手机CPU的制冷和制热涉及多种技术手段,主要目的是调控芯片温度以保证性能稳定并延长硬件寿命。以下是具体方法和相关原理:
1. 制冷技术
(1)被动散热
石墨烯/VC均热板:利用高导热材料快速传导热量至机身其他区域。高端机型常用铜箔+石墨烯多层结构,搭配真空腔均热板(VC)扩大散热面积。
金属中框辅助散热:通过铝合金或不锈钢中框将热量分散,部分设计会加入导热凝胶提升接触效率。
(2)主动制冷
半导体致冷片(TEC):少数游戏手机(如红魔、黑鲨)集成微型TEC,通过帕尔帖效应主动降温,但功耗高且可能因结露需配合防水设计。
液冷循环系统:类似PC水冷的小型化方案,利用微型泵推动冷却液循环,如联想拯救者手机的"双涡扇+液冷"混合散热。
(3)软件优化
动态调频(DVFS):根据负载实时调节CPU电压和频率,避免过热。例如高通骁龙的"Kryo核心异构调度"。
温控策略:检测到高温时会强制降频或关闭大核,部分厂商允许用户自定义阈值(如三星的"游戏助推器")。
2. 制热技术
(1)低温环境加热
电阻丝加热膜:在极端气候地区使用的机型(如军用三防手机)会在主板周围嵌入加热薄膜,通过电流产生热量防止低温宕机。
电池余热利用:通过电源管理芯片将电池放电时的废热导向CPU区域,多见于北极科考定制设备。
(2)预热加速
快速充电产热:QC/PD协议高功率充电时故意保留部分热量提升基板温度,避免冷启动导致的锂离子沉积(0℃以下充电会损伤电池)。
3. 创新技术方向
相变材料(PCM):如石蜡基材料吸热融化时吸收大量热量,Xperia曾实验性采用。
纳米流体冷却:MIT研究的纳米粒子悬浮液可在微小通道内实现高效热交换,未来可能微型化用于手机。
热电联供设计:将废热转化为电能回充,华为2021年专利显示其研究过基于塞贝克效应的自供电散热模块。
注意事项
过冷可能导致冷凝水损坏电路,主动制冷需配合密封设计。
持续高温(>85℃)会加速电解电容老化,MTK天玑芯片的"过热降亮度"机制即为此设计。
第三方散热背夹可能因长时间极限制冷导致主板形变,建议选择带温度传感器的产品。