Как работает водяное охлаждение в смартфонах

Артур
Как работает водяное охлаждение в смартфонах

Одним из популярных технических решений в смартфонах 2018 года стало использование систем водяного охлаждения — например, трубки с жидкостью стоят в Pocophone F1, Honor Note 10, Xiaomi Black Shark и Samsung Galaxy Note 9. Новинкой это решение назвать едва ли получится, поскольку впервые это было использовано в NEC Medias X в далеком 2013 году, в 2015 появились Lumia 950 и 950 XL 2015 с водяным охлаждением, позже такая система стояла в Samsung Galaxy S7. Но именно в тренд это оформилось только сейчас и связано со значительным ростом производительности чипов, наличием со-процессоров для искусственного интеллекта и машинного обучения, увеличением тепловыделения и ростом требований к производительности топовых мобильных игр.

Системы водяного охлаждения в смартфонах позволяют не только снизить температуру начинки (а значит, и корпуса) под нагрузкой и не допустить дискомфортного перегрева, но также обеспечивают более стабильную производительность устройств при продолжительной игре и выполнении любых других ресурсоемких операций. Все дело в том, что контроллеры тепловыделения и энергопотребления могут снижать производительность процессора при продолжительной нагрузке и увеличении температуры, что негативно сказывается на пользовательском опыте. За примерами далеко ходить не надо — достаточно несколько раз подряд прогнать бенчмарки типа AnTuTu и сравнить полученные данные. Это станет отличной иллюстрацией того, как меняется производительность устройств в играх с продолжительными сессиями типа Vainglory, PUBG или WoT Blitz.

Водяное охлаждение должно способствовать более эффективному отведению тепла и снижению температуры процессора, однако пока далеко не все пользователи доверяют этим системам. Есть мнение, что все это — маркетинговая уловка и водяное охлаждение в рамках смартфонных габаритов не может помогать в эффективном снижении температуры. Впрочем, тесты устройств с наличием и отсутствием этого компонента говорят об обратном. Компания Samsung решила рассказать о том, как в смартфонах Galaxy Note9 им удалось не просто установить водяное охлаждение, но также повысить его эффективность за счет новой системы водяного охлаждения с применением углеволоконных технологий – Water Carbon Cooling.. Ниже приводим текст из пресс-рума компании.

Смартфон Galaxy Note9 создан для пользователей, стремящихся повысить свою продуктивность, – он построен на базе новейших, самых высокопроизводительных чипов, имеет до 8ГБ памяти и оснащен батарей емкостью 4000мАч. При всей его высокой мощности требуется настоящая инженерная магия, чтобы обеспечить должное охлаждение компонентов смартфона, когда вы запускаете игры или работаете с ресурсоемкими многозадачными приложениями. Компания Samsung разработала инновационное решение для охлаждения Galaxy Note9 и представила принципиально новую систему водяного охлаждения с применением углеволоконных технологий – Water Carbon Cooling.

Проблема

Как работает водяное охлаждение в смартфонах

При создании телефонов, способных работать от батареи в течение всего дня и запускать игры как на игровых приставках, мы сталкиваемся с тем, что телефон ощутимо нагревается. Если внутренности смартфона нагреваются слишком сильно, то срабатывает защита от перегрева (thermal throttling), и процессор автоматически снижает частоту своей работы, что приводит к потере производительности. Зависающие игры и медленная работа многозадачных приложений – две важных проблемы, решить которые помогает грамотно разработанная система охлаждения.

Цель

Как работает водяное охлаждение в смартфонах

При создании Galaxy Note9 в Samsung поставили перед собой сразу несколько целей: получить смартфон, который бы мог работать от батареи в течение всего дня, который можно было бы использовать в качестве обычного ПК при подключении к док-станции Samsung DeX, и который позволял бы запускать игры с насыщенной графикой, такие как Fortnite. Это означало, что смартфон должен быть оснащен батареей большой емкости и мощным процессором, а это, в свою очередь, предъявляло повышенные требования к системе охлаждения. Новая система охлаждения должна была работать быстрее и эффективнее, чем системы предыдущих поколений.

