半导体中的小散热是什么？

　一般来说，热管中都会有一个吸液芯，同时装有液体，其中一端受热，液体会蒸发吸热，接着在另一端冷凝放热，在重力作用、毛细作用下，通过吸液芯回流到热段，实现导热，而因为热管中确实存在液体，所以要说热管导热是水冷散热，也说得过去。至少，在这样的作用下，热管的等效导热能力基本可以超过任何一种已知的金属材料。 可以看到，虽然目前手机所采用的散热方案并非绝对意义上的“水冷”，不过效果上，就目前来说，算是最佳解决方案了。

了解了目前手机的“水冷散热”，相信很多朋友对手机的各类散热方案会比较感兴趣，下面就为大家按照智能手机发展的顺序梳理一下。

石墨散热

首先出现的关于散热的关键词，自然要数“石墨散热”了，我们知道，石墨是一种良好的导热材料，它是元素碳的一种同素异形体，碳稳定，所以在多种工业用途中碳元素构成的东西是普遍存在的。目前我们认识的石墨具有耐高温、导电导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性以及抗热震性。仅在导热性一条上，也是可以超过钢、铁、铅等多种金属材料的。

具体原理上，石墨散热的散热原理实际上是利用了石墨具有独特的晶粒取向，它沿两个方向均匀导热，同时延展性又强，可以贴附在手机内部的电路板上面，既可以阻隔元器件之间的接触，也起到一定的抗震作用。由于导热性能高，它可以很快将处理器发出的热量传递至大面积石墨膜的各个位置进行热量扩散，从而间接起到了散热作用。石墨散热材料目前应用在其他各大品牌的手机/平板当中，俨然成为散热的基础配置了，应用还是非常广泛的。

金属背板散热

早先塑料材质的智能手机受限于芯片和 PCB 的工艺，手机壳内部的空闲体积还比较大，只有石墨层的情况下也基本能够满足芯片散热需求。而随着机身变得更加轻薄以及金属框架的加入，手机内的可供空气流通的空间越来越小，散热方式需要进一步改进才能满足芯片在低温环境中平稳运行。

所以，后来推出的一些手机在采用了金属外壳的产品中使用了一种金属背板散热的技术，它在使用石墨散热膜的基础上，在金属外壳的内部也设计了一层金属导热板，它可以将石墨导出的热量直接通过这层金属导热板传递至金属机身的各个角落，这样一来密闭空间中的热量便能迅速扩散并消失，握持时人也不会感受到太多的热量存在。

导热凝胶散热

接着是导热凝胶散热，关于这种方式，大家应该也是比较熟悉的，其实和电脑的处理器和散热器中间的那种硅脂层是一个原理，其作用是让处理器散发的热量能够更快的传递到散热器上从而散发出去。

同理，这样的技术也可应用在手机处理器当中，此前一些手机的处理器上便采用了类似于硅脂的导热凝胶散热剂，这样做比只贴有石墨散热膜的效果更好，热传导会更加迅速。

冰巢散热

然后就要说到冰巢散热技术了，这项散热技术在此前也算得上是一种黑科技了，只不过没有闹到很大的程度，它是一项散热新技术。其散热原理同样借鉴了电脑中常用的导热硅脂，填充发热点与导热结构之间的缝隙，以达到更快散热的作用，和导热凝胶散热技术相似。只不过其采用的散热材料不是导热凝胶或硅脂，而是一种类液态金属的相变材料。

相变材料指的是物理性质随温度变化而变化，吸收或释放大量热量的材料，这种类液态金属的相变材料会在温度升高时逐渐由固态转变成液态，同时吸收大量的热量。所以它除了传导热量之外，也吸收了一部分热量。其实从效果来看，这种散热方式也是不错的，不过这种散热方法相对上面三种，因为相变材料与金属屏蔽盖的结合并没有那么容易，所以成本要高出很多。

热管散热(水冷散热)

