Что такое паровое охлаждение?

Как ни странно, но охлаждение паром (оно же охлаждение паровой камерой) – это не инновация. Уже около десятка лет данная технология успешно применяется в ноутбуках, а теперь, как и многие эффективные решения, адаптируется под мобильные устройства с высокой производительностью.

Когда телефон запускает требовательное к ресурсам приложение или записывает видео в течение длительного времени, процессору приходится выполнять много операций. Это приводит к выделению тепла: греется в первую очередь чипсет, а следом корпус и экран, иногда до такой степени, что телефон становится неприятно держать в руках.

Паровое охлаждение – один из способов понизить температуру компонентов устройства до приемлемой и поддерживать производительность на высоком уровне. В настольных компьютерах и ноутбуках оно показывает хорошие результаты. Но можно ли ждать такую же эффективность в смартфонах?

Как работает охлаждение паровой камерой

Как можно догадаться по названию, технология предполагает наличие камеры, заполненной паром. Сама паровая камера выглядит как сплюснутая трубка с жидкостью, которая превращается в пар, а затем обратно в жидкость без механического конденсатора.

Собственно охлаждение происходит следующим образом. Жидкость поглощает тепло от источника и переходит в парообразное состояние. Пар перемещается в более холодную часть камеры, охлаждается, возвращается из газообразного состояния в жидкое и отдает поглощенное тепло. Жидкость снова достигает горячих участков, и цикл повторяется до тех пор, пока тепло не будет равномерно распределено по всем участкам камеры.

В смартфоне паровая камера реализована в виде трубопровода диаметром около миллиметра (больше не позволяют габариты устройства). У всех производителей она действует так, как описано в предыдущем абзаце, отличия касаются только материалов: у каждой компании свое мнение насчет того, чем лучше отводить тепло от чипсета.

Xiaomi визуализирует действие паровой камеры так:

Интенсивный нагрев характерен для процессоров высокопроизводительного уровня, например, Snapdragon 8 Gen 1. Охлаждение естественным путем (через корпус телефона) в этом случае неэффективно, и производителям смартфонов приходится искать сложные решения для теплоотвода.

Паровая камера обычно состоит из 6-7 слоев различных материалов. Чтобы повысить эффективность охлаждения, применяются различные инновации. Например, Xiaomi недавно продемонстрировала концепцию Loop Liquid Technology, в которой для увеличения площади охлаждающей поверхности задействуются микроклапаны. Пар при таком решении конденсируется быстрее, а сама жидкость дольше сохраняет охлаждающие свойства.

Смартфоны с эффективной системой парового охлаждения

Чаще всего о преимуществах паровых камер говорят производители игровых смартфонов. В недавно вышедшем Asus ROG Phone 6 паровая камера дополняется листами графита (да, того самого, из которого состоит карандашный грифель), который является хорошим проводником тепла. Дополнительный материал увеличивает охладительную систему ROG Phone 6 примерно на 30% по сравнению с ROG Phone 5: это вынужденная необходимость, так как чипсет в шестой серии более производительный, и нагревается он сильнее.

Охлаждение в смартфонах часто описывается как многослойная система: в OnePlus 10 Pro она состоит из 5 слоев, а в Realme GT 2 Pro из 9, причем один из материалов – нержавеющая сталь.

Некоторые бренды хвастаются не только материалами, но и площадью охлаждающего аппарата. В Realme GT 2 Pro общая площадь охлаждающей поверхности составляет более 36 000 квадратных миллиметров – примерно как три задние крышки самого телефона. Загвоздка в том, что чаще всего компания суммирует площади всех охлаждающих слоев, а их, как уже говорилось, может быть и пять, и даже девять. Таким не очень честным образом получается огромное число, которое потом фигурирует в рекламных материалах.

Правда, справедливости ради Realme указывает и фактическую площадь самой камеры: чуть более 4 000 квадратных миллиметров.

Следует отметить, что во многослойных системах охлаждения рассеивание тепла происходит в трехмерном пространстве. Паровая камера поглощает тепло от чипсета и передает его на более холодные детали, откуда оно естественным образом рассеивается по всем компонентам.

Подобные системы – не единственный способ охладить телефон. Иногда, например, в Nubia RedMagic 7 Pro от ZTE, в ход идут еще и внутренние вентиляторы (на изображении выше можно увидеть отверстия в задней крышке для прогона воздуха). Для отдельных моделей, например, линейки ROG Phone, предусмотрены внешние модули охлаждения с вентиляторами. Но, конечно, все эти решения не имеют никакого смысла, если не подкрепляются реальными цифрами касаемо температуры и производительности под нагрузкой.

Эффективность парового охлаждения в смартфоне

Сайт Digital Trends провел эксперимент, чтобы проверить, насколько эффективно работает паровая камера в трех новых смартфонах – Samsung Galaxy S22 Ultra, OnePlus 10 Pro и Realme GT 2 Pro. Все три имеют ряд общих характеристик:

• оснащаются чипсетом Snapdragon 8 Gen 1, одним из наиболее производительных на сегодняшний день (он же печально известен чрезмерным нагревом);
• металлическим корпусом, который обладает хорошей теплопроводностью.

