Các Smartphone hiện đại ngày nay giống như những chiếc máy tính thu nhỏ nằm gọn trong túi của bạn. Chúng cực kỳ mạnh mẽ với CPU và GPU có khả năng còn cao hơn cả PC đời cũ. Khi gói gọn tất cả sức mạnh này trong một không gian nhỏ như vậy, việc giữ cho phần cứng luôn mát mẻ đã trở thành một thách thức đối với các nhà sản xuất thiết bị.
Hầu hết các nhà sản xuất điện thoại phải suy nghĩ, tư duy vượt giới hạn để tìm ra giải pháp phù hợp nhằm giữ cho điện thoại luôn hoạt động tốt khi hiệu suất tăng lên. Vậy tản nhiệt trên điện thoại là gì? Có những công nghệ tản nhiệt nổi bật nào?
1. Tản nhiệt trên điện thoại là gì?
Nhiệt độ điện thoại tăng do nhiều nguyên nhân khác nhau, do cả yếu tố bên trong và bên ngoài, nhưng thủ phạm chính vẫn là pin, bộ xử lý và màn hình. Mỗi thành phần này có thể tạo ra nhiệt; hóa chất bên trong pin điện thoại của bạn tạo ra điện, bộ xử lý truyền thông tin ở tốc độ cao (như máy tính) và màn hình điện thoại của bạn phát ra ánh sáng.
Nhu cầu sử dụng điện thoại tăng dần, do điện thoại giờ có thể làm được nhiều tác vụ mà trước đây chỉ có thể được thực hiện trên máy tính, đồng thời vô số game đồ họa khủng cho di động ra đời như các dòng game sinh tồn ..., những điều đó đòi hỏi thiết bị di động phải có vi xử lý mạnh mẽ hơn. Khi điện thoại chạy những ứng dụng quá nặng, nhiệt lượng sinh ra nhiều hơn và việc tìm ra cách giải quyết cũng trở nên thách thức hơn.
Tản nhiệt hiểu đơn giản là làm mát. Nếu không có hệ thống tản nhiệt, nhiệt độ cao sẽ làm hỏng các linh kiện, giảm tuổi thọ điện thoại và trong trường hợp xấu nhất là có thể gây cháy nổ. Các sản phẩm quản lý nhiệt được thiết kế để giảm thiểu hoặc hạ nhiệt được sinh ra do thiết bị điện tử hoạt động thường xuyên, nhằm cải thiện độ tin cậy của chúng và ngăn ngừa sự cố. Làm mát trên thiết bị di động có hai dạng cơ bản là thụ động và chủ động.
2. Thế nào là tản nhiệt chủ động và tản nhiệt thụ động?
Làm mát thụ động là rất tốt, do thực tế là nó không tạo ra tiếng ồn, thường không có khả năng bị hỏng đột ngột và không cần nguồn điện. Trong khi đó các công nghệ làm mát chủ động giúp giảm nhiệt độ nhanh hơn và hiệu quả hơn, nhưng thường có nhược điểm về kích thước, yêu cầu năng lượng, tiếng ồn và chi phí, cụ thể là quạt tản nhiệt cho di động.
Phương pháp tản nhiệt thụ động lâu đời nhất và được sử dụng rộng rãi nhất là Heat Sink và Heat Spreader. Heat Sink cơ bản chỉ đơn giản là một bộ trao đổi nhiệt truyền nhiệt từ một thiết bị, chẳng hạn như CPU sang một thiết bị khác. Heat Sink có nhiều kích cỡ và hình thức khác nhau. Thông thường, Heat Sink sử dụng kim loại dẫn nhiệt, chẳng hạn như nhôm hoặc đồng, được gắn vật lý vào thành phần tạo nhiệt. Nhiệt được truyền từ thành phần đến Heat Sink thông qua sự dẫn nhiệt và sau đó tản qua bề mặt của Heat Sink vào không khí xung quanh thông qua sự đối lưu tự nhiên.
