Chiếc Galaxy S7 của Samsung mới đây sử dụng hệ thống tản nhiệt chất lỏng. Trước đó chiếc Lumia 950 XL của Microsoft và một vài máy Xperia Z của Sony cũng dùng công nghệ tương tự. Vậy công nghệ này hoạt động như thế nào? Chất lỏng đó vì sao có khả năng làm mát? Sau khi làm mát xong thì chúng ta có phải... châm nước vào hay không? Trong bài này mời các bạn tìm hiểu về công nghệ làm mát chất lỏng đang được sử dụng phổ biến trên các smartphone hiện nay cũng như một vài điểm khác biệt của nó so với giải pháp tản nhiệt chất lỏng dành cho PC.

1. Tản nhiệt chất lỏng trên smartphone hoạt động ra sao?

Tản nhiệt chất lỏng mà chúng ta đang nói đến trên Galaxy S7 hay một số điện thoại không giống với tản nhiệt chất lỏng xài trên PC. Ở trên máy tính, bạn có cả một hệ thống ống dài uống cong hết đầu này tới đầu khác với lượng chất lỏng nhiều, còn trên thiết bị di động thì nó chỉ là một lượng rất nhỏ mà thôi, thậm chí chỉ là vài giọt. Dung dịch làm mát này được chứa an toàn trong một ống kim loại khép kín làm từ đồng hoặc nhôm. Nó có thể là nước hoặc ethylene glycol, và quy trình tản nhiệt này giống như việc bạn tạt nước lên vỉa hè trong những ngày nóng vậy đó, chỉ khác là nước tạt lên vỉa hè thì bốc hơi vào không khí hết, còn trên smartphone thì nó được giữ lại để xài tiếp.

Cụ thể hơn, trong quá trình thiết bị hoạt động, chất lỏng sẽ được cho đi qua một bộ phận hấp thu nhiệt, thường là một mảng đồng lớn nằm chụp lên trên CPU và / hoặc linh kiện khác tỏa nhiều nhiệt. Tại đây, chất lỏng sẽ bị hóa thành thể khí do sức nóng của CPU, và dòng khí này có nhiệm vụ mang hơi nóng đi tới một bộ tản nhiệt để làm mát. Lúc nhiệt độ giảm xuống và sức nóng của CPU phân tán ra không khí xung quanh, hơi nóng sẽ hóa trở lại thành thể lỏng. Vòng tuần hoàn nói trên sẽ được lặp đi lặp lại liên tục nhằm làm mát cho thiết bị của chúng ta.

Lưu ý rằng bộ tản nhiệt chúng ta đang nói đến ở đây là bộ tản nhiệt thụ động, thường cũng là một mảng kim loại lớn với tiết diện rộng chứ không cần gắn quạt gì cả. Lý do thì đơn giản thôi: một chiếc smartphone sẽ không đủ chỗ chứa cho quạt như là máy tính. Với tiết diện lớn của miếng kim loại, nhiệt độ sẽ được phân tán ra một khu vực rộng lớn để tránh tình trạng một số điểm trở nên quá nóng, từ đó giúp giảm nhiệt độ chung của smartphone khi hoạt động.

Nghe qua thì có vẻ như hệ thống tản nhiệt này cần đến các miếng kim loại lớn và cồng kềnh nhưng thực chất không phải như thế. Fujitsu đã từng ra mắt hệ thống ống đồng dành riêng cho thiết bị di động với độ dày chỉ 0,1mm. Ngay tại hai chỗ dày nhất là hai miếng kim loại làm bay hơi và tản nhiệt cũng chỉ dày 0,6mm và 1mm mà thôi. Nhờ kích thước như thế này mà hệ thống tản nhiệt chất lỏng có thể được tích hợp vào các smartphone hiện đại mà không làm tăng đáng kể độ dày máy.

Galaxy S7 không phải là smartphone đầu tiên có tản nhiệt chất lỏng. Trước đó, chiếc Lumia 950 XL cũng sử dụng tản nhiệt chất lỏng chung với con chip Snapdragon 810. Sony thậm chí còn xài hệ thống tương tự cho chiếc Xperia Z2 ra đời vào năm 2014.

2. Khác biệt so với hệ thống tản nhiệt chất lỏng trên máy tính

Quy trình hoạt động của tản nhiệt chất lỏng trên smartphone hơi khác một chút so với hệ thống tản nhiệt chất lỏng mà chúng ta hay sử dụng trên PC. Trên PC cũng có dòng chất lỏng được đưa đến CPU thông qua một hệ thống ống và các mảng kim loại lớn, có thể có thêm bơm để tạo áp lực đẩy dòng chất lỏng đi. Tuy nhiên, do lượng chất lỏng nhiều nên nó sẽ không hóa thành khí mà sẽ hấp thụ nhiệt trực tiếp rồi mang đến một bộ phận tản nhiệt để làm dòng chất lỏng nguội đi. Bộ phận tản nhiệt này thường là các lá nhôm lớn tiếp xúc với không khí, có thể có thêm quạt để làm mát nhanh hơn và hiệu quả hơn. Bạn có thể xem video bên dưới để hiểu được tản nhiệt chất lỏng trong PC chạy ra làm sao.

