iPhone X，作為蘋果公司為紀(jì)念iPhone問世十周年推出的新品，創(chuàng)新性十足，吸引了全世界的眼球。在剛剛過去的“黑色星期五”周末促銷活動(dòng)中，iPhone X在美國賣出600萬臺(tái)，市場(chǎng)異常火爆。作為熱設(shè)計(jì)工程師，筆者進(jìn)行了實(shí)際拆機(jī)和溫度測(cè)試，本文對(duì)其硬件熱設(shè)計(jì)方案進(jìn)行解讀。

整機(jī)架構(gòu)

iPhone X的整機(jī)架構(gòu)和iPhone 8、iPhone 8 plus相近，都屬于兩片式結(jié)構(gòu)，即主板、電池被屏幕和后蓋夾在中間，猶如三明治。如下圖所示。

兩條傳熱路徑：屏幕和后蓋

屏幕內(nèi)側(cè)貼有石墨片，目的為均熱，面積較大，厚度0.1mm，為雙層石墨，如下圖所示。屏幕作為傳熱路徑之一，其薄壁傳熱能力為0.06W/k（薄壁傳熱能力定義和計(jì)算方法見上一篇《iPhone 8散熱方案分析》）。

后蓋的結(jié)構(gòu)和iPhone 8完全相同：后蓋為玻璃層+內(nèi)襯鋼板，由于無線充電線圈的存在，在鋼板中央有大孔。在線圈上貼銅箔石墨層，銅箔和鋁板搭接2mm，起到彌補(bǔ)開大孔降低的均熱能力。

內(nèi)襯鋼板的主要作用是為安裝、固定主板和電池，因?yàn)殇摪搴穸戎挥?.15mm，其薄壁傳熱能力很弱，加上無線線圈上面的銅箔石墨層，后蓋的薄壁傳熱能力約為0.02W/k，和其他手機(jī)的后蓋相比，iPhone X的后蓋傳熱能力較弱，約為麥芒5后蓋傳熱能力的1/9。

主板

主板的頂面（靠近屏幕側(cè)）的屏蔽蓋上，貼有小面積石墨片，如下圖所示。這片石墨的目的是為了讓CPU處的熱量向SIM卡座處傳導(dǎo)。但因?yàn)檫@個(gè)石墨片的面積很小（長(zhǎng)約40mm），且中間最窄連接處僅4mm，因此這片石墨能起的導(dǎo)熱作用非常有限。

主板的底面（靠近后蓋側(cè)）無器件，整個(gè)底面貼有大面積石墨片，尺寸同主板尺寸：45mm*25mm*0.07mm，為單層石墨，如下圖。該石墨有一定的均熱作用，會(huì)把主板中間CPU處的熱點(diǎn)均開，一定程度上消除了熱點(diǎn)集中。

Iphone X的主板是一個(gè)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)，主板的占地面積是Iphone 8 plus的70%，使用面積卻是后者的135%。這么高的面積使用率是通過雙層主板來實(shí)現(xiàn)的。如下面示意圖。

這種做法是創(chuàng)新的，因?yàn)橛幂^小的占地面積解決了更多的器件擺放。但從散熱設(shè)計(jì)來這種方案并不好，因?yàn)镃PU沒有常規(guī)的導(dǎo)熱方案。一般來說，CPU常規(guī)導(dǎo)熱方案是，CPU頂部通過TIM（界面材料）和導(dǎo)熱路徑之一（中板或者后蓋）連接，這樣CPU的熱量才能順暢的傳導(dǎo)出來。忌諱CPU懸空，因?yàn)檫@樣會(huì)造成CPU本身溫度過高。

但I(xiàn)phone X這種犧牲CPU溫度的做法也有一定的道理。因?yàn)樵谑謾C(jī)熱設(shè)計(jì)中，CPU的溫度并非瓶頸（參見《第二篇 決定手機(jī)表面溫度的因素有哪些？》），所以CPU的溫度有讓步余地，這里讓步給了占地空間。

筆者猜想，在游戲場(chǎng)景，iPhone X 的CPU的溫度會(huì)比較高，會(huì)超過通常的60°C，有可能達(dá)到85°C。但因?yàn)樘O果手機(jī)的IOS系統(tǒng)封閉性，無法像安卓手機(jī)那樣監(jiān)控到其內(nèi)部溫度。不過，作為用戶，我們不必糾結(jié)其內(nèi)部溫度高低的問題，只關(guān)注手機(jī)表面溫度即可。

散熱能力對(duì)比

分析至此，可以就iPhone X手機(jī)內(nèi)部的兩條傳熱路徑的傳熱能力的大小，和兩個(gè)散熱設(shè)計(jì)較好的兩個(gè)手機(jī)三星C7、麥芒5進(jìn)行相比了。對(duì)比數(shù)據(jù)如下。

測(cè)試驗(yàn)證

環(huán)境溫度25°C，運(yùn)行王者榮耀高幀模式1個(gè)小時(shí)，iPhone X的后蓋最高溫度點(diǎn)為44°C，后蓋表面的冷、熱點(diǎn)溫差為7°C。在筆者進(jìn)行過的競(jìng)品機(jī)測(cè)試中，這個(gè)溫度表現(xiàn)并不好，表面溫度均勻性也屬于偏弱。這也基本印證了上述硬件散熱能力較弱的分析結(jié)論。

王者榮耀1小時(shí)

總結(jié)

iPhone X的硬件散熱方案中等偏弱，有改善空間。手機(jī)表面溫度較高，表面溫度不均勻。但筆者還要再次說明，手機(jī)的散熱方案并非獨(dú)立的，而是和整機(jī)架構(gòu)、成本、操作系統(tǒng)以及軟件優(yōu)化的平衡結(jié)果。iPhone X的散熱方案如此，應(yīng)該有其原因。無論如何，iPhone X是迄今為止最好的智能手機(jī)，值得從業(yè)者仔細(xì)研究。本文只從散熱的設(shè)計(jì)角度進(jìn)行了分析，供讀者參考。