Нагрузка на смартфоны вызывалась тремя тестами – игрой PUBG: New State Mobile и двумя бенчмарками.

Перед каждым тестом с телефона снимался чехол, яркость была установлена на автоматический режим, разрешение экрана QHD+, частота обновления экрана 120 Гц. Все тесты проводились при одинаковой температуре окружающей среды 25 градусов Цельсия и максимальных настройках игровой графики.

Результаты оказались такими.

PUBG: New State Mobile

В первом тесте на каждом телефоне был сыгран матч длительностью около 30 минут при максимальных графических настройках. Температура процессора фиксировалась с помощью приложения CPU Monitor. Также через равные промежутки времени измерялась температура задней панели телефона в самой горячей точке.

В среднем разница между внешним и внутренним нагревом составляет 2 градуса у Galaxy S22 Ultra, 5 градусов у OnePlus 10 Pro и 2 градуса у Realme GT 2 Pro. У OnePlus 10 Pro такая большая разница говорит о том, что в телефоне используется наиболее эффективная изоляция между чипсетом и задней крышкой. Между тем, внутренняя температура Realme GT 2 Pro под нагрузкой ниже, чем у других аппаратов, что свидетельствует о лучшем распределении тепла внутри корпуса.

Уникальная картина получилась у Galaxy S22 Ultra: внутренняя температура ниже внешней. При этом показатель внутреннего нагрева наиболее низкий. Эти цифры доказывают, что Galaxy S22 Ultra эффективнее других устройств рассеивает тепло, выделяемое во время сильной нагрузки.

Средние значения внутренней и внешней температуры всех трех устройств изображены на графике ниже:

Galaxy S22 Ultra поддерживает самую низкую среднюю температуру внутри корпуса, а у Realme GT 2 Pro наиболее холодная задняя крышка.

GFX Benchmark

Во втором тесте на каждом телефоне был запущен синтетический бенчмарк для измерения производительности чипсета путем имитации графических задач. Крайние значения внутренней и внешней температуры устройств оказались такими:

А на графиках видно, как рос нагрев по мере прохождения теста:

Пунктирная линия иллюстрирует изменения температуры чипсета, сплошная – задней крышки. Как видно, Galaxy S22 Ultra за весь тест нагрелся меньше других смартфонов. Несмотря на более высокую внутреннюю температуру в начале теста, OnePlus 10 Pro справлялся с отводом тепла лучше, чем Realme GT 2 Pro, но хуже, чем Galaxy S22 Ultra.

CPU Trottling Test

Для третьего теста на каждом телефоне было запущено приложение CPU Trottling Test, которое нагружает процессор одной и той же задачей в течение определенного времени, что приводит к подавлению производительности.

И снова у Galaxy S22 Ultra оказалась самая низкая внутренняя температура, а у OnePlus 10 Pro самая низкая внешняя, несмотря на сильный нагрев внутри.

Паровое охлаждение – это часть будущих смартфонов

Механизмы охлаждения, к которым относится паровая камера, играют важную роль в поддержании внутренней температуры мобильного устройства. Также они предотвращают перегревание экрана и задней крышки. Оба аспекта имеют одинаково важное значение как для пользователя (помните, как неприятно держать в руках нагретый телефон?), так и для долговечности самого устройства, особенно для его аккумулятора.

В некоторых случаях, если внутренняя температура превышает определенный порог, телефон автоматически отключается для охлаждения естественным путем. Этот защитный механизм спасает устройство от критических повреждений, но если уж он был задействован, работоспособность телефона находится под угрозой.

Тесты выявили, что все три телефона способны сохранять высокую производительность под сильной нагрузкой, и у каждого оказались свои преимущества. У Galaxy S22 Ultra наиболее эффективная система охлаждения, а OnePlus 10 Pro держит производительность, несмотря на довольно высокую температуру внутри. Девятислойная паровая камера Realme GT 2 Pro помогает ему демонстрировать отличную скорость работы в играх.

Каждое из этих устройств сохраняет температурные показатели в допустимых пределах, при этом OnePlus 10 Pro лучше других изолирует внутреннее тепло от внешнего корпуса.

Естественно, что по мере того, как смартфоны становятся все мощнее и функциональнее, им требуется более эффективное охлаждение. А поскольку паровые камеры имеют доказанную эффективность, в мобильных устройствах они будут применяться чаще. Как ожидается, iPhone 14 Pro будет оснащен паровой камерой увеличенной площади. Microsoft по слухам тестирует охладительную систему на основе пара для складных дисплеев и очков дополненной реальности Holo Lens.

Ну и в конце концов какой может быть киберпанк без электроники, опутанной прозрачными трубками с жидкостями всех цветов радуги?

Источник: www.digitaltrends.com