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四核手机一定热 揭秘手机发热的那些事

2012-09-24张臻《微型计算机》2012年9月下

从单核到双核,再到现在热的四核手机,智能手机近两年的“核竞赛”愈演愈烈,但随之而来的是智能手机的发热问题。相信许多用户都遇到过用手机看电影、玩游戏,时间长了背壳发烫的情况。又特别是现在各品牌力推的四核手机,已经有机型因为发热量大而成为网友讨论的焦点话题。为此,MC评测室特别针对智能手机的发热问题策划了此次专题,目前主流手机的发热量到底处在什么水平?四核手机是不是一定很热?不同应用对手机发热量的影响有多大?笼罩在手机发热问题上的迷雾,MC评测室将用事实去揭开谜底。

四核手机一定热? 揭秘手机发热的那些事儿

我们这样测试

我们选择了10款智能手机,它们或是现在热门的机型,或是采用了某款典型处理器。我们会测试每款手机在不同应用下的发热情况,并通过测试结果,来回答大家对智能手机发热问题的疑问,去揭开大家一些可能不正确的认识,或去证明那些正确的。

为了获知每款手机真实的发热水平,我们选择了4类应用,包括通话、游戏、视频、上网(Wi-Fi)来对手机进行测试。这是基于市场调查的结果,选取用户在日常生活中常用到的应用。每项应用测试时长20分钟,每5分钟我们会用红外热像仪对手机的背部进行拍摄,以获得手机在每个时间点的整体发热情况。之后我们会通过《FLIR QuickReport》对照片进行分析,找到每个时间段红外图上机身温度的高值,终形成手机在每个测试中不同时间段高温度所组成的曲线。这样我们可以很清楚地看到它们在每项应用中温度随时间而变化的情况。在进行完一项测试后,我们会让手机待机一段时间,直到其温度恢复到刚开始的待机水平,再进行下一项测试。

HTC One X

HTC One X

HTC One X

在播放视频时,One X摄像头左下方位置的温度高,为46.1℃。
在播放视频时,One X摄像头左下方位置的温度高,为46.1℃。

产品资料
CPU型号 NVIDIA Tegra 3(1.5GHz)
屏幕尺寸 4.7英寸
RAM容量 1GB
摄像头像素 800万像素
电池容量 1800mAh

LG P880

LG P880

LG P880

在玩游戏时,P880背部LG Logo偏右位置的温度高,为42.8℃。
在玩游戏时,P880背部LG Logo偏右位置的温度高,为42.8℃。

产品资料
CPU型号 NVIDIA Tegra 3(1.5GHz)
屏幕尺寸 4.7英寸
RAM容量 1GB
摄像头像素 800万像素
电池容量 2150mAh

HTC One S

HTC One S

HTC One S

在玩游戏时,One S摄像头附近的温度高,为37.5℃。
在玩游戏时,One S摄像头附近的温度高,为37.5℃。

产品资料
CPU型号 高通MSM8260(1.7GHz)
屏幕尺寸 4.7英寸
RAM容量 1GB
摄像头像素 800万像素
电池容量 1650mAh

苹果iPhone 4S

苹果iPhone 4S

苹果iPhone 4S

在玩游戏时,iPhone 4S背部左侧中间位置的温度高,为39.7℃。
在玩游戏时,iPhone 4S背部左侧中间位置的温度高,为39.7℃。

产品资料
CPU型号 苹果A5(800MHz)
屏幕尺寸 3.5英寸
RAM容量 512MB
摄像头像素 800万像素
电池容量 1420mAh

华硕Padfone

华硕Padfone

华硕Padfone

华硕Padfone
在播放视频时,Padfone背部右侧靠上位置的温度高,为40.7℃。

产品资料
CPU型号 高通MSM8260A(1.5GHz)
屏幕尺寸 4.3英寸
RAM容量 1GB
摄像头像素 800万像素
电池容量 1520mAh

SONY ST27i

SONY ST27i

SONY ST27i

在玩游戏时,ST27i背部右上方的温度达到高,为38℃。
在玩游戏时,ST27i背部右上方的温度达到高,为38℃。

产品资料
CPU型号 NovaThor U8500(1GHz)
屏幕尺寸 3.5英寸
RAM容量 500万像素
摄像头像素 800万像素
电池容量 1265mAh

