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三星在 Exynos 2600 中利用 HPB 制定了新的冷却标准,竞争对手已经追随这一趋势

Exynos 2600
照片: Exynos 2600 - dvulgação/Samsung

三星通过引入创新的热管理技术,重新定义了移动性能的极限。这种名为 Heat Pass Block (HPB) 的解决方案集成到其未来的尖端处理器 Exynos 2600 中,有望解决业界最大的瓶颈之一:高性能芯片的过热问题。

该举措不仅使这家韩国巨头处于半导体工程的前沿,而且还建立了一个新标准,其主要竞争对手已经开始效仿。 HPB 技术直接解决问题的根源,在处理器封装中更有效地散热,使设备能够以最大容量运行更长时间。

对市场的影响是立竿见影的,高通和联发科等制造商表示将在其下一个版本中纳入类似的机制。该措施反映了对更强大的散热解决方案的日益增长的需求,以跟上现代芯片不断升级的频率和处理能力,确保在要求苛刻的任务中提供稳定、不间断的使用体验。

Exynos 2600
Exynos 2600 – 披露/三星

什么是热传递块技术

散热块 (HPB) 由专用散热器组成,通常由高纯度铜制成,在芯片封装过程中直接位于处理器上方。与作用距离较远的传统解决方案不同,HPB 创建了一条直接的低电阻路径,以便将内核产生的热量快速转移出片上系统 (SoC)。

与热源的接近是该方法的巨大区别。根据技术数据,与依赖导热膏和中间层的传统方法相比,这种配置可以降低高达30%的热阻。其结果是更加灵活和有效的散热,从而防止处理器关键点的温度积累。

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直接的性能优势

HPB 技术的主要技术优势是能够缓解所谓的“热节流”。当处理器自动降低工作频率以避免过热造成损坏,导致性能突然下降时,就会出现这种现象。借助 HPB,内核可以在更高的频率下运行更长的时间。

这意味着在扩展基准测试期间稳定性显着提高,保持高时钟而无抖动,并在最大负载下显着降低芯片的内部温度。此外,该解决方案完全兼容最先进的制造工艺,例如2纳米,使其成为极高性能芯片的理想选择。

Android市场竞争者的反应

高通是三星在高端处理器领域的主要竞争对手,它已经在采取行动以避免被抛在后面。行业消息人士表示,该公司计划在其下一代高端芯片组(暂称为 Snapdragon 8 Elite)中实施非常相似的集成冷却结构,认识到散热进步对于提高功率至关重要。

同样,凭借天玑系列产品取得进展的联发科也遵循了类似的趋势。其未来精英处理器的原型已经采用了直接受三星方法启发的集成散热器,这表明韩国的创新正在成为最高水平竞争的基本要求。

竞争对手的快速反应标志着行业共识:均热板等被动冷却解决方案正在达到其物理极限,特别是在日益轻薄和强大的设备中。将散热器集成到芯片本身似乎是下一代智能手机最可行、最有效的解决方案。

智能手机热管理的演变

多年来,移动设备的冷却技术经历了显着的发展。在第一代智能手机中,散热几乎完全依赖于被动传导,内部结构中的铜和铝等材料将热量传递到设备的外壳,这是一种非常有限的方法。

“热管”的引入带来了重大进步,这是一种改善内部温度分布的小型热管。这些系统辅以高导热率导热膏,有助于优化处理器和冷却系统之间的热传递。

截至 2018 年,均热板已成为旗舰智能手机的标配。这项技术比热管更高效,可以逐步提高处理器频率。然而,其有效性与其体积成正比,这对超薄设备的设计提出了挑战。

因此,热传递块的到来代表了这一演变的第四个也是最近的阶段。通过将冷却系统直接集成到芯片封装中,该技术规避了空间限制,从根源上解决问题,为 2 纳米以下制造节点中更强大、更高效的处理器铺平了道路。

Exynos 2600 技术细节

HPB 技术首次亮相的 Exynos 2600 处理器采用三星先进的 2 纳米工艺制造,采用 GAA(Gate-All-Around)晶体管架构。这种组合至关重要,因为虽然 2nm 工艺可以实现更高的晶体管密度和能源效率,但它也将热量产生集中在更小的区域,从而使冷却成为关键因素。

HPB 集成使您能够充分发挥这一先进制造节点的潜力。初步测试和内部基准测试表明,即使在所有内核满负荷运行的最大压力场景下,该芯片也能保持受控温度并维持比前几代更高的性能。该解决方案背后的工程确保其包含发生在封装阶段,而不会对器件的最终厚度产生重大影响。

对设备设计和耐用性的影响

HPB 等技术的采用将对整个智能手机生态系统产生连锁反应,直接影响用户体验和设备的使用寿命。首先,配备这些新处理器的设备的表面发热将大大减少,从而提高长时间使用时的舒适度,尤其是在游戏过程中或录制高分辨率视频时。这种温度降低还减少了其他内部组件(例如电池)的热应力。锂离子电池对高温敏感,这会加速其退化。通过保持内部环境凉爽,HPB 有助于延长电池寿命和设备的整体长期健康状况。对于游戏玩家来说,最切实的好处将是帧率稳定性,要求高的游戏可以流畅运行,并且不会因过热而导致性能下降。同样,8K 视频录制可以维持更长时间,而不会因设备的热保护系统而强制中断。

技术的挑战和未来

尽管 HPB 代表了重大飞跃,但对更高效热解决方案的探索并没有停止。制造商已经在研究将该技术与先进材料(例如具有优异导热性的石墨烯)相结合。目标是创建能够支持未来几年即将推出的处理器频率和工作负载的冷却系统,预计将克服移动设备中的 5 GHz 障碍。