華為Mate20X搭載石墨烯散熱技術

華為Mate20X搭載石墨烯散熱技術

華為Mate20系列的Mate20X是一款功能強大的手機。基于目前最先進的7納米工藝的麒麟980處理器功耗相對較低，更利于高性能手機散熱。

同時，華為Mate 20X采用石墨烯薄膜+VC液冷散熱的結構設計，有效地消除了手機熱效應性能過大的問題，石墨烯散熱技術的到來，讓人眼前一亮。

就石墨烯而言，您對本產品并不陌生。早在2004年，人們就發現了石墨烯的結構。2010年，它獲得了諾貝爾獎。2015年，華為重視這種新材料的特點，與業內領先的石墨烯研究機構合作。此外，它還得益于華為材料實驗室的先進技術儲備，使這項技術成為可能，僅用了三年的時間，技術就從科學成果中獲得了商業產品。

然而，在石墨烯散熱結構的研發過程中，華為也遇到了許多問題，只有通過涂層工藝，涂層工藝前后一年多消耗了十多噸石墨烯原料，實現了納米材料的均勻涂層，并獲得了高t的石墨烯薄膜。熱傳導率為0.5%，但在初始階段，良品收率低于10%。為了達到優良產品的產量，產量必須達到85%以上，花了四年時間才在Mate 20X上首次亮相。

涂層是石墨烯替代傳統石墨薄膜的新技術。設備全部采購調試，經過一年多的時間，實現了納米材料的均勻包覆和燒結，制備出了導熱系數高的石墨烯薄膜，石墨烯薄膜具有優異的柔韌性，早期切割率不到10%，是一種在短時間內獲得數百萬級的手機產品。出貨時，該產量明顯不能滿足商業要求，經過華為專家和合作伙伴的共同努力，石墨烯薄膜的產量達到85%以上。

在談到散熱方案時，華為的研究人員表示，用石墨烯薄膜冷卻的VC液體散熱結構的靈感來自于獵豹的奔跑。獵豹的高爆炸力相當于華為Mate 20X的超強麒麟980處理器。

獵豹在奔跑時會產生大量的熱量，但由于獵豹沒有汗腺，也沒有出汗的散熱系統，導致危險的體溫達到41度，唯一的解決辦法就是停下來休息。所以這種爆發力只能持續2-3分鐘。因此成立了一個小團隊來建造一只能跑很遠的獵豹。它們將麒麟980處理器與獵豹的心臟進行比較，但它們需要對心臟進行改造，使其更強大，功耗更低，同時滿足移動電話的散熱要求。

傳統的散熱方案在CPU本身沒有任何散熱。手機外部采用鋁合金結構散熱。為了更好地散熱，石墨板和膠水對復合石墨板的制備效果可能更理想，但在Mate 20X上使用，這種傳統方案顯然不可行。

因此，在Mate20X上，提出了2012年實驗室的三年計劃，簡單地說，系統在CPU上增加了蒸汽室技術，為游戲建立了第一道防線。

VC液體冷卻可以看作是人類的循環系統。在長跑中，人們通過汗腺散發熱量，但像獵豹一樣，由于汗腺不足，熱量無法釋放，導致爆發力強，但耐力不足。

VC均熱板可在手機上制作得非常寬，覆蓋SOC。最后，通過方案評價，確定了該方案的上下兩層。VC和VC之間有一個毛細管通道。水可以在100度沸騰，在100度無沸騰的情況下真空，在冷凝端發生相變。蒸汽對液體的導熱系數是純銅的20倍。

第二道防線是用石墨烯膜代替傳統的石墨膜來形成循環系統。兩條防線之一攔截、循環心臟系統和皮膚系統。

報道了以單層比大于99%的氧化石墨烯懸浮液為原料，制備了Mate20X中的石墨烯薄膜。其基本結構單元是石墨烯和非石墨微晶片，這種新材料和新技術可以無膠燒結高導熱率的石墨烯片材，熱通量大，完全突破了傳統高導熱率石墨片材的厚度限制。

新架構構建了兩條防線，以實現Mate 20x游戲體驗的8瓦的短峰值功耗，而平均功耗一般控制在3瓦，溫度始終保持穩定。

在CPU部分，華為設計了VC液體冷卻系統，這是華為Mate 20X散熱系統的第一道防線。CPU在運行過程中會釋放大量的熱量，當這些熱量釋放后，在CPU的VC冷卻液的冷卻下，溫度會降低。

第二道防線是上面提到的厚石墨烯薄膜結構。這種高熱性能的皮膚比傳統的石墨烯薄膜高20%，而且由于兩者都具有極高的導熱性，雙重散熱結構可以使華為Mate 20X長時間運行，保持涼爽舒適的體溫。

華為研究人員在談到石墨烯的散熱時說，VC液體冷卻和石墨烯薄膜的散熱結構是受獵豹奔跑的啟發而設計的。獵豹的高爆發力相當于麒麟980處理器，在華為Mate 20X內部性能卓越，但這里的汗腺相當于手機的散熱結構，因為獵豹的表面沒有汗腺，華為的工作是給華為Mate 20X，一只獵豹，一個散熱體。吳翼。

從理論上分析，華為Mate20X處理器具有功耗低、系統優化能力強的特點。此外，先進的石墨烯液體冷卻和冷卻技術，理論上講，手機加熱將相對較小，這有利于長時間玩游戲。

對實際經驗過程的總結也是如此。測試表明，在玩《國王的榮耀》一小時后的半小時內，CPU和電池溫度幾乎保持不變，這意味著長時間玩游戲也會有很好的散熱性能。

因此，在手機散熱問題得到有效根除后，華為Mate20X在游戲性能方面超越了許多具有游戲功能的手機，誕生了新一年的游戲人工制品。

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