石墨烯等散热材料是如何上位的？水冷手机「石墨烯等散热材料是如何上位的？」

炎炎夏日，大家都希望自己的手机在使用过程中“凉快”一点，毕竟智能手机的“铁板烧”的可真不好受。手机不像电脑，可以牺牲部分便携性用风冷、水冷等方式实现对核心零部件温度的控制，在传统散热方式无法有效对手机降温的前提下，诸如石墨烯、液冷散热管等散热新势力登上舞台。

1、散热材料从无到有

智能手机发展的早期阶段，智能手机的温控设计并不受重视，这是因为除了手机的温度控制外，还有其他的实际需要解决，因此“解决发热”的优先级靠后。毕竟，更大更好的屏幕、更优秀的后置镜头、更强的手机芯片，哪一个要素放在量产的智能手机上都能换来极高的产品销量。早期的智能手机消费者对于手机散热也没有现在这么敏感，部分手机发烧友往往会用“超频”的方式用发热换性能。

▲ 硅脂散热

还有一个原因，早期的手机芯片所产生的功耗并不算高，这就意味着哪怕没有温控的设计，手机也不会过于发烫。而且当时有一些手机发烧友往往还会用超频的方式来换取手机更高的性能。在当时的年代，哪怕是现在司空见惯在芯片上涂有硅脂的散热方式，都是一种奢侈的表现。

智能手机真正重视散热是在实际性能突破了使用性后，手机满足了大部分用户的日常使用了，像散热这种问题，就被人们所关注起来了。其实手机的热源来自SoC、屏幕、摄像头以及充电状态下的电池，加上现在的手机品牌都在往5G方向发展，信息处理和数据计算的工作更是增加了SoC的发热。

高性能的SOC芯片在给我们的智能手机带来强大运算能力的同时，大功耗带来的散热问题也不断困扰着我们。让小黑不得不感叹，现在的旗舰手机越来越“热了”。 而针对高性能智能手机的散热问题，各大手机厂商推出的散热方案也是五花八门。常见的手机散热方案包括铜箔导热、液冷、石墨片导热等等。

2、新型的散热材料

除了上文说的涂抹硅脂的散热方法，手机散热真正形成体系的还是要属液冷和石墨散热材料大规模使用的时候。

▲ 液冷散热原理

其实液冷散热管的原理与传统电脑上的“水冷散热”没有什么区别，两者都是通过内部填充的液体将手机散发出的热量带走。但是如果把用水作为液冷散热管内的液体会损伤部分智能手机的半导体元器件，出于安全的考虑，智能手机液冷散热管内部多数是用油性物质。

石墨烯散热的原理与铜箔散热无二，通过自身良好的导热性将热量及时导出。尽管石墨烯散热已经出现，但石墨烯散热仍未动摇液冷散热的领先地位。特别是当前在智能手机上已经建立了“液冷散热+硅脂散热+石墨烯散热+金属中框”的完整的立体散热体系。不过，其他几种散热方式仍未动摇液冷散热在手机散热体系中的中心地位。

如今液冷散热已经发展到了VC均热板，VC均热板在手机内部的嵌入方式是和金属中框合为一体，成为手机的支撑与散热体系中重要的因素。另外，VC均热板可将热源向四周扩散，散热效率大幅度提升。这也意味着液冷散热在目前智能手机中的地位依旧没有被取代的趋势。

和手机金属中框融为一体的VC均热板

虽然液冷散热的使用率还是很高，但新型散热材料——石墨及石墨烯也同样非常受欢迎。其实人工石墨散热片在智能手机刚开始普及的时候，就用在了iPhone4上。但石墨散热片的良率较低，导致其价格相对较高。

▲ 石墨散热材料制作流程

手机石墨散热材料的生产技术如今已经非常成熟了，制作的方法也有很多。例如将含碳元素99.999％以上的磨细石墨粉加入强酸中混合配比酸化、浸泡、水洗、高温膨化后的，通过石墨卷材设备可挤压成片状的石墨散热片。 但是，石墨烯散热片的生产制作工艺就复杂许多。

石墨烯贴片是一种超薄散热材料，可以有效的降低发热源的密度， 达到大面积快速传热、散热、并消除单点高温的效果。加上石墨烯本身不会产生额外的电磁波干扰，所以对手机的信号没有影响。而石墨烯贴片的另一个优点更是让其广泛应用，这种散热材料的外形多变，可以制作成任意指定的形状，方便使用于各种不同的产品，完美的契合了如今空间有限的智能手机。

３、多种散热材料组合

华为mate30系列手机发布会上，与当时三星的旗舰手机S10+做了对比。由于mate30Pro采用了液冷+石墨烯的双重散热方案，在5G网络下使用了一个小时高清视频通话后，华为mate30pro5G正面背面温度分别为35.5℃和36.2℃，相较三星的散热，占据了压倒性的优势。

小米10系列中，手机中的散热系统更是包含了超大面积的VC+石墨烯+石墨+导热凝胶＋铜箔的5重散热。这也代表了在今后的智能手机中，散热材料的数量将不止一两种进行搭配了。综上，手机散热经历了一个从无到有，从粗放式散热到形成精细化立体散热的过程。从SoC处涂抹硅脂都能被大力传宣到现在液冷散热都耳熟能详，再到多种散热材料组合，石墨烯被认为是一种革命性的材料，是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲。目前石墨烯材料是制造商们一直着手发力的点，石墨烯的市场前景很大，也是科技前沿投入较大的一个领域，非常被看好。如果之后真的能做出石墨烯材料芯片，那手机散热性能必会大大增强。

文章来源：5G行业观察

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