Кожен рік такі виробники як Apple, Qualcomm та Samsung радують потенційних покупців все потужнішими процесорами. Продуктивність та потенційні задачі повинні виконуватися все швидше та швидше. Ігри не повинні “гальмувати” та постійно тримати стабільні 60 чи більше фпс. Однак в результаті отримуємо улюблені пристрої, які з часом починають уповільнюватись. Про причини та способи боротьби поговоримо у цій статті на прикладі новеньких Apple iPhone 17 Pro та iPhone Air.

Перегрів — причина падіння продуктивності

Під час ігор чи інший важких задач, смартфони починають нагріватися. Це абсолютно природно: внутрішні компоненти гріються та нагрівають головний корпус. Але рано чи пізно, чипи досягають певної температурної межі, після якої починають зменшувати свої тактові частоти. Це призводить до зменшення продуктивності цих чипів. Серед любителів компʼютерної техніки таке зменшення називається Тротлінг (Throttling). 

На тротлінг впливає досить багато моментів. Одних з них це зовнішнє середовище. Наприклад, ви запускаєте PUBG сидячі на 40 градусній спеці, скидання частот почнеться з найпершої хвилини (якщо ще не раніше). Поступово смартфону буде все важче та важче обробляти інформацію від гри. Рано чи пізно гра на пристрої просто перестане працювати (зависне) та закриється. Операційній системі також непереливки оскільки працює у фоні.

Найголовнішим фактором для протидії тротлінгу — забезпечення охолодження внутрішніх компонентів пристроїв. Повертаючись до нашого прикладу вище, приберемо спеку. Тепер зон нагрівання лише дві: наші з вами пальці/лодоні (в розрахунок не беремо) та пристрій з увімкненою грою, який нагрівається зсередини. Саме “sun inside” генерує тепло. Подивимось на способи охолодження від виробників смартфонів.

Вбудовані дрібні кулери, як у Nubia Red Magic 10S Pro, розглядати не будемо. Не вистачало ще шуму від телефона та втрати захисту від води та піску. 

Використання корпусу для відведення тепла

Можна сміливо вважати, що корпус — частина системи охолодження, оскільки саме йому передавати тепло до зовнішнього середовища. Вибір матеріалу важливий, через що доведеться звернутися до фізики. Подивимось на таблицю теплопровідності нижче. Кілька років тому графен почали застосовувати в смартфонах, проте лише як окремий елемент відводу тепла під дисплеєм та батареєю.

Жодного графеного корпусу не зустрічали. Застосування алмазу чи золота не є доречним через надто високу дорожнечу. Мідь можна бачити в багатьох системах охолодження в компʼютерах, приставках і т.д. В мобільних пристроях вона зазвичай використовується у випарних камерах (про них нижче).

Матеріал	Теплопровідність, Вт/(м*К)
Графен	4840+
Алмаз	1000+
Мідь	390
Золото	320
Алюміній	236
Титан	15
Залізо	43+
Скло	1
Повітря	0,026

Титан, залізо та скло слабко підходить. В результаті особливого вибору немає — алюміній не тільки дозволяє отримувати гарні результати теплопровідності, а ще не дуже дорогий у виробництві.

Охолодження завдяки Випарній Камері

Нові процесори стають все продуктивніші та гарячіші порівняно з тими, що виходили понад п’ять років тому. Використання лише одного алюмінієвого корпусу не допомагає у розв’язанні проблеми. Класичний спосіб охолодження, що застосовується майже у всіх компʼютерних системах (ПК, ноутбуки, ігрові консолі) це теплові трубки. Проте навряд чи вдасться “запхнути” її в корпус смартфона без значного підвищення їхньої ваги та розмірів.

З цією причиною у мобільних телефонах застосовують так звані “Випарні Камери” (Vapor Chamber), які також зараз використовують для високопродуктивних відеокарт. Вони складаються з невеликої порожнини з мідними стінками, каналами та невеликої кількості рідини. Принцип роботи камери:

• Тепло від джерела передається до зони випарної камери;
• Рідина всередині поступово починає випаровуватися, розширюватися, конденсуватися. Тепло передається в холоднішу частину камери та радіатор;
• Газоподібна рідина повертається у рідкий стан по спеціальним дрібним каналам; 
• Процес повністю повторюється знову, поки рідина не перестане взаємодіяти з теплом.

Згідно з відео, випарні камери бувають менш як 1 мм у товщину. 