Một loại tản nhiệt Heat sink tinh vi hơn là Heat spreader hoạt động bằng cách truyền nhiệt từ nguồn của nó sang một bộ trao đổi nhiệt thứ cấp có diện tích bề mặt và hình học lớn hơn. Thông thường, một tấm phẳng được hình thành từ vật liệu dẫn nhiệt, chẳng hạn như than chì, được sử dụng để thu nhiệt và truyền nó vào khung kim loại bên ngoài của thiết bị di động và cuối cùng là vào môi trường. Hầu hết các điện thoại thông minh hiện nay đều dựa vào một số hình thức Heat spreader để tản nhiệt.
3. Một số công nghệ tản nhiệt thường thấy
Các nhà sản xuất điện thoại như Samsung, Sony, Asus hay OnePlus đã áp dụng cộng nghệ tản nhiệt chất lỏng (Water cooling hay Liquid cooling) và tản nhiệt Cacrbon (Water Carbon cooling) trong sản phẩm của mình. Ngoài ra, người dùng còn có thể mua phụ kiện quạt tản nhiệt gắn ngoài để làm mát điện thoại (tản nhiệt chủ động).
3.1. Tản nhiệt chất lỏng
Hệ thống tản nhiệt chất lỏng đã xuất hiện trên Lumia 950XL của Microsoft, Xperia Z2 của Sony và Samsung đã áp dụng công nghệ này cho chiếc Galaxy S7, sử dụng ống dẫn nhiệt bằng đồng để phân tán nhiệt ra khỏi CPU, đặc biệt khi chip hoạt động vất vả hơn. Có một chút chất lỏng trong ống này (không đủ để nhìn thấy ống đó bị cắt). Quá trình tản nhiệt chất lỏng hoạt động bằng cách ngưng tụ. Khi bộ xử lý nóng lên, chất lỏng sẽ bốc hơi, giữ cho CPU luôn mát. Hơi sau đó đi đến đầu đối diện của ống dẫn nhiệt, nơi nó ngưng tụ lại thành chất lỏng khi được làm mát. Quá trình này, kết hợp với sợi carbon TIM (Vật liệu tản nhiệt) là một phương pháp làm mát phần cứng điện thoại rất hiệu quả.
3.2. Tản nhiệt Cacrbon
Samsung đã mở rộng ý tưởng về tản nhiệt chất lỏng với hệ thống tản nhiệt Cacbon trên Note 9. Với Note 9, Samsung biết rằng công ty cần nhiều năng lượng làm mát hơn so với S7 (hoặc bất kỳ điện thoại nào trước đây). Samsung đã đạt được điều này theo hai cách: kết hợp một ống dẫn nhiệt rộng hơn và thêm một lớp đồng ở giữa hai bộ tản nhiệt để truyền nhiệt nhiều hơn.
Toàn bộ hệ thống làm mát hoạt động trên các layer. Ngay phía trên bộ xử lý, có một lớp sợi carbon nằm bên dưới một miếng đồng mỏng. Ở trên đó có một loại vật liệu truyền nhiệt không xác định khác và tiếp theo là ống dẫn nhiệt bằng đồng. Ngay phía trên ống dẫn nhiệt là một thiết bị phân tán nhiệt để giữ nhiệt không tập trung ở một nơi.
3.3. Quạt tản nhiệt gắn ngoài
Có lẽ bạn đã quá quen thuộc với quạt tản nhiệt cho laptop và chẳng có gì là lạ khi điện thoại cũng có các sản phẩm tản nhiệt như vậy. Nhiều người có thể nghĩ ràng quạt tản nhiệt cho điện thoại là một ý tưởng kỳ cục, nhưng nó lại thực sự hữu ích nhất là khi điện thoại quá nóng trong quá trình chơi game. Quạt làm mát hoạt động bằng cách kết nối với điện thoại hay nguồn điện qua cáp USB. Tuy nhiên, bạn nên kết nối với nguồn điện thay vì cắm trực tiếp vào điện thoại vì điều này sẽ làm pin cạn kiệt nhanh chóng.