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多级直触一体式液冷系统——由黑鲨引领的散热黑科技

咪哚网(www.midoo.cc)时间:2018-05-24 09:43 稿源:互联网   编辑:贺飞 &nb 手机扫描分享

  随着雷蛇、黑鲨、红魔的入场,游戏手机市场逐渐热闹起来。而对于游戏手机来说,如何保证手机在使用过程中机身温度“维稳”不降频是需要攻克的难题。而黑鲨给出的答案是——液冷。

  黑鲨的液冷散热设计灵感来自卫星散热。太空中卫星的向阳面温度非常高,但背阴面温度极低,因此需要在其内部建立一套导热系统来使卫星表面的温度均匀分布,我们可以简化看作卫星外罩内壁附有储满水的盘管环绕着卫星,它的作用就是把卫星向阳面的热量运送到背光的一面,从而达到散热的效果,除此之外在火箭发动机、国内的压水堆核电站都有使用类似的散热技术。

  市面上将液冷运用于手机散热的案例早已有之,像三星S、Note系列,华为的Mate RS保时捷等 都有液冷设计, 只不过,黑鲨游戏手机是首个在手机上使用 多级直触一体式液冷系统的产品。

  黑鲨游戏手机整个液冷系统由三部分构成:

  第一部分为 简洁高效的热能萃取架构,热源(如CPU)产生的热量通过高导热率材料直接与热管接触,将热管内的液态传热介质气化,气化后的传热介质被气体压力推送到远离热源的冷端,并在冷端液化释放热能,然后液体再通过毛细通道结构体回流至热源端,形成散热回路,气液循环如此往复。另外要特别提到的是根据能量守恒定律,液态到气态的转化过程也是要做功消耗能量的。假设发热体产生了10W的热量,通过液冷管导出来可能就变成7W了,剩余的部分就被传热介质气液转换过程做功消耗掉了,这也是黑鲨手机选择液冷作为散热方案的主要原因。

  第二部分为 一体式热能均布架构,将热管在铜质导热基板内U型包裹并通过金属熔融焊接技术与之成为一体,这样就可有效避免热管与外界因接触热阻太大,冷端的热散不出去而导致热管失效的情况, 与导热板一体式的形态使得萃取至热管冷端的热能迅速均匀扩散至铜质导热基板的外表面的能力得以大幅度提升;

  第三部分为 三维散热架构,均布至导热基板表面的热,通过贴合在其表面与壳体结构件之间的纳米复合多层石墨片,将热量由基板表面沿石墨片的X、Y向大平面扩散,然后传导至壳体结构件,利用整机高达6000 mm² 的结构件3D面来对外散热。

  如下为三星S/Note 系列 、Huawei Mate RS 、黑鲨 这三款手机CPU上方液冷系统的传热叠层图:

  基于以上图示,我们提取了对CPU散热至关重要的3组数据,对比情况如下:

  由上图及表格分析数据,我们发现三星S/Note 系列 和 华为Mate RS 保时捷 手机CPU的热量需要穿过5层传热结构才能传导到热管,这样的设计就存在很大的缺陷, CPU的热量在传导到热管的过程中,多达5层的传热叠层会因为组装、接触间隙、材料热阻、接触界面热阻、热量流失等原因,导致到达液冷管的热量无法使液态传热介质达到气化点,液冷管的作用就发挥不出来。而且其热管外侧的传热叠层的热传导效率只有黑鲨的0.2%~0.4%,严重削弱了热管上的热量在整机内的扩散效率。

  黑鲨首创的多级直触一体式液冷系统,创造性的将液冷管设计到了屏蔽件内部,将屏蔽件与导热基板合一,使得液冷管与CPU等发热源直接接触,热传导效率高达8000以上,所以液冷管里的传热介质能迅速到达气化点产生做功动作,带走热源

编辑:未知

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