管窥华为Mate 20 X开发秘辛:石墨烯技术提前3年储备,要做就做业界第一

极果君前段时间有幸接触到了华为Mate 20 X的研发人员,也了解了一些手机研发背后的秘辛。今天极果君就开启讲故事模式,给大家看看这台今年最特别的旗舰机,背后到底都有些什么故事。

做一台手机,一台旗舰,有多难?

手机的研发故事,很少会出现在大众视野里。大家看到的手机,更多接触的是手机出来之后的宣传和评价。而手机研发则始终在后台耕耘,默默地做幕后英雄。

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而真相是,手机和今天的任何一种工业品一样,都经过了无数人长年累月的付出、努力,最终才凝聚成你手中的玩物,其中的故事大有可说。

事有凑巧,极果君前段时间有幸接触到了华为Mate 20 X的研发人员,也了解了一些手机研发背后的秘辛。今天极果君就开启讲故事模式,给大家看看这台今年最特别的旗舰机,背后到底都有些什么故事。

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散热这件小事

“发热”跟“卡”这两个关键词,常常联系在一起。

Mate 20 X 跟师兄师弟最大的不同,就在于相对宽大的机身中,塞进了一套VC均热板+石墨烯膜的散热方案。不仅增强了Mate 20 X的散热表现,更增强了它的游戏性能。

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但为什么会想到要用石墨烯散热技术呢?

其实Mate 20 X也尝试过很多其他方案:单热管、双热管、铜、铝……都尝试过。但都无法满足一个要求:长时间游戏不卡顿。

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在市面上的主流游戏中,《刺激战场》和《堡垒之夜》两款是最吃配置的。最开始在没什么优化的情况下,整机的游戏平均功耗是4W,峰值功耗能到8W,很容易撞上温度墙。后来软件团队通过AI调度和GPU Turbo,把功耗降到了3W,可以保证半小时内频率不降。

不行,半小时还是不够长,怎么办?

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经过计算,发现要想做到持续游戏而不撞上温度墙,必须把散热能力整个再提升 20% 。

最后手机团队找上了华为的2012实验室,已提前储备预研了3年的石墨烯散热技术, 正式浮出水面启动量产进程。

要给手机做散热,无非分两步:第一步,把热量从SoC拽出来;第二步,把拽出来的热量从机壳上散出去。

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吸走热量,其实大可以用热管来做。但当时手机内部只剩下0.4mm的可用厚度,这个规格的热管根本无法完整覆盖SoC。再加上散热速度的要求,传统方法已不可行,只能用VC均热板。可VC原来是用在服务器上的,要2-3个毫米才能放下。想要进手机,必须小型化。

怎么办?华为请2012欧研所VC团队,理论分析蒸汽通道极限厚度。结果发现瓶颈出在盖板上:VC上下盖板各有0.2mm。如果做0.4mm,两个盖一叠加,蒸发通道直接就没了。

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所以,第一步要把上下盖板材料给换掉。抽真空后纯铜强度不足会凹进去,那就把铜换成合金。但是牵一发而动全身,合金铜焊接的时候有化学反应,导致VC散热能力上不来,最后又与合作伙伴一起作工艺的改进,一次就要几个月时间验证,最后终于把壁厚做到了0.1mm。

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这还没完,因为盖板太薄,传统厚度VC毛细结构的铜网工艺用不了了,最后借鉴了集成电路,掩膜+曝光+药水,才在上盖板上做了微米级的蚀刻,把VC整体做到了0.4mm,成功塞进手机。最终测下来,它的导热能力是热管的2倍,纯铜的20倍。

热量抽出来了,接下来要把它散出去。

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把石墨烯引进手机其实布局的更早。VC进手机是提前两年开始搞,石墨烯2015年就开始启动了研究合作。这些年里也是经历了无数的困难:工艺路线、设备都全部换过。大学里研究的东西往南飞,实际产品应用往北爬,必须有人在中间牵引。