最后就是热管散热技术了，也就是我们前面提到的“水冷散热”技术，关于其原理，我们前面已经提到了，该技术其实并不是首次在手机中出现的，2013年5月，日本一家智能手机厂商就发布了世界上第一款采用热管散热技术的手机。其内部封装了一条充满纯水的热管，长约10厘米，热管和处于主板平行位置的石墨散热片充分结合，迅速将处理器产生的热量传导至聚碳酸酯外壳上，以实现散热的目的。

可能是你CPU使用超负荷太久，使电容被击穿，出现这种情况。首先将坏的电容换掉，这个比较麻烦，慢慢来，不用急，或者就不用管，问题也不大。其次是在主板上CPU区域覆上半导体散热膜，使CPU的热量能及时散出，还有使用电脑时，少超频。

苹果A系列芯片，一直被誉为“地表最强的手机处理器”。那么苹果A系列芯片性能到底有多强呢？从下方图片可以看出，苹果的A系列芯片性能，至少领先友商1年半。

在相同制程工艺下，苹果A系列芯片的理论性能，友商看了也不得不服气。究竟是什么原因使得苹果A系列芯片性能这么强呢？其实，这与苹果多年来自研芯片有关。

从A4芯片开始，苹果便走上了自研芯片的道路。严格意义上来讲，A4不能算是苹果真正的自研芯片，因为该芯片的研发思路参考了三星S5PC110。

A5，它是苹果首款自主设计的双核芯片，CPU性能是上代的两倍，GPU性能是上代的9倍，可以说是有史以来苹果A系列芯片性能提升最大的一代。

A6用上了苹果第一代自研CPU核心，性能是上代的两倍。而A7是苹果首款基于ARM V8架构处理器，并加入了协助处理器M7，性能相较于上代提升两倍。 A7对于苹果来说意义非凡，同时也为手机处理器开启了64位时代的大门。

之后的A8、A9和A9，进一步提升了核心数和制程工艺，CPU和GPU性能逐年增强，具体如下：

A8：CPU提升25%，GPU提升50%；A9：CPU提升70%，GPU提升90%；A10 Fusion（融合）：CPU提升40%，GPU提升50%。

A11仿生芯片不仅加入了神经网络引擎，还带来了苹果自研GPU核心，与A10相比， A11 CPU大核性能提升25%，4颗小核性能提升70%，多处理性能提升75% ，GPU性能提升30%。

A12~A14仿生，芯片性能没有以往提升那么明显。 比如A12仿生相较于上一代，CPU性能提升15%，GPU比A11仿生快了50%；再比如相比A12仿生，A13仿生CPU快了20%，GPU速度提升20%； 而A14仿生，对比A13仿生，CPU性能提高16.67%，GPU性能提高8.3%。

至于A15仿生，近日有消息人士透露，在新一代iPhone样机中，A15仿生跑分得到了不错的成绩。其中GFXBench Manhattan 3.1场景，A15仿生跑分成绩为198 FPS。比较遗憾的是，A15仿生在第二轮测试中，可能由于机身过热导致GPU降频，最终成绩只有140~150 FPS。

作为对比，目前手机端性能最强的A14仿生，在GFXBench Manhattan 3.1基准测试中的最高成绩为137 FPS。这样折算下来，A15仿生的GPU提升了约44%。不过，有网友表示，在特定场景下，A14仿生可以跑到170.7 FPS。 如果消息属实，那么也就意味着相比A14仿生，A15仿生GPU性能仅提升16%。

CPU方面，在GeekBench的跑分中，A15仿生单核成绩1724分，多核成绩4320分。 与A14仿生相比，A15仿生单核性能只提升7%，多核性能仅提升1%。 也就说，A15仿生和A14仿生的CPU性能差距并不大，甚至基本可以忽略不计。

从A4~A14仿生（由于A15仿生处于曝光阶段，所以不计算在内），我们可以发现一个很明显的规律，每次苹果A系列芯片迎来性能大幅升级的时候，基本上都是苹果开始采用自研芯片架构、CPU核心、GPU核心，以及加入一些新东西（M7协助处理器、64位、单核变双核，甚至是多核）的时候。当然，这也包括更先进的芯片制程工艺，所带来的更低功耗和更好的性能释放。