Hệ thống tản nhiệt chất lỏng trên máy tính cũng gần như không cần phải châm lại nước hay dung dịch làm mát, lý do là vì nó cũng hoạt động theo một vòng tuần hoàn khép kín. Tuy nhiên, có một số trường hợp dung dịch bị rò rỉ ra ngoài do thao tác tháo lắp không đúng hay ống dẫn bị nứt thì sẽ cần phải khắc phục nếu không muốn chất lỏng đó làm cho máy tính bị hư hỏng.

Việc tản nhiệt chất lỏng trên PC không xuất hiện trên các máy tính bình thường, chủ yếu chỉ dành cho những cỗ máy chơi game, máy workstation cần làm việc nặng mà thôi. Bạn sẽ hay thấy người ta xài tản nhiệt chất lỏng cho những chiếc PC gắn nhiều card đồ họa bên trong để giúp chúng trở nên mát nhất có thể.

3. Hệ thống tản nhiệt trên Galaxy S7 và Lumia 950 XL

Mình có hai ví dụ cụ thể cho các bạn để hình dung rõ hơn về tản nhiệt chất lỏng trên điện thoại. Như các bạn có thể thấy trong hai tấm ảnh bên dưới, chúng ta cũng có những bộ hấp thu nhiệt cỡ lớn (ở ảnh chiếc Galaxy S7 thì phần tản nhiệt này đã được gỡ ra nên bạn không thấy trên hình). Bộ hấp thu nhiệt này sẽ chụp lên chip xử lý của máy hoặc nằm ở rất gần đó để lấy nhiệt một cách hiệu quả. Bộ tản nhiệt với tác dụng hóa lỏng khí nóng thì được làm với kích thước nhỏ hơn chứ không to như là ảnh minh họa ở phần đầu bài nhưng về cơ bản nguyên tắc hoạt động cũng tương tự như nhau thôi chứ không có gì khác. Và cuối cùng, chúng ta cũng có một ống đồng để chất lỏng và hơi lưu thông tuần hoàn.

Giờ nếu rạch ống đồng này ra thì theo bạn sẽ có gì trong đó? Có chất lỏng đúng không? Đúng, nhưng bạn sẽ không dễ dàng nhìn thấy nó đâu. Trong phần mổ xẻ Galaxy S7 lẫn Lumia 950 XL được thực hiện bởi chuyên gia Jerry Rig, khi anh dùng dao cắt ống đồng ra thì không thấy chất lỏng nào chảy ra hết. Chưa có lời giải thích chính thức nào được đưa ra từ chính Jerry cũng như từ hãng, nhưng có khả năng lượng chất lỏng này đã hóa hơi một cách nhanh chóng khi tiếp xúc với nhiệt độ và áp suất của môi trường bên ngoài.

Ống dẫn chất lỏng trên Galaxy S7

Ống dẫn chất lỏng trên Lumia 950 XL

4. Vì sao smartphone phải cần đến tản nhiệt chất lỏng?

Vi xử lý là thứ phải nói đến đầu tiên. Hiện nay các SoC càng lúc càng chứa nhiều tính năng hơn, nhân CPU cũng mạnh hơn, hoạt động nhiều hơn ở xung nhịp cao hơn, thế nên lượng nhiệt tỏa ra nhiều hơn. Ngoài ra, SoC trên smartphone bây giờ cũng có tích hợp cả bộ xử lý đồ họa và các bộ thu phát sóng không dây, thậm chí là modem 4G LTE, và chính những thành phần này cũng góp phần làm cho chip trở nên nóng hơn.

Nhằm đảm bảo nhiệt độ được duy trì ở mức chấp nhận được, tránh ảnh hưởng đến tuổi thọ của chip, tản nhiệt chất lỏng là một giải pháp có thể được áp dụng ngay. Việc giữ cho nhiệt độ SoC thấp cũng quan trọng đối với hiệu năng thiết bị vì CPU và GPU có xu hướng chạy chậm hơn khi nhiệt độ lên cao.

Còn nhớ hồi năm ngoái khá nhiều thiết bị sử dụng chip Snapdragon 810 đời đầu đã bị chê là nóng. Samsung cũng được cho là không xài SoC này trên Galaxy S6 và S6 Edge vì vấn đề tương tự. Tuy Qualcomm không thừa nhận điều này nhưng vấn đề đó dường như là hoàn toàn có thực. Với tản nhiệt chất lỏng, những trường hợp quá nhiệt như vậy sẽ được giảm xuống đáng kể.

Một nguyên nhân khác mà chúng ta có thể nghĩ đến đó là smartphone giờ sử dụng rất nhiều kính. Kính có hiệu quả dẫn nhiệt kém hơn so với kim loại hay nhựa, do đó các điểm nóng có thể được hình thành tại nhưng khu vực kính nằm gần SoC và những linh kiện phát nhiệt khác. Ngay cả khi mặt sau của smartphone có làm từ kim loại đi nữa thì nó vẫn nóng đến mức làm cho người dùng khó chịu khi cầm nắm, nhất là lúc sử dụng những ứng dụng năng như chơi game, quay phim hay xem phim. Đây là lúc mà tản nhiệt chất lỏng có thể nhảy vào để giúp mọi thứ trở nên dễ chịu hơn.

Cuối cùng, cụm từ "tản nhiệt chất lỏng" sẽ nghe rất là ngầu khi bỏ lên banner, áp phích, nói chung là dùng cho mục đích bán hàng và marketing. Biết đâu vào thời điểm này năm sau, nhiều hãng công khác ngoài Samsung, Sony cũng sẽ xài tản nhiệt chất lỏng cho smartphone của họ thì sao.