Cooler Master en Murata tonen 0,2mm dunne vapor chamber voor mobiele apparaten

Het Japanse bedrijf Murata heeft samen met Cooler Master een vapor chamber ontwikkeld die 200μm, ofwel 0,2mm dun is. Volgens de fabrikanten is de vapor chamber daarmee het dunste warmteafvoerelement voor elektronische apparaten.

De bedrijven noemen in hun aankondiging niet van welk materiaal de vapor chamber is gemaakt, maar afgaande op de kleur in de afbeeldingen, lijkt het om koper te gaan. Het ontwerp is gemaakt door het Japanse Murata en de productie is afgehandeld door Cooler Master.

De twee bedrijven willen meer samen gaan werken om dergelijke producten uit te brengen. Cooler Master bouwt daarom een testfaciliteit in zijn hoofdkantoor in Taiwan, dat aan dezelfde eisen voldoet als de faciliteit van Murata in Japan. De faciliteit moet in de tweede helft van dit jaar gereed zijn. Volgens de bedrijven gaat de gezamenlijke ontwikkeling daardoor sneller.

De dunne vapor chamber is het eerste product voor koeling van dunne apparaten dat Murata en Cooler Master samen willen uitbrengen. De bedrijven zijn voornemens om dat partnerschap verder uit te bouwen en meer warmteafvoerelementen samen te ontwikkelen. Wanneer de dunne vapor chamber in productie gaat en in welke producten die wordt toegepast, is nog niet bekend.

Dunne vapor chambers worden al gebruikt in sommige high-end smartphones. Murata en Cooler Master claimen echter dat hun exemplaar het dunste tot nu toe is. Boyd Corporation, een Amerikaans bedrijf, maakt koperen vapor chambers van 0,4mm dun en exemplaren van titanium en rvs van 0,3mm dun.

Vapor chambers bestaan uit twee lagen dun metaal, met daartussen een vloeistof. Die vloeistof absorbeert de hitte van een smartphone-soc en verdampt daardoor. De damp verspreid zich binnen de vapor chamber, waardoor de hitte wordt verdeeld en afgevoerd. Bij het afkoelen condenseert de vloeistof, waardoor die terugvloeit in het warmteafvoerelement.

Reacties (25)

[zzzzz]

Is hitteproductie nog zo'n groot probleem bij smartphones? Ik heb altijd aangenomen dat men met efficiëntere SoCs en kleiner productieprocedé alleen maar winst behaalde m.b.t. hitteproductie.
Dit lijkt me bijna meer een proof-of-concept dan een echte noodzaak.
Ik vraag het ook omdat ik mijn telefoon vooral gebruik voor web/email/maps en er eigenlijk niet meer op doe. Misschien ben ik daarmee een uitzondering en gebruik ik mijn telefoon veel minder intensief als de gemiddelde consument, who knows.

[Reactie gewijzigd door zzzzz op 26 juli 2024 16:31]

[Xthemes.us]

Net als bij dunne laptops is het zeker een probleem. Voor een korte piek (je start een app op b.v.) maakt het weinig uit.
Als je echter een lange load hebt b.v een video encode of een stevige game dan gaan de prestaties bij telefoons die geen aandacht aan de koeling besteden hard onderuit.
Er is een reden dat de "gaming" smartphones en stuk dikker zijn en soms actieve koeling hebben.

Je ziet het b.v. Ook in sommige reviews op YouTube als ze Antutu meerdere keren achter elkaar draaien. De eerste score is altijd de hoogste, daarna is alles opgewarmd en klokt de soc bij de opvolgende runs zich steeds lager. Dit kan soms een verschil van wel 40 procent opleveren. Soms voeren telefoons ook andere stappen uit dan simpelweg terug klokken. Sommige schakelen functionaliteit uit (de mijne schakelt 4g uit), anderen dimmen de display etc. Pokémon Go was een leuke die gebruikte GPS, Bluetooth (met een Gotcha), de CPU en de GPU en de camera. De batterij liep snel leeg en de temperatuur liep snel op.
En dan omdat de batterij zo snel leegloopt aan een powerbank hangen en nog meer hitte genereren.

Afijn speel dat niet meer, speel nu Genshin Impact een dat is zo zwaar dat vrijwel elke telefoon na een tijdje thermal throtteled.

[Reactie gewijzigd door Xthemes.us op 26 juli 2024 16:31]

[ZpAz]

Een closed circuit van 0,2 mm lijkt me niet zo heel veel vocht te hebben die kan verdampen. Dus bij langdurige load zal juist de efficient afnemen, aangezien het enkel weer verder kan afkoelen wanneer er weer condens is opgetreden.

[Dorstlesser]

Het gaat er waarschijnlijk minder om hoeveel vocht er precies kan verdampen, en meer of er genoeg kan verdampen om een vaporchamber van 0.2mm beter te laten koelen dan een massief koperen heatspreader van 0.2mm.

