AI手机过热降低性能?石墨烯散热拯救“烫手山芋”

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划重点

01苹果发布史上第一台AI手机iPhone 16,但由于最大卖点Apple Intelligence到明年才会更新中文版本,首周末销量同比下降约12.7%。

02预计到2024年全球新一代AI手机的出货量将达到1.7亿部,占据智能手机整体出货量的15%左右。

03由于处理器性能提升和手机轻薄化设计限制,手机散热问题成为影响用户体验的顽疾。

04石墨烯作为一种具有高导热性的二维材料,有望在未来手机散热设计中得到更广泛的应用。

05五矿集团成功攻克石墨高温纯化关键技术,为石墨散热膜产业的发展提供了重要的原材料基础。

以上内容由腾讯混元大模型生成,仅供参考

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AI手机与散热痛点

9月10日,内嵌了Apple Intelligence(Apple智能)系统的iPhone16发布,这是苹果史上第一台AI手机。然而,由于最大卖点Apple Intelligence到明年才会更新中文版本,无法跟随新品一起上线,需求侧的热度被大打折扣,iPhone16系列首周末销量同比下降约12.7%。   

除了苹果,国内手机厂商对端侧AI的关注也在持续高涨。尽管业内目前对“AI手机”的概念界定争论不休, 但不可否认的是,手机已经成为最重要的AI终端之一,是用户接触人工智能的最便捷途径。

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贴上退烧贴为手机降温

IDC发布的《2024年AI手机白皮书》指出,预计2024年全球新一代AI手机的出货量将达到1.7亿部,占据智能手机整体出货量的15%左右。而2024年中国市场新一代AI手机的出货量将达到3700万台,到2027年预计会达到1.5亿台,且市场份额有望超过50%。

AI手机的进步与发展,显著增加了处理器和存储芯片的功耗,这对手机的散热效率提出新的挑战。事实上,手机散热问题一向是影响用户体验的顽疾。点开社交平台搜索,网友们给手机降温的“歪招”可谓花样百出:给手机粘上退烧贴降温,用洗脸巾包着冰袋冷敷,甚至直接将手机塞进冰箱冷藏……而电商平台上匹配各手机品牌的散热器,销量也在持续走高。      

图片电商平台上的手机散热神器

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那么手机散热究竟难在哪里?

除了上述提到的处理器性能提升导致的发热量增加,手机轻薄化的设计也限制了散热元件的体积和设计空间,并且目前智能手机普遍采用的玻璃材质散热性较差,再加上一些高温外部环境的影响,也难怪手机会频频发烫。      

石墨烯散热方案的技术延展 

目前通行的散热方式可分为主动和被动两种,手机这类轻薄型消费电子产品受内部空间结构的限制,大多采用被动散热方案,主流的被动散热方案包括石墨片、石墨烯、导热界面材料(TIM)、热管(HP)和均热板(VC)等。          

发挥散热效应的关键点在于及时建立热平衡,即温度在时间或空间上的稳定。石墨烯作为一种由单层碳原子构成的二维材料,具有耐高温、导热性良好和化学稳定性高等特点,更关键的是它的水平导热率高而垂直导热率低,因此能将热量快速向水平方向传导,均摊到整个手机背壳,从而消除局部过热。

当垂直散热空间有限时,利用金属散热器无法保证散热面积,可以利用石墨烯进行水平方向的散热辅助,从而扩大热量与外界接触的表面积,通常表面积越大,散热效果就越好。当受热表面与周围空气接触,热量会透过对流从手机背壳传递到空气中,加热的空气上升,产生自然的冷空气流取代它,从而增强冷却过程。  

图片普通导热膜与石墨烯导热膜的热成像效果对比

本次iPhone16系列首次引入了石墨烯散热系统,同期发布的华为三折叠手机,石墨烯散热膜用量翻倍,此前7月发布的小米MIX Flip也配备了超柔性石墨烯导热膜,用以实现大热量跨屏传输。这些散热配置都是基于上述原理设计出来的。

 9月3日,五矿集团王炯辉团队宣布成功攻克石墨高温纯化关键技术,通过多种技术组合的梯次提纯,将石墨纯度从95%提升到99.99995%以上,并保持产品质量稳定,合理的联合工艺路径还为产品创造了成本优势。

这一技术突破为石墨散热膜产业的发展提供了重要的原材料基础,因为高纯度的石墨具有更好的导热率,而制备工艺和材料结构的优化,使石墨及其衍生材料如石墨烯的散热性能,有望得到进一步提升。

图片着5G时代的推进,市场对于高效散热材料的需求会进一步增长。而关键技术的突破和成本的降低,也会使石墨烯散热方案在未来的手机散热设计中得到更广泛的应用。

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编辑|张毅
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