Як створювалася система водного охолодження на базі вуглецевих технологій

Сучасні смартфони оснащені потужними процесорами, якісною графікою і великим об’ємом пам’яті. Сьогодні вони за функціональністю не поступаються ноутбукам, які вміщуються в кишені. Смартфон Galaxy Note9 створений для користувачів, які прагнуть підвищити свою продуктивність, – він побудований на базі новітніх, найбільш високопродуктивних чіпів, має 6ГБ оперативної пам’яті і оснащений батареєю ємністю 4000мАг.

При всій його високій потужності, потрібна справжня інженерна магія, щоб забезпечити належне охолодження компонентів смартфона, коли ви запускаєте ігри або працюєте з ресурсоємними багатозадачними додатками. Компанія Samsung розробила інноваційне рішення для охолодження Galaxy Note9 і представила принципово нову систему водяного охолодження з застосуванням вуглеволоконних технологій – Water Carbon Cooling.

Вперше Samsung застосувала систему водяного охолодження в своєму смартфоні Galaxy S7. У моделі Galaxy Note9 компанія підвищила потужність і ефективність охолодження пристрою. Як цього вдалося цього добитися розповімо в цьому матеріалі.

1.Проблема

При створенні телефонів, здатних працювати від батареї протягом усього дня і запускати ігри як на ігрових приставках, ми стикаємося з тим, що телефон відчутно нагрівається. Якщо начинка смартфона нагріваються занадто сильно, то спрацьовує захист від перегріву (thermal throttling), і процесор автоматично знижує частоту своєї роботи, що призводить до втрати продуктивності. Ігри з затримками і повільна робота багатозадачних додатків – дві важливі проблеми, вирішити які допомагає грамотно розроблена система охолодження.

2. Мета

При створенні Galaxy Note9 ми поставили перед собою відразу кілька амбітних цілей. Ми хотіли отримати смартфон, який би міг працювати від батареї протягом усього дня, який можна було б використовувати в якості звичайного ПК при підключенні через Samsung DeX, і який дозволяв би запускати ігри з насиченою графікою, такі як Fortnite. Це означало, що смартфон повинен бути оснащений батареєю ємністю 4000мАг і мобільним процесором, що працює з частотою 2,7 ГГц, а це, в свою чергу, висувало підвищені вимоги до системи охолодження. Нова система охолодження повинна була працювати швидше і ефективніше, ніж системи попередніх поколінь.

3.Ідея

У водній системі охолодження на смартфонах Galaxy S7 застосовувався радіатор пористого типу (porous thermal spreader), наповнений водою, яка поглинає тепло, і, перетворюючись на пар, передає тепло по трубці. Після того, як тепло розсіюється, пар знову конденсується в воду. Ця система послужила прототипом для водного охолодження Water Carbon Cooling, що використовується в Galaxy Note9, проте нова система стала більш комплексною і ефективною.

4. Рішення

Спочатку в системі використовувалося два матеріали термоінтерфейсу (Thermal Interface Materials, TIM), один з яких був виконаний з вуглеволокна з високою теплопровідністю і був призначений для відводу тепла від процесора. Нове рішення полягало в додаванні шару міді між цими двома матеріалами, що дозволило передавати ще більше тепла між ними, щоб потім забезпечити його більш ефективне розсіювання. Крім того, ми розробили більш широкий радіатор охолодження об’ємом 350мм в порівнянні з 95мм радіатором Galaxy S9, що дозволило розсіювати тепло через більшу площу поверхні.

5.Результат

Завдяки покращеній системі охолодження Water Carbon Cooling, смартфон Galaxy Note9 здатний ефективно розсіювати тепло, що генерується його потужним процесором. За рахунок більш широкого радіатора охолодження і поліпшеного термоінтерфейсу, виконаного з вуглеволокна, система охолодження добре справляється з відведенням тепла з процесора на поверхню пристрою. Це дозволяє безперервно використовувати смартфон в режимі максимальної продуктивності. У порівнянні з Galaxy Note8, оновлена ​​система охолодження має втричі більшу теплоємність і 3,5 рази більш високу теплопровідність.