無論 Android 、 iPhone都想要大電量,代價是散熱成為了「最大瓶頸」

無論 Android 、 iPhone都想要大電量,代價是散熱成為了「最大瓶頸」

去年蘋果推出 MagSafe 充電器,整整將 iPhone 的無線充電功率增加一倍,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。

5W 的充電功率確實不太夠,而室外高溫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 螢幕全暗狀態下半小時從 60% 充至 77%,38 分鐘左右充至 80%。

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至於第三方外接電池,我詢問了身邊幾位使用 Anker 5000mAh 磁吸無線充電的朋友,他們大多表示日常亮螢幕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,畢竟能增加不少續航,而且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,而非行動電源。

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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。

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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。

圖片來源 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,因此會透過軟體限制充電至 80%,直到溫度降下來。

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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,對結構要求更高的折疊螢幕手機尤甚。

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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,反而成為了智慧型手機體驗提升的限制。

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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,更好的散熱都意味著能維持更久的高功率充電。

另一方面,手機晶片性能這幾年雖然都在逐步提升,但移動軟體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、復雜的准 3A 類遊戲,同時它對於手機的性能、散熱要求也更高。

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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 系列晶片,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。

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人工智慧(AI)技術在手機的應用也越來越多,如 Google 的運算攝影、照片多幀合成演算法,蘋果在 iOS 15 推出上螢幕辨識功能等。

最新的蘋果 A14、高通驍龍 888都有相應 AI 單元,這些好用的功能都需要更高的晶片算力。算力提升常常意味著功耗增加,晶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 晶片相對較低的功耗有關

智慧型手機起初被稱為「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。

導熱管、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 就用上了筆記型電腦上常見的水冷。

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導熱管,一般而言導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。

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這樣一來手機內部升溫到一定程度,傳導到熱管蒸發端,金屬導熱就會讓冷凝介質汽化吸走晶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。

即透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 就在手機裡塞入了一個小型風扇,用以散熱。

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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。

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二是開啟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,它可以視作是導熱管的升級,其散熱原理和導熱管類似,都是透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、剛剛發布的 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。

蘋果產品預測准確率頗高的分析師郭明錤也曾表示,未來蘋果將會在高階 iPhone 會搭載 VC 均熱板,而最近曝光訊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。

 

ifanr
作者

ifanr依托於中國移動互聯網的發展大潮,用敏銳的觸覺、出色的內容,聚焦 TMT 領域資訊,迅速成為中國最為出色的新銳科技Blog 媒體。

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