携帯電話は年々高性能になっています。プレミアム フォンはミッドレンジ PC よりもはるかに強力で、インテル統合グラフィックスを備えたウルトラブックよりも強力なグラフィックス処理を備えています。しかし、これだけのパワーがあるにもかかわらず、スマートフォンにファンが搭載されていないことに気づいたことがありますか?何故ですか？

可動部品にはより多くのスペースが必要で、壊れる可能性があります

携帯電話メーカーは、デバイスを可能な限り薄くするために何年も費やしてきました。ファン。ファンはかさばるため、移動するスペースが必要です。また、乱用するとすぐに壊れてしまいます。

何が虐待に該当しますか?そうですね、電話を使って行うことはほとんど何でも可能です。ソファに放り投げる。ジョギングするときに手首にストラップを付けます。ケースがあるかどうかに関わらず、ベッドから床に叩き落とす。携帯電話の他の部分はすべて正常に機能するかもしれませんが、ファンがガタガタ音を立て始めます。騒々しいだけで、まだその仕事をしているかもしれません。あるいは、その仕事がうまくいかなくなり、他のすべてが徐々に過熱して故障する可能性があります。

ファンは狭くて暗いスペースを好まない

冷却にファンに依存するデバイスは、通常、狭くて窮屈な場所に保管されることを好みません。集中的な作業をしている間、ラップトップを枕の上に置き、どれだけ早く作業が行き詰まり始めるかを確認してください。

次に、ラップトップの小型バージョンをポケットに入れて持ち運ぶことを想像してください。すぐに注意を引くほど熱くならなければ、おそらくある時点でシャットダウンしてしまうでしょう。バッテリー寿命は確実に打撃を受けるでしょう。財布の方が良いですが、おそらくそれほどではありません。結局のところ、ラップトップとメッセンジャー バッグが十分に相性が良いのは、電源がオフになっているか、それに近い場合だけです。

モバイル CPU は消費電力が少なく、熱の発生も少ない

CPU のエネルギー効率を判断しようとするとき、探しているキーワードが 1 つあります。それは「熱設計電力」です。 TDP は通常ワット単位で表示され、全負荷で実行したときに CPU が生成するように設計されている最大の熱量を示します。これは、デバイスが 1 時間ごとにどれだけのエネルギーを消費しているかを示すものではありませんが、予想されるエネルギーの上限を示します。

Qualcomm Snapdragon 8 Gen 3 はクラス最高で、最も要求の厳しいゲームをプレイできる機能を備えたハイエンド スマートフォン向けに設計されたモバイル チップです。 TDPは12.5wです。これは初期の Snapdragon CPU の 5 ワットよりも高いですが、能力が不足している Intel CPU に匹敵します。

NVIDIA GeForce RTX 4090 グラフィックス カードの TDP は 450 w ですが、これは PC のコンポーネントの 1 つにすぎません。このレベルのエネルギー使用量は、バッテリーで動作する必要があるモバイル デバイスには現実的ではなく、また、受動的冷却で処理できる量を超える熱も発生します。これが、デスクトップやラップトップにはファンが必要だが、携帯電話にはファンが必要ない理由の 1 つです。これは、携帯電話がどれほど進歩したにもかかわらず、ゲーム専用 PC のグラフィックス機能にまだ匹敵できない理由の 1 つでもあります。

電話機の CPU はどのようにして強力かつ効率的に機能するのでしょうか?技術的な雑草について詳しく知りたい場合は、Cadence PCB Designs のこのレポートをチェックしてください。この方法には、温度認識スケジューリング (ホット プロセッサを優先してクール プロセッサを優先する)、トラフィック スロットリング (ホットスポットを回避する方法でチップを介してネットワーク トラフィックを誘導する)、およびクロック ゲーティング (一度に数マイクロ秒ずつプロセッサ ロジックを停止する) が含まれます。しかし、それはほんの表面をなぞっただけです。

モバイル アプリの発熱量が少なくなり、冷却の必要性が減ります

ソフトウェアは物理的なスペースを占有していないように見えるかもしれませんが、エネルギーの形で占有します。要求の厳しいソフトウェアには、より高いエネルギー要件が必要になります。不適切に書かれたコードも同様です。アプリがネットワークに絶えず ping を送信し、常にバックグラウンド プロセスがスリープから復帰する必要がある場合、デバイスの消費電力が増加します。

すべてのモバイル アプリが見事に書かれたコードであるわけではない、と言っても誰も気分を害するものではないと思います。ただし、モバイル アプリを作成する場合は、バッテリー寿命への影響を考慮することが推奨される要素です。アプリを実行することで携帯電話をより頻繁に充電する必要がある場合、ユーザーからそのことについて聞かれるでしょう。エネルギーの使用は熱に変換されます。アプリのエネルギー効率を維持することで、開発者は積極的な冷却の必要性を減らします。

スマートフォンはパッシブ冷却を使用します

ファンはアクティブ冷却の一種です。スマートフォンは受動的冷却、つまり機械コンポーネントの助けを借りずに材料間の伝導率の違いのみを使用して熱を交換することに依存しています。簡単に言えば、何も動かす必要がなくても、物事は冷める可能性があります。家を涼しくするためにエアコンを稼働させることは、積極的な冷房です。窓を開けたままにしておくと、受動的な冷却が行われます。電話機は通常、熱を放散するために電気部品とその外側の本体の設計の間に金属プレートを使用します。

パッシブ冷却は日常の操作には非常にうまく機能しますが、アクティブ冷却とは異なり、除去できる熱の量を増やすことはできません（これも窓を開けるなど）。ゲームなどの集中的なタスクを実行すると、一部の携帯電話が特に熱くなるのはそのためです。 CPU はより多くの熱を発生しますが、携帯電話にはそれを補う能力がありません。これは、サーマル スロットルが作動し、コンポーネントの冷却時間を稼ぐためにパフォーマンスを低下させるときです。

ファンの代替品も開発中

一部のニッチな携帯電話にはファンが搭載されています。 Lenovo Legion Phone Duel 2 には実際には 2 つが搭載されていましたが、それが主流になるとは予想されていませんでした。スマートフォンメーカーは、集中負荷時にスマートフォンを冷却するための他のオプションを検討しています。オプションの 1 つは、液体の蒸発と凝縮を利用して電気コンポーネントを冷却するベーパー チャンバー冷却です。たとえば、Samsung Galaxy S23 シリーズでは、ベーパー チャンバー冷却システムが使用されていました。さらに遡りたい場合は、Galaxy Note 9 には水炭素冷却システムが搭載されていました。

サムスンだけではありません。これは、Xiaomi が Loop LiquidCool テクノロジーを説明したビデオです。

ただし、携帯電話の中にファンを取り付ける代わりに、背面にストラップで固定するという選択肢もあります。これは、ASUS が AeroActive Cooler 6 で採用したアプローチです。これは ROG Phone 6 のアクセサリです。ROG Phone 6 は、材料が熱伝導体として機能するため、グラファイトのシートを内部に使用しています。はい、AeroActive Cooler 7 もあるので、一回限りのものではありませんでした。

ファンは祝福でもあり呪いでもあります。それらは機械をより大きくし、騒音を大きくし、より壊れやすくします。また、デバイスをより強力にすることもできます。ファンがあればスマートフォンはさらに強力になる可能性がありますが、スマートフォンの優れた点の多くが失われることになります。その代わりに、電話は、電話を使わずにパフォーマンスを向上させる方法の革新を促進してきました。