手机散热技术发展

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$中石科技(SZ300684)$ $飞荣达(SZ300602)$ $苏州天脉(SZ301626)$

随着端侧AI大模型的加速落地以及高性能SoC功耗的显著提升,手机散热技术正经历从“被动散热”向“主动散热”跨越的重大变革。

一、 手机散热技术的核心新突破

当前手机散热技术正处于由传统的单一被动散热向“主动+被动”复合式散热架构演进的关键阶段,主要突破集中在主动液冷/风冷技术的微型化应用、VC均热板的材料与结构创新,以及系统级散热架构的重构。

1. 主动散热技术的革命性突破

主动散热通过外部能源输入(如电能)驱动散热介质运动,突破了被动散热的物理极限,是AI手机时代的散热新趋势。

微泵液冷技术(Micro-pump Liquid Cooling)

技术原理:利用压电微泵作为动力源,驱动冷却液在密闭的微流道内循环流动,将热量从热源(SoC)快速搬运至散热区域。该方案散热效率极高,理论极限可达92mA/°C,远超被动散热的79mA/°C。

应用进展:华为在Mate 60系列中率先推出了微泵液冷手机壳,实现了技术试水;OPPO K13 Turbo Pro等机型也开始探索内置微泵液冷方案。未来,微泵液冷模组有望直接内置于旗舰手机内部,成为标配。

核心组件:该系统依赖于高精度的压电微泵驱动芯片,用于精准控制液体的流速和启停,目前国内厂商已实现技术突破。

主动风冷技术(Active Air Cooling)

技术原理:将微型风扇集成到手机内部,通过主动吸入冷空气并排出热空气来带走热量。

技术创新:新型微型风扇实现了“拇指大小”的极致轻量化(如OPPO K13 Turbo Pro的风扇仅3.4克),并配合L型低风阻风道设计,大幅提升了散热效率。红魔等电竞手机更是引入了24000转/分的高速风扇,并解决了防水防尘难题。

控制芯片:采用三相无感正弦驱动技术的风扇控制芯片(如峰岹科技),实现了低噪、高效的智能温控。

2. 被动散热技术的材料与结构进化

VC均热板(Vapor Chamber)作为当前主流散热组件,正朝着更薄、更强、更高效的方向迭代。

材料革新:不锈钢与纯钛VC

不锈钢VC:相比传统铜VC,不锈钢VC强度更高,可以做得更薄(最薄可达0.2mm),且成本更低。荣耀、小米折叠屏手机(如MIX Fold 3)已大量采用不锈钢VC以兼顾散热与轻薄。

纯钛VC:部分高端机型开始探索使用钛材质,以进一步减轻重量并提升结构强度。

结构创新:3D VC与环形冷泵

环形冷泵小米推出的“环形冷泵”技术(瑞声科技参与研发),通过汽液分离的单向循环结构,大幅降低了气道阻力,散热能力约为传统VC的3倍。

3D VC:通过立体结构设计,增加了散热表面积,能够更好地覆盖多热源区域。

石墨与石墨烯的升级

多层高导热石墨苹果iPhone 16系列通过优化芯片布局并新增铝金属散热结构,配合多层石墨片提升散热。预计iPhone 17 Pro Max将导入“VC均热板+石墨片”的组合方案,标志着苹果散热策略的重大转向。

石墨烯:具有极高的平面热导率,且耐弯折性能优异,特别适用于折叠屏手机。

3. 系统级架构创新

“风水双冷”架构:红魔11 Pro+首创了“水冷+风冷+VC+液态金属”的四重散热闭环,结合了主动与被动散热的优势。

AI温控算法:利用内置传感器实时监控主板温度,通过AI算法动态调整SoC功耗和散热设备(如风扇、微泵)的运行状态,实现性能与温度的平衡。

二、 手机散热领域表现优秀的厂商

手机散热产业链涵盖了从上游材料、中游模组制造到核心芯片控制的多个环节。以下是各环节的领军企业及其竞争优势:

1. 综合散热模组与VC制造厂商

2. 主动散热核心芯片厂商

主动散热(微泵液冷/风冷)离不开高性能驱动芯片的支持,以下厂商在该细分领域具有垄断性或先发优势:

三、 深度分析与未来展望

1. 苹果散热路线的转向是行业风向标

长期以来,苹果iPhone主要依赖石墨片进行被动散热,导致在重负载下(如游戏、AI应用)容易发热降频。市场情报显示,iPhone 17系列有望引入VC均热板,这将是苹果散热策略的重大转折。这一变化将直接利好中石科技领益智造等具备VC生产能力且已在果链中的厂商,同时也预示着VC均热板将在高端手机中进一步普及。

2. AI手机驱动“主动散热”渗透率提升

随着端侧AI大模型的部署,手机SoC的瞬时功耗和持续发热量大幅增加。传统的被动散热已接近物理极限(约10-15W散热能力),而主动液冷/风冷可提供20-30W以上的散热能力。预计2025-2026年,微泵液冷和超微型风扇将从电竞手机向主流旗舰机下沉,带动飞荣达(模组)和艾为/南芯(芯片)等公司的业绩增长。

3. 产业链价值量重构

价值量提升:散热系统从单一的“石墨片”升级为“VC+石墨+导热凝胶+主动散热模组”,单机价值量有望成倍增长。

技术壁垒提高:超薄VC(<0.3mm)、环形冷泵、微泵驱动芯片等技术具有较高的制造难度,行业集中度将进一步向头部技术型厂商(如瑞声科技领益智造)集中。

综上所述,手机散热技术正处于从“被动”向“主动+被动融合”的变革期。领益智造中石科技在传统与新型散热组件上布局均衡,瑞声科技高端精密结构上具有差异化优势,而艾为电子南芯科技则掌握了主动散热的核心芯片命脉。