摩托罗拉XT910 MAXX

摩托罗拉XT910 MAXX

摩托罗拉XT910 MAXX

在上网时,XT910 MAXX背部中心靠左位置的温度高,为36.6℃。
在上网时,XT910 MAXX背部中心靠左位置的温度高,为36.6℃。

产品资料
CPU型号 德州仪器OMAP4460(1.2GHz)
屏幕尺寸 3.5英寸
RAM容量 512MB
摄像头像素 800万像素
电池容量 3300mAh

海信HS-T96

海信HS-T96

海信HS-T96

在游戏时,T96背部右上位置的温度高,为40.4℃。
在游戏时,T96背部右上位置的温度高,为40.4℃。

产品资料
CPU型号 NVIDIA Tegra 2(1GHz)
屏幕尺寸 4英寸
RAM容量 1GB
摄像头像素 800万像素
电池容量 1630mAh

摩托罗拉XT535

摩托罗拉XT535

高通MSM7227A(1GHz)

在玩游戏时,XT535背部靠近中心位置的温度高,为41.5℃。
在玩游戏时,XT535背部靠近中心位置的温度高,为41.5℃。

产品资料
CPU型号 高通MSM7227A(1GHz)
屏幕尺寸 3.5英寸
RAM容量 1GB
摄像头像素 800万像素
电池容量 1630mAh

联想K800

联想K800

联想K800

在玩游戏时,K800摄像头右下方的温度高,为36.8℃。
在玩游戏时,K800摄像头右下方的温度高,为36.8℃。

产品资料
CPU型号 英特尔Atom Z2460(1.6GHz)
屏幕尺寸 3.5英寸
RAM容量 1GB
摄像头像素 800万像素
电池容量 1630mAh

 

结束所有样机的测试,结果已经呈现在我们面前。你可能会有疑惑,不同的手机在工艺、材质上并不相同,而这可能会影响它们的发热量,那么它们的发热情况是否有可比性?其实在这些因素之外,手机处理器本身仍是决定手机发热量的关键因素,所以我们仍然可以从这样的比较中,得出一些结论。

四核手机有多热?

伴随着近期四核手机的热潮,你在对它们的性能充满期待之余,会不会也对其发热量有些担心?让我们看看此次测试中两款四核手机的表现。如果单看HTC One X和LG P880在游戏测试中的温度,我想它们肯定会戴上“发热量大”的帽子。在运行游戏10分钟之后,它们的温度都超过了40℃,One X在玩游戏20分钟后的高温度甚至接近45℃。

这是什么概念?用手握着手机会有明显发烫的感觉。但因此就下结论还太早,因为它们在通话和上网测试中的温度并不算高。即使是P880在上网测试中温度一度接近40℃,但此后它的温度却有所降低。两款四核手机唯一表现不一致的是在视频测试中,One X在这项测试中达到了它的高温度,而P880却很“冷静”,其温度仅高于通话测试时的水平,甚至比上网时还低。

这样的结果是你预想到的吗?让我们来分析一下。四核手机的功耗是摆在那里的,所以当它遇到可以调动处理器运行在更高负荷的应用时(比如游戏),它的发热量自然就上去了。但通话、上网这类应用,并不需要处理器过多参与,或许只有其中一个核心在工作,温度不高自然也能理解了。而视频测试中所呈现出的差异,其实正代表着手机的发热量受诸多因素影响。周边芯片的数量、类型,内部电路板的设计、布局,都可能影响到手机的整体温度水平。我想这也正是同样采用Tegra 3的两款四核手机,却在部分测试中存在明显差异的原因了。

说四核手机发热量大没错,但不准确,它只在某些应用中才是这样,而在我们日常使用更频繁的应用中,它的温度并不比双核甚至单核手机高。所以一味把发热大户的帽子扣在四核手机上是不公平的,至少在大多数时候它的热量并不会对我们的使用带来困扰。

核心数量决定发热量大小?

