誰(shuí)是馴龍高手　淺析新一代旗艦手機(jī)的散熱設(shè)計(jì)

小米和紅米旗艦的游戲之惑

旗艦手機(jī)的性能毋庸置疑，特別是新驍龍8的GPU理論性能較之上代驍龍888最多提升了52%以上（圖1），但這卻并沒(méi)能在游戲?qū)嶋H運(yùn)行的幀數(shù)上體現(xiàn)出來(lái)。以第一批上市的新驍龍8代表手機(jī)小米12 Pro為例，在《原神》（極高畫(huà)質(zhì)+60幀率）15分鐘測(cè)試中的平均幀率只有45.83FPS，其間出現(xiàn)了81次幀數(shù)抖動(dòng)，其中影響流暢感的嚴(yán)重抖動(dòng)次數(shù)達(dá)到了24次，芯片平均功耗約5.7W（圖2），這種表現(xiàn)和很多驍龍870手機(jī)相差無(wú)幾。

有意思的是，售價(jià)4699元起的小米12 Pro，在游戲上的表現(xiàn)還遠(yuǎn)不如自家3299元起的RedmiK 5 0 電競(jìng)版，后者在相同測(cè)試環(huán)境下運(yùn)行《原神》，平均幀率提高了10FPS，抖動(dòng)次數(shù)減半，而功耗也僅提升了0.6W左右（圖3）。

都搭載了新驍龍8移動(dòng)平臺(tái)，價(jià)格便宜的手機(jī)游戲體驗(yàn)反而更好？這讓多花錢(qián)的用戶情何以堪？

實(shí)際上，這也是當(dāng)前手機(jī)行業(yè)的一種慣例。小米12Pro的定位是全能旗艦，主打更好的工藝、屏幕和影像模組，并享受品牌溢價(jià)。Redmi K50電競(jìng)版則主攻性?xún)r(jià)比，將游戲體驗(yàn)一項(xiàng)拉滿，但在其他方面特別是攝像頭的搭配上就存在明顯縮水了（圖4）。如果你回顧歷史，會(huì)發(fā)現(xiàn)所有的“電競(jìng)手機(jī)”在影像層面的表現(xiàn)都僅僅是“夠用”，這就是取舍之道，也防止同品牌旗下不同產(chǎn)品線出現(xiàn)同室操戈的慘劇。

④

回到正題，Redmi K50電競(jìng)版在散熱方面有何改進(jìn)，才能在游戲體驗(yàn)上大幅超越自家老大哥呢？

被動(dòng)式散熱的極限

小米12 Pro的游戲體驗(yàn)之所以不太理想，主要還是源于相對(duì)中庸的散熱模塊設(shè)計(jì)。這款手機(jī)雖然內(nèi)置了超大面積的石墨導(dǎo)熱貼片，但作為散熱核心的VC均熱板面積卻僅有2900mm2（圖5）。如果小米12 Pro搭載的是驍龍778G這類(lèi)中端芯片，2900mm2的VC均熱板屬于絕對(duì)的豪華配置，但要想“馴服”新驍龍8這款旗艦芯片，這等面積的VC均熱板還真的不太夠。

⑤

反觀Redmi K50電競(jìng)版，它通過(guò)導(dǎo)熱銅散熱器取代了覆蓋在芯片表面的導(dǎo)熱凝膠，同時(shí)還采用了雙VC均熱板（圖6），包括超薄不銹鋼材質(zhì)+300目超密毛細(xì)結(jié)構(gòu)的VC（4015mm²），以及獨(dú)特階梯立體結(jié)構(gòu)的VC（845mm²），VC總面積高達(dá)4860mm²（圖7）。正因如此，這款手機(jī)才能實(shí)現(xiàn)超越小米12 Pro的游戲體驗(yàn)。

⑦

但是，Redmi K50電競(jìng)版在《原神》級(jí)別游戲中的幀數(shù)抖動(dòng)率還是偏高，偶爾還是會(huì)出現(xiàn)瞬間的不流暢之感。沒(méi)辦法，被動(dòng)式散熱設(shè)計(jì)終歸存在極限，以手機(jī)的體型很難塞進(jìn)更大面積的VC均熱板了。

聯(lián)想最新推出的拯救者Y700游戲平板電腦，應(yīng)該是被動(dòng)散熱的“天花板”，它內(nèi)置的VC均熱板面積高達(dá)8500mm2（圖8），在《原神》中可以取得58FPS的平均幀率，嚴(yán)重抖動(dòng)次數(shù)也只有2次（圖9）。要知道，拯救者Y 70 0搭載的可僅僅是驍龍870，理論3D性能也就只有新驍龍8的一半而已！

⑧

可見(jiàn)，在《原神》極高畫(huà)質(zhì)+60幀率的模式下，哪怕是驍龍870的3D性能都是“過(guò)?！钡?，只是受限于散熱設(shè)計(jì)無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間滿血輸出而已。但是，拯救者Y700在《原神》中的平均功耗也達(dá)到了9.4W，較之新驍龍8提升了不少。換句話說(shuō)，新驍龍8集成GPU的能效比更高，如果能為其搭配更好的散熱，在保持相同流暢度的情況下可以節(jié)省更多電量消耗。

主動(dòng)散熱設(shè)計(jì)上的創(chuàng)

