Встроенный вентилятор в смартфоне: в чём разница между обдувом SoC и активной системой охлаждения с воздуховодом

С выходом iQOO 15 Ultra встроенный вентилятор снова оказался в центре внимания.

На самом деле, в этом году смартфонов со встроенным вентилятором появилось немало. Помимо iQOO, подобные продукты ранее выпускали и другие крупные производители, такие как Honor и OPPO. И, конечно, нельзя забывать про «ветерана» в этой области — бренд Red Magic, который уже много лет развивает технологии охлаждения с помощью вентилятора.

Хотя все они используют встроенный вентилятор, конкретные подходы к реализации различаются. На данный момент можно выделить два основных технических пути: схема «прямого обдува SoC», которую представляют серия Honor WIN и iQOO 15 Ultra, и схема охлаждения через воздуховод, активным сторонником которой является Red Magic.

По результатам, эти две схемы не являются спором о том, какая лучше, а представляют собой разные компромиссы в дизайне, инженерной реализации и форм-факторе продукта.

Прямой обдув SoC

«Прямой обдув SoC» — это, по сути, подход, стремящийся к максимально короткому пути и наиболее прямому теплообмену. Его цель ясна: как можно быстрее отвести тепло, выделяемое чипом, с минимальным количеством промежуточных этапов.

В традиционном пассивном охлаждении тепло от SoC сначала проходит через термопасту, медную фольгу, затем передаётся на VC-теплораспределитель, после чего рассеивается на большей площади корпуса и медленно уходит наружу. Эта цепочка длинна и не очень быстро реагирует на мгновенные высокие тепловые нагрузки.

Схема прямого обдува использует высокоскоростное вращение небольшого турбинного вентилятора внутри корпуса для создания направленного воздушного потока. Этот поток через специально спроектированный герметичный воздуховод точно направляется в ключевую область материнской платы — туда, где расположен SoC, что значительно повышает локальную эффективность теплообмена за счёт принудительной конвекции.

Принцип прост для понимания, но реализация непроста.

Во-первых, это сложность самой конструкции вентилятора. В крайне ограниченном пространстве корпуса необходимо обеспечить достаточный воздушный поток и давление, одновременно контролируя размер, энергопотребление и уровень шума. Серия Honor WIN использует высокооборотистый вентилятор малого размера с максимальной скоростью вращения до 25 000 об/мин, что обеспечивает заметную активную теплоотдачу в условиях миниатюризации.

Во-вторых, это герметичность и надёжность воздуховода. Воздушный поток должен строго следовать заданному пути, избегая «блужданий» внутри аппарата, которые могут повлиять на чувствительные компоненты, такие как микрофоны и динамики, а также необходимо контролировать проникновение пыли и влаги. Именно благодаря закрытой конструкции воздуховода эта схема позволяет использовать вентилятор, сохраняя при этом степень защиты от пыли и влаги IP68 / IP69, что было почти невозможно в ранних смартфонах со встроенным вентилятором.

Несмотря на трудности реализации, решённые проблемы приносят ощутимые преимущества. Главное преимущество схемы прямого обдува — чрезвычайно высокая скорость теплового отклика. Поскольку холодный воздух воздействует непосредственно на основной источник тепла, мгновенный высокий нагрев SoC может быть быстро подавлен, что эффективно задерживает или уменьшает колебания производительности из-за перегрева. Это особенно подходит для игровых сценариев, чувствительных к стабильности кадровой частоты.

На уровне продукта такая высокоинтегрированная и простая по структуре система охлаждения относительно мало занимает внутреннего пространства корпуса. Это позволяет выделить больше места для таких компонентов, как аккумулятор и камерный модуль, и даже реализовать аккумулятор сверхбольшой ёмкости, сохраняя при этом относительно обычную толщину и вес.

Эффективное охлаждение через воздуховод

В отличие от точного подхода «прямого обдува SoC», «эффективное охлаждение через воздуховод», которое представляет Red Magic, отражает системную и масштабируемую философию теплоотвода.

Общая цепочка охлаждения в этой схеме длиннее, но структура более целостная. Высокоскоростной вентилятор приводит в движение воздушный поток, который проходит через физический воздуховод, пронизывающий корпус. Этот воздуховод плотно прилегает или даже проходит сквозь VC-теплораспределитель, а в некоторых конструкциях внутри воздуховода добавляются плотные рёбра радиатора для дальнейшего увеличения площади теплообмена. Когда воздушный поток на высокой скорости проходит над этими уже нагретыми металлическими структурами, тепло эффективно выводится из корпуса.

Как бренд игровых смартфонов, рано начавший внедрять активное охлаждение, решение Red Magic прошло через несколько поколений итераций. Его ключевая особенность — постоянное стремление к пределу возможностей теплоотвода. Это проявляется в нескольких аспектах: например, в детальной проработке конструкции воздуховода, оптимизации впускных и выпускных отверстий и внутренних каналов для снижения сопротивления воздуха.

Кроме того, это простое и прямое повышение производительности вентилятора — использование вентиляторов большего размера и с более высокими оборотами для обеспечения того, чтобы воздушный поток мог «продуть» всю систему охлаждения. Даже сам средний рамки корпуса часто включается в теплопроводящую систему, становясь частью структуры охлаждения.

Системная схема с воздуховодом стремится к чрезвычайно высокой общей способности теплообмена, позволяя длительно справляться с огромным количеством тепла, выделяемым чипом при экстремальных нагрузках и играх на сверхвысоких настройках графики, обеспечивая запас для полного раскрытия производительности.

В заключение:

И прямое воздушное охлаждение, и охлаждение через воздуховод — это исследования в области технологий активного охлаждения для смартфонов. Просто одно направлено на эффективное воздействие на основной источник тепла, а другое — на создание целостной системы охлаждения для удовлетворения экстремальных требований к производительности в условиях высоких нагрузок в играх.

Поэтому сложно сказать, какая схема лучше или более научна, ведь у каждой свои преимущества. Но можно с уверенностью сказать, что по мере дальнейшего роста энергопотребления чипов активное охлаждение будет становиться только важнее. Независимо от того, как будет развиваться путь, цель остаётся неизменной: чтобы, несмотря на рост производительности мобильных чипов, эта производительность могла высвобождаться стабильно и «холодно».