然而，有不少网友认为，苹果A系列芯片性能提升一年不如一年，是因为5nm制程工艺的锅。换句话来说，就是以后制程工艺提升至3nm、2nm、1nm等，也不会给手机芯片性能带来大幅度的提升。

事情真的是这样吗？其实不然，以苹果M1芯片为例，它与A14仿生在芯片架构上非常相似，而且它们都采用了台积电5nm制程工艺。

从半导体公司Techlnsights公布的两款芯片分析图可以看出，M1芯片拥有4个性能核心和4个能效核心，CPU总共加起来有8个核心。相较之下，A14仿生少了两个核心，CPU总核心数为6个，包括两个性能核心和4个能效核心。

此外，M1芯片的GPU核心与内存通道数量均为A14仿生的两倍，但NPU核心数两者相同。而且M1芯片还加入了一些A14仿生没有的功能性模块，比如T2安全芯片、DisplayPort输出、Thunderblt接口等，这些额外的功能模块，使得M1芯片的尺寸比A14仿生要大37%。

左：M1；右：A14仿生

这些多出的核心数和功能模块，使得M1的性能更强于A14仿生。在GeekBench 5.3基准测试中，M1单核跑分1714，多核6802分。折算下来，M1多核处理性能比A14仿生强70%。

A14仿生整体性能提升与上代没有拉开太大差距，可能是因为苹果考虑到手机功耗和续航，特意对A14仿生性能调教的比较保守。这就好比A12Z，苹果解锁了A12X的一颗GPU核心，就能让GPU性能提升7%。

又或者是A12和A12X，同为台积电7nm工艺，后者要比A12性能高出不少。也就是说，制程工艺只是占据了芯片性能提升的一小部分，想要芯片获得更强的性能，还要看核心数、功能模块等硬件参数。

说实话，苹果A系列芯片性能虽然很强，但是实际表现却不尽如人意。看过历代iPhone拆解视频的朋友应该知道，苹果从来不会对手机内部元件进行散热处理。

哪怕是iPhone 12系列，你也看不到手机有任何的散热措施。根据iFixit发布的iPhone 12拆解报告，我们可以看到，iPhone 12内部延续了苹果一贯整洁排列的作风，但你却看不到与散热相关的材料，所有元件都是“全裸上阵”，这或许就是苹果对自家芯片功耗控制的自信吧。

而安卓这边，以三星Galaxy S20 UItra为例，可以看到，散热铜箔几乎覆盖了整个盖板，主板部分也覆盖了一层石墨烯散热膜，以此来确保手机的性能释放可以达到最佳状态。

我们都知道，随着芯片性能的提升，功耗和发热量也会随之增加。如果芯片过热，会导致CPU降频，从而使得手机画面出现卡顿、掉帧的情况。无论是高通骁龙系列还是苹果A系列芯片，它们都无法完全避免芯片过热的问题。

不过，由于安卓手机内部都有做散热处理，所以芯片性能的释放要优于苹果的iPhone。这也就意味着即便苹果A系列性能再强，在手机内部没有做任何散热措施的条件下，也无法让芯片达到最佳状态。同时，无法满血运行的苹果A系列芯片，带给用户的产品体验可能会有不好的影响，尤其是玩 游戏 的时候。

虽然A15仿生采用了5nm+工艺，但是苹果依旧可以进一步压榨出芯片的性能，或许是工艺的升级，带给了苹果更多的芯片性能提升空间，也可能是苹果对芯片性能的调教偏保守。

不过，未来苹果A系列芯片性能可能无法像以前那样大幅提升了，毕竟苹果自研芯片技术已经相当成熟。简单点来讲，尽管苹果可以通过提升核心数和更多的功能模块来换取芯片更强的性能，但是这样做会打破手机的平衡性，肯定会牺牲手机的续航能力，除非苹果想到更好的解决方案。

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