽然有一定的“参数”取向,但确实符合VC蒸气室越大散热越好的原理。
除了厚度和散热面积的优势,不锈钢比铜更好:更便宜。
这种成本优势主要体现在原材料和加工环节。一方面不锈钢的价格比铜便宜很多,另一方面技术上有更大的提升空间。2021年,凌翼智表示,“凌翼智结合内部冲压工艺积累的优势,成功应用冲压工艺代替传统的蚀刻工艺,可以瞬间降低10%以上的成本。」
另外,虽然不锈钢的导热系数远低于铜,但在蒸汽室的设计中,热扩散主要是通过内部的气液相变过程来实现的,金属导热系数的重要性已经大大降低。另外,因为可以更薄,所以对导热系数的影响更小。
不过需要指出的是,除了部分性能外,目前更多的旗舰产品线还是采用铜VC蒸汽室。关键是铜VC在重量和导热方面还是有一定优势的,可以提供足够的散热性能。
但随着手机行业的发展,更薄更大的VC蒸气室将成为必然选择。诚然,不锈钢未必能取代铜,但至少可以肯定的是,不锈钢VC蒸汽室比铜VC蒸汽室有更大的提升空间。
追求散热本质上是追求性能。
图/苹果
文章开头说新一代iPhone最外面的变化是不锈钢换成钛合金,最里面的变化是A17 Pro,更本质的是芯片性能。
然而,尽管苹果公司强调推广3A级别的游戏性能,但iPhone 15 Pro系列一经发布,一个常见的问题——发热就率先成为大众关注的焦点。全球用户反映其iPhone 15 Pro系列“发热”,苹果不得不在短时间内推出多个系统更新来缓解发热问题。
之前我们已经分析过,iPhone 15 Pro系列的发热问题是由多种因素造成的,包括台积电N3B工艺功耗更低,钛合金导热系数更低,当然还有苹果一直诟病的散热设计。
IPhone 15 Pro Max,图/iFixit
从iFixit的拆解图来看,苹果在iPhone 15 Pro系列上依然没有采用其他厂商已经广泛使用的VC蒸汽室、液冷等设计,而只是采用了最早的石墨片散热设计。
对计算设备散热的追求永无止境。核心在于对性能的无止境追求,散热是影响性能的关键环节。尤其是在智能手机上,有限的内部空间,一体化、堆叠式的设计,芯片工艺接近物理极限后的发热问题,都会加剧手机内部的热量积累问题,从而影响性能。
在过去的几年里,我们已经连续开发了两代“火龙”芯片。因为发热导致的性能问题,不好的体验层出不穷。以至于那两年,手机厂商不得不开始“滚动”散热,甚至在一定程度上提高了安卓阵营的散热设计和研发能力。
也是在那两年,我相信无数人都深刻体会到了制热制冷会对手机体验产生怎样的影响。"

作者:天美娱乐




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