华为和合作伙伴开发人员感慨: 石墨烯的开发过程,就像提炼镭一样! 虽然做行业跟随者, 可以少走很多弯路, 但还是要做第一。道理很简单,大家都知道世界第一高峰珠穆朗玛峰, 没多少人知道第二高峰是谁。

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烧出石墨烯膜只是个开始。这个东西柔性好,所以它在切割的时候,早期良率不到10%,但量产要达到良品率85%。新工艺设备要重新选购,良率要重新改……工艺上最后解决方案可能很简单,但需要大量测试验证。华为方面五月份开始驻厂,保证了百万级以上的发货,到用户手里面,热性能也可以满足要求。

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何况有付出就有回报,传统的那种石墨膜有工艺的限制,单张做不厚,只能多层石墨中间用胶粘,华为的新工艺直接可以做很厚的。如果以后要有更高的散热要求,传统的就要十层、八层的粘在一起,但现在可以直接做成一张。

两种技术,3年时间,最后在Mate 20 X身上汇聚到一起,做成了今天这套散热系统。

Mate 20 X,到底为谁而生?

在测评的时候,Mate 20 X就给极果君一种很奇特的感觉:大屏、游戏,显然是面对年轻爱玩的用户群。而大字体、手写笔的配置,有似乎带着浓重的商业气息,向着原来Mate系列的定位去靠近。

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这两面,到底哪面是真?从华为手机自己的数据来看,似乎两种人群对它都很喜欢。

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除了手机本身的游戏能力,华为手机还出了一个单边手柄。这个手柄通过无线方式链接手机,手机插入自动打开“游戏空间”。不光是Mate 20 X,Pro和普通版Mate 20也可以用。华为还给Mate 20 X配了合计1W的立体声双扬声器,在影音娱乐这块做足了功夫。

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至于商务的一面,华为手机在配件上也花了不少小心思:Mate 20 X的开窗皮套其实有一个收纳位,可以把配套的手写笔别在“书脊”位置。系统里也做了软件优化,任何界面都能快速新建笔记。还有全局的语音备忘录,算是个不大不小的“隐藏秘技”。

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爵士也是会玩游戏的。

幕后英雄

华为工作强度大,业界知名。但很少有人意识到,从中国到非洲,华为的成绩都是这些工程师一步一个脚印扛起来的。

比如一个最简单的问题:都说华为信号好,到底是为什么?

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极果君得到的答案相当令人吃惊:华为手机的好信号,几乎都是华为的工程师背着设备一点点测试、优化做出来的。

大家可能之前有看过这个报道,华为跑到京沪高铁上去做测试,最后实现了京沪高铁全程不掉话,也就是信号不断。其实那是华为的工程师带着设备沿途来回跑,从北京上车开始打电话,坐在高铁上,哪里断了就记下来。

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然后带着数据,去跟运营商沟通、优化。最后甚至把基站数据扔进了手机里,让手机提前知道那里切换最顺畅,信号最好,不用用户去等手机找网。其实不光是高铁模式,电梯也是这样,出去了第一个连上4G,因为不用找,手机自己知道附近信号最好的基站是哪个。

这种壮举,大概国内也只有他们能做。毕竟作为全球的通讯巨头,华为基站数量占据了全世界的三分之一。华为手机的朋友们讲到此处,难掩兴奋和骄傲。随后这几位理工男笑了笑:基站还是人家买去的,嫁出去的女儿,泼出去的水。

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最后,极果君还是问了那个大家最关心的问题:下一代华为手机,会是什么样子?

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他们是这么说的:

“我们不敢保证今天停下来保持一年,没人追得上。但是我们很相信,我们对于新知识新技术的探索精神。大家有机会的时候,可以晚上10、11点看看上海的研发团队,大楼灯火通明,我们始终给自己提更高的要求。这个行业就是这样的,你要做的就是更加努力,更加勇于尝试,我相信有着我们这样的投入,可以做出持续领先的东西。”

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“我们很有信心。”

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