手机一直“上火”,医生开了四副药
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来源:IT之家
手机散热系统历经石墨、热管、VC均热板到主动散热的技术迭代,解决了功耗与散热的矛盾,从被动散热到主动散热,满足高负载场景需求。

赤日炎炎似火烧,野田禾稻半枯焦。手机芯片如汤煮,散热模组把扇摇。

回到 2015 年,如果你买了台搭载骁龙 810 芯片的手机,一定忘不了这样的体验:夏天在户外随便拍几分钟视频,屏幕突然弹出一行字:“相机温度过高,已自动关闭”。

这是当年几乎所有旗舰机的通病:功耗压不住,散热跟不上,划屏秒温热,用久会发烫,到了寒冷冬日还能化身暖手小太阳。

十年后的今天,旗舰手机芯片的峰值功耗已经突破了 15W。然而诸如过热保护、断电重启的尴尬问题似乎不再常见。在此期间,手机散热系统经历了从平面到立体、从被动到主动的进化 —— 可以说,人们不惜在材料学和工程学上狂点科技树,终于让手机凉快了点。

散热系统为何突然成为手机厂商的必争之地?这要从手机散热的四次技术迭代说起。

01. 石墨时代,散热的“石器时代”

说起来你可能不信,最先在手机上大规模铺开散热的厂商,是如今被吐槽最不重视散热的苹果

2010 年 6 月发布的 iPhone 4 是首款大面积使用石墨散热膜的手机。苹果在其玻璃背盖、不锈钢中板、L 型主板屏蔽罩上都粘贴了大块石墨散热膜。

石墨散热膜的原理并不复杂。石墨材料在水平方向上的导热能力极高,最高可达铜的 10 倍。将一片石墨贴在芯片上方,芯片产生的热量会被迅速摊开到更大的面积上,虽然大部分热量还在手机内部,不会第一时间排出,但至少不会在芯片上烧开水

如果你用过那时候的中高端手机,那种整机摸上去都温乎乎的触感就是拜石墨的均热属性所赐。

在 iPhone 4 之后,绝大多数智能手机都开始采用石墨散热方案。这个时间点很有意思 —— 智能手机刚刚进入性能竞赛的初期,芯片功耗还不算夸张,但厂商已经意识到:如果还像以前一样等着热量自己发散到空气中,早晚要出大问题。

散热性能之外,石墨轻、薄、成本可控,到今天依然是手机内部不可或缺的基础散热材料。现在拆开一部手机,它的后盖、屏幕背面和屏蔽罩表面依然覆盖着大面积的石墨散热膜,这就是“老资历”的超绝可靠性。

02. 金属热管,堵不如疏

时间到了 2013 年,随着手机四核处理器 SOC 开始普及,单纯的石墨散热开始不够用了。

石墨只能把热量分散均匀,却没法把热量传得更远,意味其解热能力有限。当芯片功耗开始一路走高,最后的结果就是摊不开的热量憋在芯片上,要么触发过热保护关机重启一条龙,要么顶着温度墙,App 变成 PPT,一根筋变成两头堵了。

所以,光摊煎饼没用,得把热量打包送出去才行

热管就是这个思路的产物。热管散热器由密封管、吸液芯和蒸汽通道组成,吸液芯环绕在密封管的管壁上,浸有能挥发的饱和液体(蒸馏水、氨、甲醇或丙酮)。

芯片发热时,靠近芯片那头的液体受热蒸发,变成蒸汽,顺着铜管跑到另一端。另一端温度低,蒸汽遇冷又凝结成液体,流回发热端。

这个过程不需要任何外力,全靠物理规律。有段时间,热管还有个更加高大上的名字:“水冷散热”。听起来很唬人,其实原理和电脑 CPU 散热器上的热管一模一样。

2013 年的 NEC N-06E 是首款采用热管散热的手机,而智能手机大规模使用热管方案则是 2015 年之后 —— 对,就是骁龙 810 震撼首发的那一年

微软 Lumia 950XL 是一个比较有代表性的例子,IT之家了解到,当年 Lumia 950XL 的展示样机未经发布就因发热问题被召回,可见大火龙的威力可是连热管都镇不住了。

怎么办?厂商综合石墨膜的均热能力和热管的导热原理,VC 均热板应运而生

03. VC 均热板,面积制胜

VC 均热板(Vapor Chamber)的原理与热管类似,都是利用液体的蒸发和冷凝传递热量。区别在于,热管是一条线,VC 均热板是一个平面,它的腔体更大,可以覆盖 CPU、GPU、充电芯片等多个热源,使热量在二维平面上均匀扩散。

导热效率上,热管导热系数约 10000~100000 W/(m·K),而 VC 均热板可达 20000 W/(m·K) 以上。同时,VC 均热板可以做得更薄,比起蜿蜒曲折的热管,它更适合手机内部堪比陆家嘴的区位生态。

