游戏需求,猎豹启发!揭秘华为Mate 20 X石墨烯膜散热方案出台始末

最引人关注的新技术,莫过于石墨烯膜散热,而且该项技术的价值,短期内太容易被低估。为何做?如何做?经历了怎样的困难和技术挑战?这段研发往事,或许不止华为手机关注者感兴趣。

游戏需求,猎豹启发!揭秘华为Mate 20 X石墨烯膜散热方案出台始末

讲真,替华为Mate 20 X感到不值。

原本今年全球旗舰手机比拼中,华为Mate 20系列确实当得起机皇,从性能表现,到黑科技加持,风头无两。

但也正是整个系列亮点太多,而大众更偏爱屏幕、拍照、视频等显性表现,而往往会忽略那些更深层次、更拼技术功底的基础研发突破。

在这次以“ One more thing”亮相的华为Mate 20 X,就属此类。

游戏需求,猎豹启发!揭秘华为Mate 20 X石墨烯膜散热方案出台始末

其中最引人关注的新技术,莫过于石墨烯膜散热,而且该项技术的价值,短期内太容易被低估。

为何做?如何做?经历了怎样的困难和技术挑战?

这段研发往事,或许不止华为手机关注者感兴趣。

游戏需求,猎豹启发!揭秘华为Mate 20 X石墨烯膜散热方案出台始末

立项:需求驱动、问题导向

事情要从今年年初说起。

当时华为内部,产品经理先提需求,希望开发一款 Mate 新旗舰,在保留Mate科技创新基因的基础上,实现卓越的游戏体验,超过行业所有的竞争对手。

后来,这款手机被命名为华为Mate 20 X

这里所谓的卓越游戏体验可不是指棋牌类小游戏,而都是《王者荣耀》、《刺激战场》、《荒野行动》,《堡垒之夜》之类的高性能负载型应用。

在华为邀请的100名顶级游戏玩家交流中,最核心的痛点,被锁定在4方面:

掉帧、卡、发热、长时间玩游戏的体验。

找到问题,下一步自然就是设定目标了,既然是极致的性能和体验,最基本的也应该是在长时间玩高帧率游戏时,不卡顿、不掉帧、散热跟得上。

卡顿和掉帧等问题,核心考验的是CPU和GPU,当时麒麟980已就绪,但散热要跟得上,并没有成熟方案。

游戏需求,猎豹启发!揭秘华为Mate 20 X石墨烯膜散热方案出台始末

研发挑战:能跑马拉松的猎豹

传统的散热方案,包括石墨膜、铝合金、铜架构等。

当时拿传统方案一跑,《刺激战场》60帧情况下——特效全开,整个功耗是4瓦,持续运行15分钟之后,手机温度跑到41度,持续运行35分钟,跑到45度。

35分钟之后,手机就开始掉帧。因为整个CPU系统,温度上去后硬件就启动自我保护机制,导致掉帧、变频。

在温度和性能保持方面,这套方案显然不行。

在100名顶级游戏玩家的调研中,他们认为极致体验的标准,半小时属于入门,一小时属普通,极度玩家最长要玩4小时。

所以完成极致体验的目标,至少要做到1小时控制在41度,并且持续保持4小时。

但这并不容易,别说机器,哪怕是自然界里,如此标准的散热和性能保持都不简单。

参与研发的核心工程师说,那时看什么都会联系到工作,比如陪孩子看《动物世界》,听到猎豹的介绍——爆发速度惊人,每秒能跑30米,但只能高性能奔跑2、3分钟,因为猎豹身体温度达到41度后,速度就会下降。

因为猎豹身上没有汗腺,缺乏出汗散热的系统。

所以受猎豹启发,华为内部提出想法:能不能打造一只能跑马拉松的猎豹?既高性能,又持久。

而现在,高性能有麒麟980芯片打底,持久的关键则在于散热系统打造。

当然,华为Mate 20 X既然为游戏需求而生,纵有麒麟980,也要针对性优化。

总体来说,就是围绕CPU和GPU进行加强。

比如做了智能AI 调度系统,主要方法是经过大量精密计算之后,会预料可能的游戏场景、可能的游戏背景,以及CPU需要匹配的频率,然后提前预判,实现性能最优、功耗降低。