Идея

Как работает водяное охлаждение в смартфонах

В водяной системе охлаждения на смартфонах Galaxy S7 применялся радиатор пористого типа (porous thermal spreader), наполненный водой, которая поглощает тепло, и, превращаясь в пар, передает тепло по трубке. После того, как тепло рассеивается, пар снова конденсируется в воду. Эта система послужила прототипом для водяного охлаждения Water Carbon Cooling, которое используется в Galaxy Note9, однако новая система стала более комплексной и эффективной.

Решение

Как работает водяное охлаждение в смартфонах

Первоначально в системе использовалось два материала термоинтерфейсов (Thermal Interface Materials, TIM), один из которых был выполнен из углеволокна с высокой теплопроводностью и был предназначен для отвода тепла от процессора. Новое решение заключалось в добавлении слоя меди между этими двум материалами, что позволило передавать еще больше тепла между ними, чтобы потом обеспечить его более эффективное рассеяние. Кроме того, в Samsung разработали более широкий радиатор охлаждения объемом 350 кубических миллиметров по сравнению с 95-мм радиатором Galaxy S9, что позволило рассеивать тепло через большую площадь поверхности.

Результат

Как работает водяное охлаждение в смартфонах

Благодаря улучшенной системе охлаждения Water Carbon Cooling, смартфон Galaxy Note9 способен эффективно рассеивать тепло, генерируемое его процессором. За счет более широкого радиатора охлаждения и улучшенного термоинтерфейса, выполненного из углеволокна, система охлаждения хорошо справляется с отводом тепла с процессора на поверхность устройства. Это позволяет непрерывно использовать смартфон в режиме максимальной производительности. В сравнении с Galaxy Note8, обновленная система охлаждения обладает втрое большим теплопоглощением и 3.5 раза более высокой теплопроводностью.
7