De insteek is dat er constant condensatie optreedt op de plekken waar het koeler is, en dat dit terugvloeit naar de hete plekken, bv. waar contact gemaakt wordt met de SOC. Dit terugvloeien gebeurt o.a. door capillaire werking; niet enkel door de zwaartekracht. Ik vraag me ook af hoe een vaporchamber van 0.2mm in de praktijk presteert, maar als het niet beter zou presteren dan een massieve heatsink, dan zou het weinig zin hebben het op de markt te brengen.

Desalniettemin kan een dergelijke vaporchamber alsnog 'verzadigen' als het te heet wordt, waardoor er geen condensatie meer optreedt, maar een massieve heatspreader verzadigdt vermoedelijk sneller.

[Reactie gewijzigd door Dorstlesser op 26 juli 2024 16:31]

[ythehunter]

Met precies jouw redenatie zou elke pc ook geen hitteproductie hebben, want de gemiddelde consument gebruikt het alleen voor web/email. Deze producten zijn echter voor de mensen die meer willen doen zoals PUBG of andere games spelen.

[Raymond Deen]

Een pc heeft wel een veel grotere warmtebuffer natuurlijk in de vorm van al het metaal dat erin verwerkt zit, letterlijk meerdere kilo's ipv minder dan 100 gram. En los daarvan zitten er natuurlijk één of meerdere fans in de meeste pc's die de warmte tussentijd ook al afvoeren voordat de behuizing teveel opgewarmd is.

[Vlizzjeffrey]

Hitteproductie is een heel groot probleem bij high end smartphones, net als in desktop cpus worden de transistors steeds kleiner en wordt het steeds moeilijker om de boel koel te houden, ook worden ze steeds krachtiger, ze gaan dus niet minder verbruiken, de snapdragon 888 zorgt in veel toestellen voor overhitting van het toestel.

[Puff_Uncle]

hoe kleiner de transistor hoe minder het stroom verbruik en hoe minder hitte. maar deze "thermal winst" wordt zoals eerder gezegd meestal omgezet naar hogere kloksnelheden

[Vlizzjeffrey]

Volgens mij kan de hitte ook minder makkelijk worden afgevoerd hoe kleiner de nm wordt.
De Intel i7 2600k op 32nm is niet bepaald zuinig, maar was wel heel makkelijk te koelen, zelfs op een heftige overclock, makkelijker te koelen dan een 7nm Ryzen 5 3600, heeft dat te maken met dat de hitte minder makkelijk af te voeren is, of zit ik ernaast? Want de 2600k gebruikt wel meer stroom dan een Ryzen 5 3600.

[Xthemes.us]

Denk dat jullie allemaal gelijk hebben, een nieuw (kleiner) proces is zuiniger, en genereert dus minder hitte.
Echter is de chip zelf fysiek ook kleiner (bij een gelijk aantal transistors) en is de hitte meer geconcentreerd.
Daarnaast is de keuze bij een nieuw proces ook altijd een zaak van balanceren m.b.t tot prestaties en stroomverbruik.
Al met al is het totale verbruik vaak vergelijkbaar met de vorige generatie maar gaan de prestaties omhoog.

Nu de processen wel heel erg klein worden wordt het probleem van de hitte concentratie steeds groter lijkt mij.

Daarnaast kan het ook sterk afhangen van hoe goed het proces zelf is, zie Intel die grote moeite heeft om hun 10nm proces daadwerkelijk beter te krijgen dan hun 14nm++++++++ proces.

[Reactie gewijzigd door Xthemes.us op 26 juli 2024 16:31]

[Horatius]

De hitteproductie blijft ongeveer hetzelfde bij processors van nieuwe generaties. Simpelweg omdat de hitte besparing die gecreëerd is met het nieuwe procedé weer omgezet wordt in snelheidswinst.
Als je meer thermal headroom hebt kan je je SoC ook hoger klokken wat veel toegepast wordt in de "Game telefoons".

Zie je ook bij Intel en AMD, de desktop processoren verbruiken steeds meer of blijven gelijk want alle winst op zuinigheid wordt gewoon omgezet in prestaties.

[Simyager]

Is inderdaad niet een groot probleem, maar er is dan wel meer mogelijk qua warmteontwikkeling. Je kunt dan makkelijker opschalen naar meer vermogen als dat gewenst is. Volgens mij doet Apple dat ook, wanneer je iets heel snel nodig hebt gaat de CPU maximaal en daarna weer op lager vermogen voor de rest van de activiteit. Hierdoor start alles sneller op. Hiermee kan je dus een hogere piek hebben en die ook desnoods langer volhouden.

Lijkt mij ook handig om de accu's relatief koel te houden. Het is namelijk wel zo dat de veroudering van componenten samenloopt met warmte. Dus hoe koeler de componenten zijn hoe langer zo'n product in theorie kan meegaan.