而GPU方面,则加码GPU Turbo。

最终这两项带来的性能提升,《刺激战场》游戏中,原先4瓦的功率,可以降到3瓦——听起来不多,但体验却已完全不同。

如果一次持续30分钟,85%以上的用户都会满意。

但这还不够,如果要进一步打破瓶颈,散热架构的高峰,不得不攀登。

游戏需求,猎豹启发!揭秘华为Mate 20 X石墨烯膜散热方案出台始末

石墨烯膜散热方案出炉

大部分手机工程师可能都知道,按照传统散热架构,CPU防控体系上并没有任何散热设置,主要靠更外边的铝合金架构散热。

如果做得更用心一些,会以石墨片的方式散热,甚至使用复合石墨片。

但这套传统稳定的方案,缺点也如上所述,高性能要求下,基本状况应对没问题,但要持久就变得有挑战了。

而这时候,能跑马拉松的猎豹项目组,想到了石墨烯膜散热方案。

其实早在2015年,华为2012实验室,就已经研究并准备这套全新散热方案,但手机——特别是旗舰手机,稳定压倒一切。

到今年冥思苦想Mate 20 X散热方案时,一是麒麟980的性能基础,二是智能AI调度系统和GUP Turbo打底,华为研发团队觉得可以一试。

散热材料项目的工程师还反馈,如果用上这套石墨烯膜散热系统,能保证手机恒定3瓦不发热。

此时华为高层也收到相关汇报,认为放在Mate 20 X上,不仅考验技术,也展现决心。

于是批复:放手大胆干,出了问题有担保。

最终,包含首次石墨烯散热膜海量应用为核心的Super Cool散热方案,搭载进入每一台Mate 20 X.

总体来说,搭建了两道防线:

第一道防线,在CPU体系上搭建了VC(Vapor Chamber)液冷系统。

可以将热源的热量快速从热源芯片传出,并通过整机均温措施,避免局部热点的形成。

好比在猎豹快速奔跑中,心脏和血液作为第一道防线,把温度降下来。

第二道防线则为了马拉松准备。除了心脏和血液形成一套循环系统,还要有皮肤等散热方案,而石墨烯膜就是目前最符合要求的“皮肤”。

最后两道防线同时起作用,内有心脏血液系统循环,外还有皮肤系统循环,散热的问题就此得到解决。

在方案成型后,华为内部还展开多次别开生面的用户调研。

当时夏日炎炎,室内温度30度,但为了在最极限环境下测试,他们还开了电热器加热。

于是参加调研的玩家,就这样在挥汗如雨的场景中打游戏,一旦手机过热、真卡了、掉帧——都算华为研发团队输。

然而华为团队庆幸的是,方案测试通过,VC液冷+石墨烯膜方案正式成为Mate 20 X散热方案,实现业内首用。

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经验复盘

参与研发的华为工程师感慨,因为现在方案成功了,所以一切似乎顺风顺水。

但在整个过程中,并非轻而易举。

比如在石墨烯使用上,因为石墨烯膜柔性好,所以它在切割的时候,早期良品率不到10%,但量产要达到良品率85%。

新工艺设备要重新选购,良品率要重新改——如果不是之前有过4年技术积累,简直不敢想象。

另外,更直接的是人力精力的付出。从今年5月开始,研发团队就开始驻厂,他们需要管控每一项工序,并协调好供应商。

华为工程师也感慨,很多合作伙伴,都是被扒了几层皮才达标的。

而如果让他们复盘此次石墨烯散热方案的经验,华为工程师会倾向于分享20%方法。

原来在华为手机研发中,自我要求是每一代手机都要比上一代优化20%,正是这样的目标,让团队不断迭代,虽然一代比一代更好,但每一次新品发布后,又意味着新的超越要开始——“这一次还能提升20%吗?”

当然,20%体现的是决心,但更不容忽视的是对基础技术研发的重视。

负责Mate 20 X散热方案的工程师介绍,华为在美国圣地亚哥、硅谷、日本横滨、瑞典斯德哥尔摩、白俄罗斯明斯克、乌克兰基辅等地均建有海外热设计实验室或团队,专门追踪全球最新热新材料新技术及其应用。石墨烯散热膜仅是露出水面的冰山一角。

而且类似前沿技术的研发,听起来是雄心,做起来在烧钱。

他们透露,每一款手机新技术应用背后,可能都要有上亿美元的投入。

但华为工程师自豪的是,内部从未在技术投资上手软过。

所以华为手机走到现在,从缺乏2C基因,到中国第一、全球第二,也是种瓜得瓜种豆得豆之结果,天底下真没有凭空掉馅饼的好事。

具体到这次石墨烯散热方案和华为Mate 20 X,同样有付出有回报。

单看京东售后评分一项,5000+评论,好评率99%。

这可是一台售价5千、能满足顶级游戏群体需求的手机!

这个好评不简单,足够说明一切。

本文来自搜狐网,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

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