2019 年起,VC 均热板成为安卓旗舰机标配,当然也成为了各家大厂的“军备竞赛”重要环节,一提到散热,就得先亮出均热板铺了多少。

那一年,手机发布会总有一段介绍多大面积的 PPT,乍一看像在卖房地产

华为 Mate 20 X 5G 版是早期 VC 均热板方案的典型代表。随着技术成熟,VC 均热板的面积也越来越大,从最初只覆盖 CPU,到现在动辄 6000mm² 以上。

到了 2025 年,苹果才终于坐不住了。iPhone 17 Pro / Pro Max 首次引入 VC 均热板,配合铝合金中框实现轻量化高效散热,解决了 A19 Pro 芯片在高负载下的散热问题。

至此,手机上的被动散热方案算是走到了头,原因无他:小庙容不了大佛,除非三体人提前来,否则手机里实在塞不进更大的散热模组。

回顾从石墨膜到 VC 均热板的发展历程,不难发现,这就是一个典型的“水多加面,面多加水”的流程,散热面积越来越大,导热速度越来越快,但最后还是手机自己承担了一切。

既然被动的走不通,那就只能主动点了

04. 遇事不决,上风扇吧

智能手机,本质上也是台小型计算机。风冷散热,电脑用得,手机难道用不得?

不过,最先用上风扇的并不是纯粹的风冷散热模组,而是半导体散热背夹。它的工作原理基于一种叫做帕尔帖效应的物理现象:给一块特殊的半导体材料通电,它的一面会变冷,另一面会变热。背夹把冷面贴在手机背面,热面用风扇吹走,手机上就能迅速降温。

半导体散热的效果非常迅猛,却应用不到手机内部。一方面,半导体散热所需的功耗远超手机本身的供电能力,另一方面,这种散热方式会产生冷凝水,会直接暴击主板,所以只能当成一种外挂手段。

除此之外,还有一个不得不提的原因,就是散热背夹长得都太“电竞”,手机一横 RGB 一亮,三米开外都能看见你在打游戏。

IT之家友情提醒:适度摸鱼宜脑,沉迷摸鱼伤身。

半导体散热火过一阵之后就逐渐退出了主流视野,但主动散热的思路保留了下来。2019 年发布的红魔 3 是第一款拥有风扇和风道设计的智能手机,但在当时,这个方案的实用性受到了很多质疑。

初代设计难免不完善,红魔 3 的风扇转速可达 14000RPM,噪音达到三十多分贝,在手机的使用距离上还是能听到明显的“嗡嗡”声;风道占用了大量的内部空间,时间久了还会积灰。所以当时不少人的观点是:只有游戏手机才需要这种东西,普通用户用不上。

不过,以红魔 3 为代表的风冷游戏手机,在极限性能和游戏表现上确实强出不少。

随着研发和技术水平的不断提升,到了 2025 年,涌现了一批颇具突破性的产品:OPPO K13 Turbo Pro 把内置风扇的体积大幅缩小到 Deco 中,摒弃了夸张的风道设计;荣耀 WIN 系列主打低风噪,同时做到了 IP69K 级防尘防水。

iQOO 15 Ultra 是第一个吃螃蟹的旗舰机,石墨导热层、VC 均热板和风道相结合,算是集被动和主动散热之大成。

2026 年 3 月,华为 Mate 80 Pro Max 风驰版终于把这个技术带到了主流旗舰上。它的仿生羽翼涡扇藏在摄像头模组下方,用官方的话说叫“隐藏式无感出风”,这个无感不但体现在风扇转动时几乎没有声音,而且使用手机的人也很难感知高负载运行时产生的额外热量。

除了风扇,主动散热还有另一个分支:微泵液冷。这个原理也很简单易懂:通过压电驱动的微型泵驱动冷却液在散热模组内部循环,从而带走芯片热量。

2023 年的一加 11 概念版展示了 Active CryoFlux 微泵主动液冷散热,但该技术目前尚未被大规模应用。不过,随着供应链方面的压电微泵驱动芯片完成客户验证,也许我们有望看到该技术在未来被整合进手机设计。

主动散热从专业游戏手机走向主流产品,本质上并不是高端技术下放,而是现在手机芯片功耗一路高歌猛进,游戏、拍摄、直播等高压场景常态化的必然结果。

主流手机芯片的性能已经完全满足日常使用,在无需保下限的情况下,如何维持稳定的高上限就成了厂商需要思考的新问题,而除了主动散热,目前也确实拿不出更好的解决方案。

未来,主动散热也许不会成为所有智能手机的必选项,但一定会有更多专为解决高负载场景的手机出现。至于这项技术能否长期的延续下去,还要看厂商能否在性能、噪音和可靠性等指标上找到用户认可的平衡。