你是否也理所当然地认为双核手机比单核手机发热量大,四核手机又比双核手机更热?让我们看看两组手机的对比。HTC One S与摩托罗拉XT535都采用的是高通处理器,分别是Snapdragon MSM8260双核处理器和Snapdragon MSM7227A单核处理器。而LG P880与海信HS-T96则分别采用了NVIDIA的Tegra 3四核处理器和Tegra 2双核处理器。

除了在游戏测试的第5分钟和第15分钟One S的温度超过了XT535,其余测试中单核的XT535都比双核的One S更热。是处理器频率的原因吗?不是,XT535的处理器频率只有1GHz,而One S的处理器频率则达到了1.7GHz。那为什么单核产品比双核产品更热?单从处理器本身来找原因,我们会发现一些有意思的地方。XT 535采用的MSM7227A属于高通Snapdragon S1家族,Cortex A5结构,45nm工艺,是高通在较老的产品基础上优化改进的产品。而One S采用的MSM8260,则是Snapdragon S3旗下的一员,Scorpion架构,也是45nm工艺。从MSM8260的技术文档上我们可以得知,它可以根据负载动态调整每个核心的电压和频率,乃至直接关闭其中一个核心。也就是说在负载低的时候,它其实是用单核心在工作,而且频率还可能很低,我想这应该是它在大多数应用中温度并不高的原因之一。当然,新老架构在功耗上的差异也会影响到发热量。

再来看采用NVIDIA处理器的两款手机。P880与T96在四个应用测试中的发热表现各有胜负。四核产品在游戏和上网测试中温度明显比双核产品高,但在通话和视频测试中,它的表现与双核产品接近甚至更低。

Tegra 3和Tegra 2都是基于Cortex A9架构,40nm工艺,除了核心数量的不同,Tegra 3的GPU部分有所升级,处理单元更多,我想这也是为什么它在游戏应用中温度明显高于双核产品的原因之一。但在低负载应用下,Tegra 3的另一项新技术发挥了作用。在它的四个核心之外,还有一个被称为“Companion CPU Core”的协核心,它与其他核心的内部架构一样,但却是低功耗制程(LP)打造,高频率仅为500MHz。它的作用是在手机进行低负载应用时运行,而让其他四个核心关闭。看到这里,我想你应该明白为什么P880在通话与视频应用中,温度表现甚至比T96更好的原因了吧。

从以上两组手机的对比中我们可以看到,新一代多核处理器由于应用了新的技术,特别是节能技术,使其发热量有了明显改善。测试结果虽不能告诉你多核手机就一定比核心数比它少的手机发热量低,但至少可以让你知道核心数量与发热量大小并不一定成正比。

就算同一家,发热也不同?

前文中,One X与P880的发热量对比其实已经能很好地回答这个问题。这里让我们看看另外两款产品是如何证明这点的。

HTC One S与华硕Padfone,分别采用的是高通的MSM8260和MSM8260A处理器,一个字母之差,却代表着两个世代,因为MSM8260A是属于Snapdragon S4系列,Krait架构,工艺也升级到28nm。从规格来看,Padfone的处理器在工艺和架构上都要更先进,但这是否意味着MSM8260A的发热量更小?结果并非如此。One S的表现明显占优。这也告诉我们,单纯依靠工艺、架构判断手机的发热量并不靠谱,同一家的处理器,终呈现在不同手机上的发热水平也可能是千差万别的。

哪类应用让你的手机发烫?

