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从人类电子设备散热简史,再看腾讯黑鲨游戏手机3的“三明治”液冷散热

2020-03-11 14:50 · 稿源:站长之家用户投稿

从计算机诞生开始,“散热”就是一个永恒的话题。

在 3 月 3 日的一场线上发布会上,黑鲨科技联合腾讯游戏发布了旗下最新的腾讯黑鲨游戏手机 3 系产品。这台手机搭载了被称为“三明治”的液冷散热系统,采用了与别家完全不同的中置式主板架构,将核心热源区隔,并通过多层散热技术,将手机上下两根热管两面直触主板热源,在提升散热面积的同时,提升散热能力。

而在5G手机关键的CPU模组、5G模组以及充电芯片组等常规热源区域,腾讯黑鲨游戏手机 3 采用了隔离的散热分布设计,独特的中轴式主板散热架构,使得热源均匀分布的同时,横握手感更佳,相比其他手机的叠板设计,散热效果也更强。

但在此之前,人类都做了哪些努力呢?在 1946 年,世界上第一台计算机“ENIAC”问世。这台采用了电子管技术的计算机可以说是一个不折不扣的大家伙。ENIAC使用了将近 18000 个电子管元器件,重量超过 30 吨。虽然每一个元器件在运行时所散发出的热量并不算高,但ENIAC凭借庞大的元器件数量,依然让它变成了一个巨型烤箱。

根据当时留下的数据,ENIAC运行一小时要耗电 174 千瓦,这相当于 1740 个100w电灯泡同时点亮一小时。如果把单位换算一下,这一个小时所消耗的热量大概在 15 万大卡。参考百度百科的数据,100g猪肉含有的热量大概是 271 大卡,那么ENIAC的能耗就相当于…… 11 万斤猪肉。

虽然ENIAC的零部件在设计上对高温有不小的抵抗力,但科研人员可受不了此等能耗所带来的炙烤。因此他们采用了大功率电风扇这种最原始的“风冷”办法来降低ENIAC的散热。

到了上世纪六十年代前期,晶体管取代了电子管,计算机进入了第二个发展阶段。虽然晶体管让计算机的尺寸、能耗获得了大幅度的降低。但集成度的提升让计算机对“散热”的需求更为迫切。

随着技术的飞速发展,计算机在上世纪六十年代之后就开始进入集成电路时代,CPU逐渐提升的频率让发热越来越明显,而主板等相关配件由于集成度的提高,却对温度越来越敏感。而图形技术的进化,让负责图像处理的GPU也成了一个发热大户。

为了避免处理器过热,很多厂商设置了一定的限制。当CPU的频率接近最高频率的时候,会自动进行降频,防止过热引发意外。这催生了一群特殊的人群,他们的爱好就是让处理器的性能长时间达到、甚至超过其最高性能,也就是——超频。对于“超频”爱好者来说,散热是他们要解决的第一个问题。如果没有处理好散热的话,有很大概率会导致硬件面临报废的危险。

在电子消费品史上,由于过热引发的产品问题并不罕见,其中游戏圈最广为人知的当属十几年前爆发的Xbox360 三红危机。当时,游戏手机的鼻祖:诺基亚NGAGE如日中天,Gameloft、育碧、EA等知名游戏公司纷纷为其推出了独占游戏。

但那是另外一个话题了,言归正传,我们说回到散热上。Xbox360 是微软在 2005 年末推出的第七世代游戏主机。由于它比竞争对手——PS3 和Wii早一年上市,因此微软在当时可以说是占尽了优势。

但正是由于设计上的缺陷,导致Xbox360 在连续游玩的过程中,有大几率会出现主机突然无法使用的情况。这个被玩家称之为“三红”的问题让微软蒙受了口碑和金钱的双重损失。虽然微软从未披露导致“三红”的真正原因,但从故障发生时的状态和Xbox360 本身的情况来看,散热问题就是“三红”最大的元凶。

在初版的Xbox360 的设计中,微软低估了主机内部的发热量,没能采取有效的散热手段。这造成了主机在长时间运行时,GPU发出的大量热量不能被及时排出。主板的焊脚在高温的炙烤下熔断,使CPU和GPU脱落。

为了弥补“三红”问题的恶劣影响,微软将这一原因导致的保修从一年延长到三年。但在未对主机的散热进行根本上的改进时,有部分玩家居然出现多次换新之后依然“三红”的问题。直到采用CPU/GPU双45nm结构、改善散热器结构之后,“三红”才被有效的遏制。

和其他电子设备一样,手机同样受困于散热。在步入智能手机时代之后,手机和电脑、游戏机一样,在CPU和GPU方面,拥有了更加小巧的身材和越来越强劲的性能。

在5G到来的当下,手机用户也可以像PC、主机游戏玩家一样,在《和平精英》、《王者荣耀》、《战双帕弥什》这些游戏中选择适合自己手机性能的画面效果。手机性能越强,画面效果越好,设备发热也越严重,散热成了各大手机厂商亟需解决的问题。

金属背板散热、石墨片散热,很多厂商都给出了针对散热的先进解决方案,但即使强如苹果,在黑鲨之前,依然没有找到真正有效的办法。在没有厂商能给出成熟的解决方案之前,很多人发挥了自己的聪明才智,使用了很多有趣的方式帮助手机降温,比如用电扇吹、用凉水冲、安装“降温软件”等等。然而这些办法别说是治标不治本,有的时候连治标都做不到。

那么解决手机散热问题的路到底在哪里呢?国产游戏手机品牌“黑鲨”曾给出了一个可行性很高的解决方案。 2018 年,黑鲨游戏手机正式发布。除了骁龙845、8G内存、独立图像处理芯片,这些能够令手机游戏的画面体验得到提升的“基本配置”之外。它最引人瞩目的就是独创的“多级直触一体式液冷系统”。

和无热管的手机相比,黑鲨游戏手机率先将冷却液、高导热铜合金基板、纳米复合石墨深度结合,令CPU散热效率大幅度提升,这不但让手机告别了长时间游戏之后的“暖手宝”状态,也延长了CPU在高频率下的运行时间,大大提升了玩家的游戏体验。

在此之后,黑鲨陆续发布了黑鲨游戏手机Helo、黑鲨游戏手机 2 和黑鲨游戏手机2 Pro等多款产品,这些手机不断的刷新着手机散热的新标杆。

当下,全新发布的腾讯黑鲨游戏手机 3 搭载了采用全新骁龙865 移动平台,来到5G时代,其CPU和GPU处理性能均大幅提升,对于手机来说无疑同样是个发热大户,更不要提充电模块等发热大户了,但辅以“三明治”的液冷散热系统后的黑鲨,足以满足那些对性能有超高要求的手游玩家。

除此之外,黑鲨此次还推出了冰封散热背夹Pro,可以说是“将散热进行到底”,不仅适配性强,包括苹果在内的更多手机产品均可以适配,散热效果更是拔群,经过实测,一分钟内温度下降可达 15 到 20 度,在电子设备上真正实现了“结冰”的散热效果。

可以说,凭借腾讯黑鲨游戏手机 3 的发布,黑鲨在强散热、高性能这条路上又迈出了坚实的一步。目前腾讯黑鲨游戏手机 3 正在京东商城、小米商城、黑鲨商城、小米有品及顺电等销售平台火热销售,售价 3499 元起,而探索未来游戏体验的腾讯黑鲨游戏手机3 Pro也已经展开全网预约,感兴趣的玩家也可以关注黑鲨游戏手机官方获取更多信息。


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