Hoogstwaarschijnlijk zullen ze hierdoor goedkopere componenten kunnen gebruiken aangezien de levensduur van een smartphone meer afhangt van de software (updates) dan echt aan de hardware. Planned obsolescence op zijn best zeg maar . Niet dat ik zeg dat ze dit product om die reden hebben ontwikkeld, alleen dat ik wel in kan zien dat producenten dit wel graag zouden willen toepassen als de prijs dit rechtvaardigt. Bovendien kunnen ze dit in het begin verkopen als een unieke verkooppunt.

[vix-ducis]

Het is niet perse een probleem te noemen. Hitte is praktisch bij elke SoC perfect onder controle te houden, je kan namelijk perfect de kloksnelheid verlagen om het stroomverbruik te verminderen en daarbij automatisch hitte. Maar door betere koeling (en dan uiteraard liefst passief en zo klein mogelijk in smartphones) kan je de CPU (tijdelijk) hoger klokken en dus ook 'gratis' performance krijgen met dezelfde SoC. Uiteraard zijn kleine procedés beter, maar als je het verschil wil maken met een SoC die reeds top-of-the-line is, is dit een mogelijkheid.

[heuveltje]

licht er aan wat je met je telefoon doet.
Er zijn zelfs enkele "game oriented" GSM's welke een fan hebben, of meeleveren als accesoire.

Bij serieuze belasting word elke telefoon nog best wel warm ,en je kunt bv ook de accu koelen om beter te kunnen snelladen.

[Xthemes.us]

Voor degene die dat laatste punt vreemd in de oren klinkt, Xiaomi heeft bijvoorbeeld een 55W wireless charger met een fan erin.
Ter vergelijking doet de iPhone 12 Pro Max 20W via een draadje, of 15W zonder draadje voor zijn 'fast' charging. 55W is dus wel serieus veel. (interessant genoeg heeft Xiaomi ook een 80W wireless charger zonder fan)

[snarfdwarf]

Hitte is een enorm probleem is het niet door de processor, batterij, display direct dan wel door de zon.

Mijn telefoon oververhit regelmatig in de auto (voor navigatie) zelfs op de fiets.

[TheRacknker]

Heb van sommige Oneplus eigenaren gehoort dat het nog steeds gebeurt met bepaalde apps en functies.

[TheDeeGee]

Lijkt juist alleen maar warmer te worden hoe kleiner de chips, AMD 7nm is ook heel warm ten opzichte van 14nm.

[TJRef]

De efficiëntie wordt niet alleen ingezet om verbruik te verminderen, maar om de prestaties te verhogen. Waardoor men eigenlijk een bepaald tdp als richtlijn gebruikt, namelijk hoeveel warmte er passief afgevoerd kan worden. Dus de chips zijn wel relatief zuiniger. Maar de snelheid gaat ook weer omhoog, dus uiteindelijk blijven ze op eenzelfde verbruik hangen. Anders zou je dat namelijk ook terugzien in accuduur etc. Maar in de praktijk blijft dat dus hetzelfde. Omdat men ervoor kiest die efficiëntie in te zetten voor hogere prestaties. Het is dus vooral een keuze.
Een verbeterde koeling zou er dus juist voor zorgen dat ze een nog hoger tdp kunnen kiezen, wat nog hogere prestaties betekent. En dat gaat dan uiteraard meer om continu prestaties onder load. Of korte piek prestaties.
Kortom, verbeteringen in efficiëntie worden vaak gewoon ingezet om prestaties te verhogen. Bij eenzelfde verbruik. Liefst hoger verbruik, maar dan zitten ze tegen koeling aan te hikken. Vandaar een uitvinding als deze.

[beerse]

Een koperen 'plaat' in een mobieltje, dat is best wel 'spannend', vooral voor de antennes en zo. Of worden deze 'chambers' zowel voor hun koelende vermogen als ook als antenne gebruikt?

[Anoniem: 14842]

De antenne komt er uiteraard naast. Niet achter of voor. Daarom hebben sommige telefoons kleine plastic uitsparingen in hun aluminium behuizing

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 14842 op 26 juli 2024 16:31]

[heuveltje]

Antenne is uiteindelijk ook niet meer dan een onafgeschermde geleider.
Dus ik kan me zelfs nog voorstellen dat je de gehele plaat als antenne kan gebruiken

[Anoniem: 14842]

Dan moet je een vapour chamber hebben met de exacte afmetingen die bij de gewenste golflengte passen. Wel cool, maar toch lastiger dan een draadje ergens anders

[Horatius]

In vrij veel telefoons wordt dit al gebruikt tegenwoordig, heeft kennelijk geen negatief effect op de ander componenten.

[WORPspeed]

Kan ik nu verwachten dat telefoons nog dunner worden en camera eilanden, binnenkort camera bergen worden?