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无论 Android 手机还 iPhone,散热已成“最大瓶颈”

2024-11-01 210


Apple Store 的 99 美元是神奇的数字。花 99 美元能买到 HomePod mini 或 MagSafe 外接式电池,但买 Apple Watch 编织表带却要加钱。

同价格产品,对每个人价值认知不同,这也是MagSafe外接式电池被部分用户调侃“鸡肋”的原因,5W无线充电功率,让人们回想起被5V1A主宰的绝望年代。但MagSafe外接式电池充电功率低、速度较慢,并非完全是自身问题,受益者的iPhone也要负责任。

iPhone 12散热限制MagSafe发挥

去年苹果推出MagSafe充电器,整整将iPhone无线充电功率翻倍,达15W,不过还没高兴完,不少人发现实际充电功率很难长时间稳定15W,导致整体充电速度并不快。

最近推出的MagSafe外接式电池也一样,模拟日常看影片场景,测试iPhone 12 mini使用MagSafe外接充电体验,其他测试条件和结果如下:

▲ 不同温度充电效果有别,数据仅供参考。

可看到5W充电功率确实不太够,室外高温会进一步影响充电速度,出现充电量小于耗电量。毕竟iPhone 12 mini实在太小,不利散热。一旦使用快充线为无线充电器使用又好一点,使用20W PD充电头接入MagSafe外接电池,iPhone 12 Pro Max待机状态半小时从60%充至77%,38分钟左右充至80%。

至于第三方外接电池,笔者询问几位使用Anker 5000mAh磁吸无线充电的朋友,大多表示日常使用时不会烫手但有明显发热,使用时充电电量几乎不太涨,充电效率不高。

将iPhone 12 mini当成主力机的朋友表示,5,000mAh外接电池还是有意义,毕竟增加不少续航,且不到台币1,200元比官方版确实有优势。正如苹果为产品取名MagSafe“Battery Pack”,应是外接电池,而非真正的充电器(Charger)。

优势是更灵活充电,接线和单独使用对应不同使用状态,在家或办公室就是充电器,外出时是手机“第二块电池”。不过使用体验确实比上一代苹果电池壳Smart Battery Case要弱。

同功率快充,现阶段无线充电效率和速度比起有线还是差,MagSafe外接电池放电时也做不到像电池壳,先使用外接电池后使用手机电池。但如果全归咎于MagSafe外接电池乃至无线充电器,MagSafe可能委屈了,明明iPhone也要负不少责任。

自从iPhone X之后,苹果使用堆叠式主板结构,到iPhone 12内部空间更紧凑,且仅一片石墨材料引导帮助散热,造成手机整体散热效率低。电磁感应的无线充电技术本身就会散发不少热量,电池充电也会积蓄热量,时间一久,热量没有好好散开,就导致手机降频、充电功率下降。

MagSafe原本是AirPods之后,苹果又一无线化改造尝试,但iPhone 12系列散热不算太好,为MagSafe无线生态发展蒙上一层阴影。

散热影响深远

一体化和堆叠化已是手机设计最常见的策略了,从iFixit近几年拆解结果来看,产品可维修分数越来越低,对结构要求更高的折叠屏幕手机尤甚。这其实是手机厂商充分竞争、不断提升产品品质的结果,堆叠式布局更能利用手机内部空间,留出更多空间给电池、相机模组等关键手机元件。

但后遗症──散热不佳,反而成了智能手机体验提升的限制。

除了影响MagSafe外接电池体验,如果想进一步提升充电速度,散热是无法躲避的问题,无论手机还是充电器,优秀散热都意味维持更久高功率充电。另一方面,手机芯片性能这几年逐步提升,但行动装置也逐渐出现更多“榨干性能”的应用程序,最典型就是游戏。

iOS / iPadOS平台的《帕斯卡契约》充分证明手机也能运行高清、复杂的准3A游戏,同时对手机性能、散热要求也更高。《原神》要求更高,大大提升准入门槛,测试时即便骁龙888也较难全程保持60帧,年年领先的A系列芯片,玩久了照样会发热。《原神》的成功,也会推动其他游戏厂商跟进,试图在手机平台开发开放世界类型游戏。

人工智能(AI)技术的手机应用也越来越多,如Google计算摄影、照片多帧合成算法,苹果iOS 15屏幕辨识功能,华为用NPU芯片做视讯渲染等。最新的苹果A14、高通骁龙888、华为麒麟9000都有相应AI单元,都需要更高芯片算力。

算力提升常意味着功耗增加,芯片发展仍是循序渐进的过程,像M1保持较低功耗还能大幅提升算力仍少见。

▲ M1版iMac能去除“大风扇”,和M1芯片较低功耗有关。(Source:影片截图)

智能手机起初称为“掌上微型电脑”,逐渐成熟后,也不可避免走上和PC相似的路。

热管、风扇、均热板齐上阵

向老大哥“PC”学习已是手机业的显学,散热也不例外,例如黑鲨游戏手机3就使用笔电常见的热管。黑鲨称之为“三明治”液冷系统,其实就是在主板前后两端各放一根金属热管,一般而言热管内会有大量毛细结构和冷凝介质(处理后的水),且管道内会保持真空。

手机升温到一定程度,传导到热管蒸发端,金属导热就会让冷凝介质汽化吸走芯片大量热量,又由于热管内部几乎真空,液体汽化后就会自动流向压强小的液化端,最后凝结为液态流回蒸发端。

即借由水蒸发吸热更快的传导热量,加快散热。

游戏手机为了追求极致帧率、稳定性,往往会选择极致设计,腾讯红魔游戏手机6 Pro就在手机塞入小风扇散热。不过加入风扇虽然提升散热能力,也妥协不少,红魔游戏手机6 Pro要在侧面开槽,让热风出来。二是开启风扇后噪音还是明显,在办公室等安静地方使用,一下就会成为同事焦点。

极致设计显然不会出现在旗舰产品,和现在一体化趋势相反。

▲ 外接风扇或许是更稳的方式,毕竟风扇更大。

更常见的是VC均热板设计,可视作热管升级,散热原理和热管类似,都是借由液体在固体和气体转换吸走大量热量,加快散热效率。不过均热板面积更大,配合热铜箔、导热凝胶、石墨等导热材质组合使用效率更高,同时与热管相比也能更能利用手机内部空间,避免形成中空缝隙。

▲ 小米11 ultra散热系统包含VC均热板。(Source:小米)

VC均热板也成了主流散热技术,包括小米11 ultra、刚发表的realme GT大师版等产品,各家具体材料可能有差别。苹果分析师郭明錤也表示,充电器无线化改造无疑是极大增益。

(本文由 爱范儿 授权转载;首图来源:苹果)

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