新所謂的“主動(dòng)散熱”就是加入風(fēng)扇，主動(dòng)將熱量排出。目前新驍龍8旗艦手機(jī)中采用主動(dòng)散熱設(shè)計(jì)的手機(jī)只有紅魔7、紅魔7 Pro和聯(lián)想拯救者Y90。其中，紅魔7在《原神》極高畫(huà)質(zhì)+60幀率模式下的平均幀數(shù)為60.31FPS，嚴(yán)重抖動(dòng)3次（圖10）;紅魔7 Pro的平均幀數(shù)為59.99FPS，出現(xiàn)過(guò)2次嚴(yán)重抖動(dòng)（圖11）;拯救者Y90的平均幀數(shù)為59.03FPS，嚴(yán)重抖動(dòng)3次，幀率曲線的波動(dòng)較之紅魔7系列更大一些（圖12），它們均可提供接近滿幀的體驗(yàn)，但表現(xiàn)最好的還是紅魔7 Pro。

我們不妨深入一下這三款手機(jī)的散熱模塊設(shè)計(jì)。

⑿本圖來(lái)自WHYLAB測(cè)試

按照官方的說(shuō)法，紅魔7采用了“ICE8.0魔冷散熱系統(tǒng)”（圖13），包含高速離心風(fēng)扇、航空鋁峽谷散熱風(fēng)道、高導(dǎo)熱凝膠、超導(dǎo)銅箔、超柔高導(dǎo)熱稀土、復(fù)合石墨烯、航空鋁材中框、航天級(jí)復(fù)合相變散熱材料、VC均熱板。紅魔7內(nèi)置2個(gè)（側(cè)面+正面）進(jìn)風(fēng)口（圖14），20000轉(zhuǎn)/分鐘的離心風(fēng)扇也令人印象深刻（圖15）。

（13）

（14）

（15）

紅魔7 Pro采用了“ICE9.0魔冷散熱系統(tǒng)”，包含主動(dòng)散熱風(fēng)扇、彈頭合金峽谷風(fēng)道、高導(dǎo)熱凝膠、VC均熱板、超導(dǎo)銅箔、超柔高導(dǎo)熱稀土、復(fù)合石墨烯、氣動(dòng)熱力學(xué)航空鋁中框和氚鋒金屬散熱片（圖16）。從結(jié)構(gòu)圖來(lái)看，紅魔7 Pro內(nèi)置了更大面積的VC均熱板（4124mm²），優(yōu)化了峽谷風(fēng)道（圖17），定制了全新的15mm×15mm渦輪風(fēng)扇，風(fēng)量可達(dá)89.3立方厘米/秒（圖18），中框材質(zhì)更好，背部的氚鋒金屬散熱片也起到了更好的散熱效果。

（16）

（17）

（18）

得益于更豪華的散熱模塊，紅魔7 Pro在提供和紅魔7相同幀率的情況下降低了幀數(shù)抖動(dòng)問(wèn)題，機(jī)身發(fā)熱量更低，功耗也同步降低（芯片越熱功耗越高）。

拯救者Y90引入了拯救者游戲本家族著名的“霜刃M散熱系統(tǒng)”，由雙鰭片（一大一?。╇p風(fēng)扇組成，每組散熱鰭片都擁有32片散熱鰭片，風(fēng)量最高可達(dá)180.65立方厘米/秒，較之紅魔7 Pro風(fēng)扇風(fēng)量實(shí)現(xiàn)了翻倍（圖19）。此外，拯救者Y90還內(nèi)置3520mm2的VC均熱板，銅箔和石墨烯等元素也沒(méi)有落下（圖20），在復(fù)雜程度上堪稱(chēng)手機(jī)歷史之最。

（19）

拯救者Y90的《原神》幀數(shù)之所以不是一條直線，波動(dòng)相對(duì)略大，一方面可能是其內(nèi)置的VC均熱板面積偏小，另一方面則可能是游戲測(cè)試場(chǎng)景并不完全相同所致。游戲玩家肯定都清楚，哪怕確定了測(cè)試行走路線，但路途上遇到的敵人，視角的變化，大招發(fā)起的時(shí)機(jī)都會(huì)導(dǎo)致幀數(shù)的上下幅度，所以我們還不能輕易做出拯救者Y90游戲體驗(yàn)不如紅魔7 Pro的結(jié)論。

小結(jié)

通過(guò)對(duì)上述三款手機(jī)的分析，我們可以得出一個(gè)結(jié)論：想成為手機(jī)領(lǐng)域真正的“馴龍高手”，必須搭配用于主動(dòng)散熱的風(fēng)扇，唯有如此才能確保《原神》級(jí)別游戲可以全程滿幀。此外，通過(guò)優(yōu)化風(fēng)扇和風(fēng)道，加入更大面積的VC，可以進(jìn)一步提升散熱效率，減少幀數(shù)上的抖動(dòng)問(wèn)題。只是，如何在有限的空間里塞入如此多的元素（圖21），還能依舊保持相對(duì)輕薄的設(shè)計(jì)，這就需要手機(jī)廠商和上下游產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)共同努力了。通過(guò)下面這張圖片，想必大家也能原諒為什么專(zhuān)業(yè)游戲電競(jìng)手機(jī)們普遍缺少無(wú)線充電以及大底傳感器領(lǐng)銜的影像模組了吧——真的是沒(méi)地方安置啦！

（21）紅魔7 Pro官方拆機(jī)圖