無論 Android 手機還 iPhone,散熱已成「最大瓶頸」

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 31 日 0:00 | 分類 Apple , 周邊 , 電力儲存 Telegram share ! follow us in feedly


Apple Store 的 99 美元是神奇的數字。花 99 美元能買到 HomePod mini 或 MagSafe 外接式電池,但買 Apple Watch 編織錶帶卻要加錢。

同價格產品,對每個人價值認知不同,這也是MagSafe外接式電池被部分用戶調侃「雞肋」的原因,5W無線充電功率,讓人們回想起被5V1A主宰的絕望年代。但MagSafe外接式電池充電功率低、速度較慢,並非完全是自身問題,受益者的iPhone也要負責任。

iPhone 12散熱限制MagSafe發揮

去年蘋果推出MagSafe充電器,整整將iPhone無線充電功率翻倍,達15W,不過還沒高興完,不少人發現實際充電功率很難長時間穩定15W,導致整體充電速度並不快。

最近推出的MagSafe外接式電池也一樣,模擬日常看影片場景,測試iPhone 12 mini使用MagSafe外接充電體驗,其他測試條件和結果如下:

▲ 不同溫度充電效果有別,數據僅供參考。

可看到5W充電功率確實不太夠,室外高溫會進一步影響充電速度,出現充電量小於耗電量。畢竟iPhone 12 mini實在太小,不利散熱。一旦使用快充線為無線充電器使用又好一點,使用20W PD充電頭接入MagSafe外接電池,iPhone 12 Pro Max待機狀態半小時從60%充至77%,38分鐘左右充至80%。

至於第三方外接電池,筆者詢問幾位使用Anker 5000mAh磁吸無線充電的朋友,大多表示日常使用時不會燙手但有明顯發熱,使用時充電電量幾乎不太漲,充電效率不高。

將iPhone 12 mini當成主力機的朋友表示,5,000mAh外接電池還是有意義,畢竟增加不少續航,且不到台幣1,200元比官方版確實有優勢。正如蘋果為產品取名MagSafe「Battery Pack」,應是外接電池,而非真正的充電器(Charger)。

優勢是更靈活充電,接線和單獨使用對應不同使用狀態,在家或辦公室就是充電器,外出時是手機「第二塊電池」。不過使用體驗確實比上一代蘋果電池殼Smart Battery Case要弱。

同功率快充,現階段無線充電效率和速度比起有線還是差,MagSafe外接電池放電時也做不到像電池殼,先使用外接電池後使用手機電池。但如果全歸咎於MagSafe外接電池乃至無線充電器,MagSafe可能委屈了,明明iPhone也要負不少責任。

自從iPhone X之後,蘋果使用堆疊式主板結構,到iPhone 12內部空間更緊湊,且僅一片石墨材料引導幫助散熱,造成手機整體散熱效率低。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,熱量沒有好好散開,就導致手機降頻、充電功率下降。

MagSafe原本是AirPods之後,蘋果又一無線化改造嘗試,但iPhone 12系列散熱不算太好,為MagSafe無線生態發展蒙上一層陰影。

散熱影響深遠

一體化和堆疊化已是手機設計最常見的策略了,從iFixit近幾年拆解結果來看,產品可維修分數越來越低,對結構要求更高的摺疊螢幕手機尤甚。這其實是手機廠商充分競爭、不斷提升產品品質的結果,堆疊式布局更能利用手機內部空間,留出更多空間給電池、相機模組等關鍵手機元件。

但後遺症──散熱不佳,反而成了智慧手機體驗提升的限制。

除了影響MagSafe外接電池體驗,如果想進一步提升充電速度,散熱是無法躲避的問題,無論手機還是充電器,優秀散熱都意味維持更久高功率充電。另一方面,手機晶片性能這幾年逐步提升,但行動裝置也逐漸出現更多「榨乾性能」的應用程式,最典型就是遊戲。

iOS / iPadOS平台的《帕斯卡契約》充分證明手機也能運行高畫質、複雜的準3A遊戲,同時對手機性能、散熱要求也更高。《原神》要求更高,大大提升准入門檻,測試時即便驍龍888也較難全程保持60幀,年年領先的A系列晶片,玩久了照樣會發熱。《原神》的成功,也會推動其他遊戲廠商跟進,試圖在手機平台開發開放世界類型遊戲。

人工智慧(AI)技術的手機應用也越來越多,如Google計算攝影、照片多幀合成算法,蘋果iOS 15螢幕辨識功能,華為用NPU晶片做視訊渲染等。最新的蘋果A14、高通驍龍888、華為麒麟9000都有相應AI單元,都需要更高晶片算力。

算力提升常意味著功耗增加,晶片發展仍是循序漸進的過程,像M1保持較低功耗還能大幅提升算力仍少見。

▲ M1版iMac能去除「大風扇」,和M1晶片較低功耗有關。(Source:影片截圖)

智慧手機起初稱為「掌上微型電腦」,逐漸成熟後,也不可避免走上和PC相似的路。

熱管、風扇、均熱板齊上陣

向老大哥「PC」學習已是手機業的顯學,散熱也不例外,例如黑鯊遊戲手機3就使用筆電常見的熱管。黑鯊稱之為「三明治」液冷系統,其實就是在主板前後兩端各放一根金屬熱管,一般而言熱管內會有大量毛細結構和冷凝介質(處理後的水),且管道內會保持真空。

手機升溫到一定程度,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大量熱量,又由於熱管內部幾乎真空,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。

即藉由水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幀率、穩定性,往往會選擇極致設計,騰訊紅魔遊戲手機6 Pro就在手機塞入小風扇散熱。不過加入風扇雖然提升散熱能力,也妥協不少,紅魔遊戲手機6 Pro要在側面開槽,讓熱風出來。二是開啟風扇後噪音還是明顯,在辦公室等安靜地方使用,一下就會成為同事焦點。

極致設計顯然不會出現在旗艦產品,和現在一體化趨勢相反。

▲ 外接風扇或許是更穩的方式,畢竟風扇更大。

更常見的是VC均熱板設計,可視作熱管升級,散熱原理和熱管類似,都是藉由液體在固體和氣體轉換吸走大量熱量,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能利用手機內部空間,避免形成中空縫隙。

▲ 小米11 ultra散熱系統包含VC均熱板。(Source:小米

VC均熱板也成了主流散熱技術,包括小米11 ultra、剛發表的realme GT大師版等產品,各家具體材料可能有差別。蘋果分析師郭明錤也表示,充電器無線化改造無疑是極大增益。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:蘋果

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