在下表中,我将每款参测手机在4个测试中的高温度,以及该温度是在哪类测试中所取得的信息整理了出来。我想到底哪类应用能让我们的手机热,结果其实已经一目了然了,在10款手机中,有7款手机的高温度都是在游戏测试中取得的。可见,游戏确实是释放手机能量好的武器。为了照顾性能不尽相同的10款手机,我们选择的《神庙逃亡》并不算对手机性能要求很高的游戏,但就是它也足以激发出手机的“热情”了。特别是使用多核手机的用户,长时间玩游戏肯定会经常遇到机身发热甚至发烫的情况。

播放高清视频文件也同样能够让手机运行在高负载下,有两款手机的高温度是在视频测试下获得的,而且它们的温度都超过了40℃。虽然在数量上它比不过游戏,但是它却摘得了另一项桂冠——所有测试里高温度就出现在视频测试中。不过,手机并不是在播放所有视频时都会有明显的发热情况,我就试过用四核的HTC One X播放一段480p的动画片,很明显,它的发热量不能和播放1080p视频时相比。

后再来看看我们日常常使用的功能——打电话。在通话测试中,参测手机的平均温度是低的,但这似乎和许多用户的实际体验有些不太一样。我们经常会发现在长时间通话后手机会很热,但为什么测试结果并不是这样的呢?原因其实很简单,我们在测试的过程中,都是将手机平放在桌面上,而在平时的实际通话中,我们的手会一直握着手机,同时脸也贴在屏幕上,在长时间通话的情况下,手机的温度自然就会更高一些。

谁家的处理器发热量大?

在本次测试中,双核手机的数量多,涵盖的处理器品牌齐,其中不但有高通、德州仪器、NVIDIA等常见的品牌,也有意法爱立信这样不被许多人熟悉的厂商,所以我们以双核手机的温度作为参考,对其结果进行分析。

在通话测试中,iPhone 4S的整体温度高,而One S的优势很明显,但是与他同为高通阵营,但是采用MSM8260A的Padfone温度却不低,整体温度表现仅好过iPhone 4S。而采用NovaThor U850 0“小众”处理器的SONY ST27i表现也还不错。

视频测试,采用老架构处理器的One S,发热表现却完胜采用新处理器的产品。
视频测试,采用老架构处理器的One S,发热表现却完胜采用新处理器的产品。

游戏测试中,海信HS-T96和Padfone依旧是温度水平高的两个,iPhone 4S的温度也不算低,另外三款产品的表现则有些交叉,综合来看摩托罗拉XT910 MAXX的表现更好一些,温度曲线较为平直,波动不大。视频测试的整体结果与游戏较为类似。发热量大的前三位没变,只是HS-T96和iPhone 4S的位置发生了变化。

在前三项测试中发热量都高居前列的iPhone 4S和HS-T96,终于在上网测试中扳回了一些颜面,这次它们的温度都不算高,表现仅次于One S,而在前面几项测试中表现不错的XT910 MAXX,整体温度却高了不少。

高温度 高温度项目
HTC One X 46.1℃ 视频
LG P880 42.8℃ 游戏
HTC One S 37.5℃ 游戏
苹果iPhone 4S 39.7℃ 游戏
华硕Padfone 40.7℃ 视频
SONY ST27i 38℃ 游戏
摩托罗拉XT910 MAXX 36.6℃ 上网
海信HS-T96 40.4℃ 游戏
摩托罗拉XT535 41.5℃ 游戏
联想K800 36.8℃ 游戏

综合这四个测试的结果,有两款产品的高通呈现出两个极端,发热量控制得好的是采用MSM8260的One S,温度较高的则是采用MSM8260A的Padfone。分别采用意法爱立信和德州仪器的两款产品的整体表现也不错。同时,我们可以从结果中发现一些有意思的现象。一款手机的发热量并不是在所有应用中都稳定在一定的水平上,比如采用自家A5的iPhone 4S和采用Tegra 2的HS-T96,它们在三项测试中的温度都偏高,但却在上网测试中成为了温度较低阵营中的一员。另外,每个应用中所有产品的高温度之差也存在着一些不同,整体温度水平偏低的应用,温差反而大,如通话、上网。反之,整体温度水平高的应用,如游戏,温差则小。这说明一个问题,在高负载的应用中,不论哪家的处理器,他们之间发热量的差异并不太大。而真正能看出处理器在功耗控制能力上的高低,反而是在手机处于低负载的情况下。

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