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无论Android机还是iPhone:散热已成为「最大瓶颈」

手机行情 爱范儿 2021-07-27 10:36:25
[摘要]花749元你能买到一个HomePod mini,或是一个MagSafe外接电池,但买上一根Apple Watch编织表带却仍然要加钱。

  在Apple Store,749是一个神奇的数字。

  花749元你能买到一个HomePod mini,或是一个MagSafe外接电池,但买上一根Apple Watch编织表带却仍然要加钱。

  同一价格的产品,不同人对于它的价值认知是不同的,这也是MagSafe外接电池被部分用户调侃「鸡肋」的原因,5W的无线充电功率,让人们回想起那个被5V1A主宰的绝望年代。

  但其实,MagSafe外接电池充电功率低、速度较慢,并非完全是它自身的问题,作为受益者的iPhone 也要负上责任。

  iPhone 12的散热限制了 MagSafe 的发挥

  去年苹果推出 MagSafe 充电器,整整将 iPhone 的无线充电功率翻了个倍,达到了15W,不过还没等高兴完,不少人就发现实际充电功率往往很难长时间稳定在15W,导致整体充电速度并不快。

  最近推出的 MagSafe 外接电池也是一样,我们模拟日常观看 B 站视频场景,测试了 iPhone 12 mini 使用 MagSafe 外接电池充电的体验,其他测试条件和结果如下:

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  ▲不同温度下充电效果有区别,数据仅供参考

  可以看到,5W 的充电功率确实不太够,而室外高温则会进一步影响充电速度,出现充电量小于耗电量的情况。

  毕竟 iPhone 12 mini 实在是过于紧凑,不利于散热。

  而一旦接快充线作为无线充电器使用又会好上一些,使用20W PD 充电头接入 MagSafe 外接电池,iPhone 12 Pro Max 息屏状态下半小时从60% 充至77%,38分钟左右充至80%。

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  至于第三方外接电池,我询问了身边几位使用 Anker 5000mAh 磁吸无线充电宝的朋友,他们大多表示日常亮屏使用时不会烫手但有明显发热,使用时电量几乎不太涨,充电效率不高。

  我那位将 iPhone 12 mini 作为主力机的朋友则表示,这块5000mAh 的外接电池还是有意义的,毕竟能增加不少不少续航,而且不到200元的价格对比官方版确实有优势。

  正如苹果为这个产品取的名称一样,它应该是一块外接电池,而非充电宝。

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  它的优势体现在更灵活的充电方式,接线和单独使用对应不同的使用状态,在家或办公室就是个充电器,外出时它就是手机的「第二块电池」。

  只不过使用体验确实比上一代苹果电池壳 Smart Battery Case 要弱上一些。

  同一功率的快充,现阶段无线充电效率和速度比起有线还是差一些, MagSafe 外接电池放电时,也做不到像电池壳一样,先使用外接电池后使用手机电池。

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  但如果把问题全部归于 MagSafe 外接电池,乃至无线充电宝,MagSafe 可能就要委屈了,明明 iPhone 也要负不小的责任。

  自从 iPhone X 之后,苹果就用上了堆叠式主板结构,到 iPhone 12这一代内部空间更是紧凑,而且内部仅使用一片石墨材料引导帮助散热,这就造成了手机整体散热效率比较低。

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  ▲ 图片来自 iFixit

  基于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,时间一久热量没有较好地散开,就会导致手机降频、充电功率下降。

  苹果官方也曾表示 MagSafe 快充会导致 iPhone 过热,因此会通过软件限制充电至80%,直到温度降下来。

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  MagSafe 原本是 AirPods 之后,苹果又一品类无线化改造尝试,但 iPhone 12系列不算太好的散热,为 MagSafe 无线生态发展蒙上了一层阴影。

  散热影响深远

  一体化和堆叠化已经是手机设计中最常见的产品策略了,从 iFixit 近几年的拆解结果来看,产品可维修分值是越来越低了,对结构要求更高的折叠屏手机尤甚。

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  这其实是手机厂商之间充分竞争、不断提升产品素质的结果,堆叠式排布能更好的利用手机内部空间,留出更多空间给电池、摄像模组等关键手机元器件。

