Kühlung: Heatpipes statt Graphitfolie im Smartphone

Durch immer leistungsfähigere Smartphones steigt die Nachfrage nach Heatpipes, da die bisherige Graphitfolie alleine eine optimale Kühlung nicht mehr gewährleistet. Neben NEC und Sony sind weitere Hersteller an dünnen Wärmerohren interessiert.

Artikel veröffentlicht am 9. April 2014, 12:51 Uhr, Marc Sauter

Das Medias X06E ist das erste Smartphone mit integrierter Heatpipe. (Bild: NEC)

Acht Kerne und integriertes LTE - kommende SoCs wie der Snapdragon 810 sind zwar leistungsstark, durch die erhöhte Funktionsdichte und Geschwindigkeit steigt aber die Leistungsaufnahme sowie Abwärme immer weiter an. In Zukunft sollen Heatpipes die Hitze verteilen, entsprechend dünne Wärmerohre werden daher immer stärker nachgefragt.

Heutige Smartphones sind mit Graphitfolie versehen, diese leitet die Hitze von den SoCs an das Gehäuse weiter, das als Radiator dient. Der so erreichte Wärmefluss ist jedoch nicht zielgerichtet, weswegen erste Hersteller Heatpipes in ihren Smartphones verbauen. NEC beispielsweise hat im Medias X06E neben Graphitfolie ein Wärmerohr integriert, das einen Teil der Abwärme des Snapdragon 600 in die obere Hälfte des Gerätes abführt. Laut Digitimes haben gleich mehrere Firmen besonders dünne Heatpipes entwickelt. Ihr Durchmesser soll bei nur 0,6 Millimetern liegen und damit weniger als ein Zehntel der Wärmerohre in CPU-Kühlern betragen.

Heatpipes sind geschlossene, mit unter Vakuum eingefüllter Flüssigkeit versehene Röhrchen (dies verringert den Siedepunkt stark). Durch eine externe Hitzequelle verdampft das Kondensat (destilliertes Wasser) und steigt gasförmig auf, dadurch gibt es Wärme ab und verflüssigt sich wieder. Kapillaren wie Sinter aus kleinen Kupferkügelchen unterstützen den Rücktransport des Kondensats zum Ausgangspunkt, wo der Kreislauf von vorne beginnt. Heatpipes kühlen also nicht, sondern sind Wärmeüberträger.

Sony soll sich beim Xperia Z2 für eine Heatpipe-unterstützte Kühlung entschieden haben, auch Lenovo und Samsung sollen mit entsprechenden Fertigern zusammenarbeiten. Der kommende 20-Nanometer-Prozess verringert zwar die Leistungsaufnahme von SoCs, konzentriert sie aber auf einen kleineren Punkt - das erschwert die Kühlung. Ein größerer Chip wiederum gibt mehr Wärme ab, die abgeführt werden muss.