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石墨烯被华为首次运用,是否预示智能手机散热拐点来临?
作者:涂有龙 作者单位:满天星 所属类别: 2018-11-12 17:34:56 浏览:151
  华为于2018年10月16日晚在伦敦发布新旗舰手机Mate 20系列,其中Mate 20 X手机引入全新散热系统,创造性采用石墨烯膜片和液冷散热片(HUAWEI SuperCool)组合的散热系统,增强了智能手机的散热性能,让玩家即使在玩大型游戏时也能持久畅玩。这是华为首次将石墨烯技术应用在智能手机上。
  随着智能手机轻薄化的发展,器件紧密性不断提高,能量密度不断提升,散热问题限制了智能手机的微型化发展,降低了智能手机的整体性能。智能手机发热源主要有主体芯片、LCD及电池等。散热差会导致智能手机发热严重,造成卡顿甚至死机,缩短手机的使用寿命。目前手机散热主要是通过热传导和热辐射散热,以苹果、三星和华为为代表的三家主流手机企业分别采用了不同的散热措施。苹果iPhone XS Max手机主板采用三层叠加封装技术,主要利用石墨散热膜和金属背板组合来散热;三星Note 9设置了水碳冷却散热系统,即通过储水铜制热管和碳纤维TIM(热界面材料)组合来有效散热;华为Mate 20 X采用了石墨烯膜片和液冷散热片组合的散热系统。实测数据显示,华为Mate20 X在玩一小时游戏后正反面温度分别只有37.4℃和38.1℃,低于三星Note 9和iPhone XS Max,说明其散热性能更佳。
  数据来源:华为mate 20系列手机伦敦发布会
  石墨烯散热膜片是一种超薄散热材料,具有超高的热导率,可有效降低芯片、LCD及电池等发热部件的热密度,加快大面积传热及散热速率,防止因局部温度过高而导致手机部件损伤,是目前智能手机最具发展前景的散热材料之一。由于目前三星主要还是以散热铜片为主,以下就石墨烯膜片、石墨散热膜和铜片进行对比。
  热导率是物质导热能力的量度,数值越大表明导热能力越强。华为推出的mate20 X手机采用了石墨烯膜片,其热导率约为1122 W/(m⸳K),是相同规格散热铜片(热导率约为401 W/(m⸳K))的2.8倍,是相同规格石墨散热膜(热导率约为882 W/(m⸳K))的1.3倍。由此可知,石墨烯的散热性能明显优于其他智能手机的铜制散热膜片和石墨散热膜。
  目前市场上石墨烯膜片的价格稍微偏高。石墨烯膜片原材料石墨烯粉体(物理剥离法)的均价约为0.15元/克,高于石墨散热膜的原材料人造石墨的价格(约为0.06元/克)和散热铜片原材料紫铜的价格(约为0.05元/克)。考虑到每部手机应用散热膜片的总重量为几克到几十克不等,石墨烯膜片由于密度较铜的密度低,用量少,石墨烯膜片的制造成本较石墨散热膜和铜制散热膜片稍微偏高。
  虽然目前石墨烯成本仍然偏高,但其高热导率等性能优势明显,石墨烯散热膜技术将成为智能手机散热的重要发展方向。华为一直在大力开发石墨烯散热技术和积极推出石墨烯散热技术新产品。此次华为通过合理设计石墨烯作为导热材料,推出散热性能优越的石墨烯膜片和液冷散热片组合的Mate 20 X游戏手机,让散热速度更快,间接提高了智能手机的待机时间和使用寿命,显示出了巨大的发展潜力。未来,石墨烯将逐步打开智能手机的应用市场。通过此事,我们从中得到以下两点启示。
  石墨烯散热膜技术将以智能手机为突破口,逐渐扩大至其他3C产品应用领域。华为在海外发布新旗舰Mate 20系列智能手机,引领中国智能手机发展的新方向。华为此次推出的石墨烯散热膜技术发挥了石墨烯优异的散热性能。随着平板电脑、笔记本电脑及可穿戴设备等3C产品应用领域的硬件逐渐向轻便化和集成化发展,已有的散热材料已不能满足其越来越高的散热及轻便化需求。未来石墨烯散热应用技术将逐渐扩大至3C产品应用领域。
  石墨烯散热膜技术将应用于高功率、高集成度的高端应用领域。石墨烯散热膜具有优异的导热性、导电性、化学稳定性及柔软可塑性等优点。未来,石墨烯散热膜技术将逐步应用于通信芯片、LED照明、激光武器及卫星电路等领域,满足众多高功率、高集成度器件的散热需求。

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