  但它的后遗症——散热不佳,反而成为了智能手机体验提升的限制。

  除了影响 MagSafe 外接电池体验,今年年初工信部发布了《无线充电(电力传输)设备无线电管理暂行规定(征求意见稿)》,其中就提到了将无线充电功率限制在50W 以内。

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  这样一来如果想进一步提升充电速度,散热是一个无法躲避的问题,无论是手机还是充电器本身,更好的散热都意味着能维持更久的高功率充电。

  另一方面,手机芯片性能这几年虽然都在逐步提升,但移动软件端也逐渐出现了更多「榨干性能」的应用,最典型的就是游戏。

  iOS/iPadOS 平台上的《帕斯卡契约》充分证明了手机也能运行高画质、复杂的准3A 类游戏,同时它对于手机的性能、散热要求也更高。

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  而《原神》对于性能的高要求,则大大提升了这款游戏的准入门槛,在我们的之前的测试中,即便是骁龙888也比较难全程保持60帧,而年年领先行业的 A 系列芯片,玩久了照样会发热。

  《原神》在商业上的成功,也会推动其他游戏厂商跟进,试图在手机平台上开发开放世界类型的游戏。

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  人工智能(AI)技术在手机的应用也越来越多,如 Google 的计算摄影、照片多帧合成算法,苹果在 iOS 15推出上屏幕识别功能,华为用 NPU 芯来做视频渲染等。

  最新的苹果 A14、高通骁龙888、华为麒麟9000其中都有相应 AI 单元,这些好用的功能都需要更高的芯片算力。

  算力提升常常意味着功耗增加,芯片发展仍然是一个循序渐进的过程,像 M1这样保持较低功耗的同时还能大幅提升算力的情况,仍然是少见的。

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  ▲M1版 iMac 能去除「大风扇」,和 M1芯片相对较低的功耗有关

  智能手机起初被称为「掌上微型电脑」,而当它逐渐走向成熟之后,也不可避免地走上和 PC 相似的路。

  热管、风扇、均热板齐上阵

  向老大哥「PC」学习已经是手机行业的一门显学,散热也不例外,例如黑鲨游戏手机3就用上了笔记本电脑上常见的热管。

  黑鲨称其为「三明治」液冷系统,其实就是在主板前后两端各放置一根金属热管,一般而言热管内会有大量毛细结构和相应的冷凝介质(处理后的水)、且管道内会保持真空。

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  这样一来手机内部升温到一定程度,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散发出来的大量热量,又由于热管内部是几乎真空的,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。

  即通过水的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的游戏帧率、更好的游戏稳定性,往往会选择更极致的设计,腾讯红魔游戏手机6 Pro 就在手机里塞入了一个小型风扇,用以散热。

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  不过加入风扇虽然提升了散热能力,但为此也要妥协不少,一是红魔游戏手机6 Pro 要在侧面开槽,让热风出来。

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  二是开启风扇后手机噪音还是比较明显,在办公室等安静的地方使用,一下就会成为同事们目光的焦点。

  这样极致的设计显然不会出现在常见的旗舰产品中,它和现在一体化的趋势是相反的。

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  ▲外置风扇或许是一个更稳妥有效的方式,毕竟风扇更大

  更常见的是 VC 均热板设计,它可以视作是热管的升级,其散热原理和热管类似,都是通过液体在固体和气体之间的转换吸走大量热量,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好地利用手机内部空间,避免形成中空缝隙。

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  ▲ 小米11 ultra 散热系统中包含 VC 均热板

  VC 均热板也成为了目前主流的散热技术,包括小米11 ultra、刚刚发布的 realme GT 大师版等产品都用上了这一技术,各家所用具体材料可能会有一些区别。

  苹果产品预测准确率颇高的分析师郭明

编辑:齐少恒

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