Будь в курсе последних новостей из мира гаджетов и технологий

Мы в соцсетях

Комментарии

+140
Никак, копит тепло в трубку которая греет весь телефон
6 сентября 2018 в 15:36
#
+4452
Будем ходить в сервис центр менять тосол, со словами :
«Сделайте что нибудь мастер, он у меня шипит и булькает»)))
6 сентября 2018 в 16:02
#
Mers
+5076
Главное не закипятить, а то из расширительного пойдёт :D))
6 сентября 2018 в 18:37
#
Alll
+3789
А в карбюраторе конденсат!))
6 сентября 2018 в 22:20
#
nikitaec
+198
много букв, а о технологии два предложения
6 сентября 2018 в 17:31
#
+59
Думаю, всё-таки в качестве теплоносителя используется не вода (не вскрывал, поэтому не знаю), а что-то другое, с меньшим коэффициентом теплового расширения.
6 сентября 2018 в 18:32
#
Егор Морозов
+1764
Я тоже так подумал, ибо вода вообще при 100 градусах испаряется. Но они могли банально понизить давление в трубке и все ок. Хотя на практике как-то пофиг, ибо троттлинг 30% достигает. Лучше бы сделали большую медную пластину на весь корпус — толку было бы в разы больше.
6 сентября 2018 в 19:30
#
+59
Температура изменения агрегатного состояния зависит от давления. В данном случае, думаю, используется сплав галлия или индия.
6 сентября 2018 в 21:10
#
Егор Морозов
+1764
Ну это и написал выше — при уменьшении давления понижается температура кипения. Насчет галлия или индия — в первоисточнике и на слайдах самсунга упорно фигурирует слово water.
6 сентября 2018 в 22:08
#
+66
Блин, прочитал, но как это работает толком не узнал, зато реклама самсунга хороша
6 сентября 2018 в 19:06
#
+15
Превращаясь в пар передаёт тепло по трубке. Это фиаско братан, что бы в пар превратить житкось у тебя уже батарея так ебан..т что срать тебе на тротлинг будет. Вот тебе лучше руки к другому месту проделать что бы такую ахинею не писал.
6 сентября 2018 в 20:00
#
+102
Я как понял в пар она превращается внутри замкнутого контура.
6 сентября 2018 в 20:06
#
+35
Если в трубке вакуум,то температура кипения в разы меньше 100 градусов умник,а вот на сколько ниже зависит уже от давления вакуума.
6 сентября 2018 в 22:24
#
+49
Какой вакуум. Откуда давление в вакууме ;) но мысль про давление у тебя правильная
6 сентября 2018 в 23:13
#
+59
Скорее всего имелось в виду относительное давление, а не абсолютное.
6 сентября 2018 в 23:16
#
+59
Не думаю, что там вакуум (а тем более вода) — при таких габаритах, тепловую трубку, атмосферное давление должно просто раздавить.
6 сентября 2018 в 23:14
#
+182
Этот подход известен уже много лет и называется «тепловой насос». Каждый из на имеет с ним дело ежедневно по много раз. И называется этот тепловой насос -ХОЛОДИЛЬНИК :)
Суть в том, чтобы перенести тепло из одного места в другое. В холодильнике внутри холодит так как тепло оттуда забирается и переносится наружу. Поэтому сзади холодильника горячие радиаторы.
Тоже самое тут. Около чипа вода в трубке нагревается, тем самым не давая перегреться процессору. Потом вода (закипает )испаряется, а при испарении поглощается много энергии. И процессор охлаждается. Потом пары воды попадают на относительно холодную поверхность (это задняя сторона телефона) и конденсируется (превращается обратно в жидкую воду). При конденсации выделяется много энергии и она нагревает телефон. Но из- за относительно большой площади задника, это тепло быстро рассеивается.

Короче, никакой магии. Просто кпд такой тепловой трубки выше чем простой теплоперенос.
7 сентября 2018 в 00:36
#
+59
Думаю, для начала вам надо прочесть курс теплотехники. В холодильнике, в качестве теплоносителя используется сжиженная газовая смесь (фреоны, аммиак,...) с достаточно низкой температурой кипения (и как я думаю вы понимаете, с избыточным давлением). Чтобы заставить кипеть воду (хотя бы при 60 градусах Цельсия — чтобы не грелись соседние компоненты: матрица...), какое должно быть давление внутри тепловой трубки? А теперь углубимся в сопромат: материал трубки, толщина стенок, атмосферное давление (учитывая и перепады)... Поэтому и возникает вопрос о реальном теплоносителе (или использованном в материале тепловой трубки)
7 сентября 2018 в 11:22
#
+59
Я к чему, разбирал Lumia 950 (в статье говориться, что в ней используется тоже жидкостная система охлаждения) — чего-то я не заметил ни испарителя, ни огромного конденсатора.
7 сентября 2018 в 11:26
#
–87
Теперь понятно.
7 сентября 2018 в 06:27
#
+857
Да фигня это все чистый маркетинг, с учетом как нагревается смартфон например во время зарядки и температурная разница при использовании водяной трубки в 3-4 градуса это просто ничто...самое главное грамотно убедить потребителя что это работает!
7 сентября 2018 в 07:34
#
Lord
+599
Как узнаю, что в теле стоит такое чудо, сроду не возьму себе такую печку.
7 сентября 2018 в 16:16
#
TripleX
+73
У меня нот9 и я вам скажу это реально работает. 43 градуса во время игры в пабг и 45 градусов во время игры на зарядке. вот и думайте маркетинговый ход или нет...
7 сентября 2018 в 23:46
#
+211
Так в 3й или даже во 2й Иксперии Z было такое охлаждение,
Еще какие -то аппараты видел с таким же конструктивом, когда разбирал
8 сентября 2018 в 15:06
#
–11
4 июля 2020 в 23:23
#