Adam Kos Der Sommer ist in vollem Gange und mit ihm spüren wir, wie unsere Handheld-Geräte aufheizen. Das ist nicht verwunderlich, denn moderne Smartphones haben die Leistung von Computern, verfügen aber im Gegensatz zu diesen (meistens) über keine Kühler oder Lüfter zur Temperaturregulierung. Doch wie leiten diese Geräte die entstehende Wärme ab?
Natürlich müssen es nicht nur die Sommermonate sein, in denen die Umgebungstemperaturen eine sehr große Rolle spielen. Ihr iPhone und iPad erwärmen sich, je nachdem, wie Sie jederzeit und überall damit arbeiten. Manchmal mehr und manchmal weniger. Es ist ein völlig normales Phänomen. Es gibt immer noch einen Unterschied zwischen Erhitzen und Überhitzen. Aber hier konzentrieren wir uns auf das Erste, nämlich darauf, wie sich moderne Smartphones tatsächlich selbst kühlen.
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Chip und Batterie
Die beiden wichtigsten Hardwarekomponenten, die Wärme erzeugen, sind der Chip und die Batterie. Doch moderne Telefone verfügen meist bereits über Metallrahmen, die lediglich der Ableitung unerwünschter Wärme dienen. Metall leitet Wärme gut und leitet sie daher von den internen Komponenten direkt über den Rahmen des Telefons ab. Das ist auch der Grund, warum Sie den Eindruck haben, dass sich das Gerät stärker erwärmt, als Sie erwarten würden.
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Apple strebt nach maximaler Energieeffizienz. Es verwendet ARM-Chips, die auf der RISC-Architektur (Reduced Instruction Set Processing) basieren, die typischerweise weniger Transistoren erfordert als x86-Prozessoren. Dadurch benötigen sie auch weniger Energie und produzieren weniger Wärme. Der von Apple verwendete Chip wird als SoC abgekürzt. Dieses System-on-a-Chip hat den Vorteil, dass alle Hardwarekomponenten zusammengeführt werden, wodurch die Abstände zwischen ihnen kurz werden und die Wärmeentwicklung reduziert wird. Je kleiner der nm-Prozess ist, in dem sie hergestellt werden, desto kürzer sind diese Abstände.
Dies ist auch beim iPad Pro und MacBook Air mit dem M1-Chip der Fall, der im 5-nm-Verfahren hergestellt wird. Dieser Chip und das gesamte Apple Silicon verbrauchen weniger Strom und erzeugen weniger Wärme. Deshalb muss das MacBook Air auch nicht über eine aktive Kühlung verfügen, denn die Lüftungsschlitze und das Gehäuse reichen aus, um es abzukühlen. Ursprünglich versuchte Apple es jedoch mit dem 12" MacBook im Jahr 2015. Dieses enthielt zwar einen Intel-Prozessor, war aber nicht sehr leistungsstark, was genau den Unterschied zum M1-Chip ausmacht.
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Flüssigkeitskühlung in Smartphones
Bei Smartphones mit Android ist die Situation jedoch etwas anders. Wenn Apple alles auf die eigenen Bedürfnisse zuschneidet, sind andere auf Lösungen von Drittanbietern angewiesen. Schließlich ist Android auch anders geschrieben als iOS, weshalb Android-Geräte typischerweise mehr RAM benötigen, um optimal zu laufen. In letzter Zeit haben wir jedoch auch Smartphones gesehen, die nicht auf herkömmliche passive Kühlung setzen und über eine Flüssigkeitskühlung verfügen.
Geräte mit dieser Technologie verfügen über einen integrierten Schlauch, der die Kühlflüssigkeit enthält. Es absorbiert somit die vom Chip erzeugte übermäßige Wärme und wandelt die im Rohr vorhandene Flüssigkeit in Dampf um. Die Kondensation dieser Flüssigkeit trägt zur Wärmeableitung bei und senkt natürlich die Temperatur im Inneren des Telefons. Zu diesen Flüssigkeiten gehören Wasser, entionisiertes Wasser, Lösungen auf Glykolbasis oder Fluorkohlenwasserstoffe. Gerade wegen der Anwesenheit von Dampf trägt es den Namen Vapor Chamber oder „Dampfkammer“-Kühlung.
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Die ersten beiden Unternehmen, die diese Lösung nutzten, waren Nokia und Samsung. Xiaomi hat es auch in einer eigenen Version vorgestellt, die es Loop LiquidCool nennt. Das Unternehmen hat es im Jahr 2021 auf den Markt gebracht und behauptet, dass es offensichtlich effektiver ist als alles andere. Diese Technologie nutzt dann den „Kapillareffekt“, um das flüssige Kältemittel zur Wärmequelle zu bringen. Allerdings ist es unwahrscheinlich, dass wir bei einem dieser Modelle eine Abkühlung bei den iPhones erleben werden. Sie gehören nach wie vor zu den Geräten mit den geringsten internen Erwärmungsprozessen.