Досить важко оцінити таке рішення. Однак воно точно працює для компʼютерних відеокарт. Різниця тільки в тому, що обʼєм випарних камер у них та смартфонів дуже різна. І не варто боятися протікання рідини всередині смартфону — одна чи дві каплі навряд витечуть з вакуумного середовища.

Будова материнських плат — головна причина тротлінгу

Мобільні телефони — досить малі пристрої, в які необхідно вставити багато речей (дисплей, розʼєм для зарядки, антени, бокові клавіші). Найбільше місце всередині займають інші три компоненти: камери, акумулятор та материнська плата. Камери меншими не зробити (падає якість), акумулятор необхідний за принципом “чим більше, тим краще”. Виходить, необхідно жертвувати розмірами “материнки”.

Компонування iPhone X, iPhone 17 Pro та iPhone Air 

Важко сказати, хто перший почав зменшувати її розміри. Apple iPhone X 2017р. отримав новий двошаровий тип плати, який зараз називають “бутерброд”. Нічого поганого не повинно було статися, проте Apple помістила головний чип А11 всередину. Віддавати процесору тепло просто нікуди, окрім текстоліту та модему навпроти його.

Всі ці роки Apple продовжувала вставляти всі свої А1х всередину. Навіть в останньому iPhone 17 Pro з А19 Pro, який назвали найпотужнішим чипом в історії, залишився всередині “бутерброду”. Подивимось, чи покращилась ситуація. 

В Android смартфонах також використовується материнська плата формату “бутерброд” та процесори знаходяться всередині нього. Збіг чи змова?

Тестування iPhone 17 Pro та iPhone Air

З виходом нової Pro лінійки iPhone, Apple повернулася до старих та кілька нових для себе методів боротьби з тротлінгом:

• Повернула алюміній замість титану як основний матеріал корпусу — більше тепла передається до зовнішнього середовища;
• Значно зменшила скляну частину. Прибрати її не вийде, оскільки необхідно залишити підтримку безпровідної зарядки MagSafe;
• Додала металеву перегородку між дисплеєм та внутрішніми компонентами — додає захисту від падінь чи згинань;
• Вперше додала випарну камеру, яка розташована на перегородці та покриває батарею та NAND памʼять.

З першого погляду бачимо явну роботу над помилками. Повинно бути краще? Так, але несильно відчутно. Розглянемо таблицю з результатами смартфонів у 3DMark Wild Life Extreme Stress Test. Цікаво, що у різних видань/блогерів отримаємо настільки різні значення, що доведеться вставляти кілька значень одного пристрою. Абсолютно всі смартфони мають погані результати при 20 хв тесті.

Смартфон	Stability	Тротлінг (100 – Stability)
iPhone 17 Pro Max (Dave2D)	81,5 %	18,5 %
iPhone 17 Pro Max (Tom’s Guide)	65,2 %	34,8 %
iPhone 16 Pro Max (Tom’s Guide)	54,7 %	45,3 %
iPhone Air (Tom’s Guide)	65,1 %	34,9 %
iPhone 16e (GSMArena)	63,7 %	36,3 %
iPhone 15	71,4 %	28,6 %
Google Pixel 10 Pro XL (GSMArena)	59,2 %	40,8 %
Samsung Galaxy Fold7 (GSMArena)	55,5 %	44,5 %
Samsung S25 Ultra (Tom’s Guide)	49,3 %	50,7 %
Samsung S25 Ultra (GSMArena)	47,9 %	52,1 %
OnePlus 13s (GSMArena)	71,9 %	28,1 %

 

Візьмемо інше відео, де взяли останню лінійку iPhone та порівняли в тесті обробки трасування променів 3DMark Solar Bay Stress Test. Результати в таблиці показують високі результати, але покращення на “стабільність” в Pro моделях не впливає. Різниця між 16 Pro Max та 17 Pro Max в межах похибки. iPhone Air маючи тоненький корпус охолоджується лише на 5,8 % гірше.

Смартфон	Stability	Тротлінг (100 – Stability)
iPhone 17 Pro Max	67,4 %	32,6 %
iPhone 16 Pro Max	67,2 %	32,8 %
iPhone 17 Pro	61,4 %	38,6 %
iPhone Air	61,6 %	38,4 %
iPhone 17	66,2 %	33,8 %

 

Кому цікаво побачити iPhone Air зсередини.

Що сказати у Висновку? Уявіть, що ви встановили CPU в материнську плату компʼютера. Купили “башту” з 10 мідними трубками чи дороге водяне охолодження. Який буде в них сенс, якщо вони не будуть прилягати до контактної кришки процесора? Ось і бачимо очевидну проблему та зрозуміле рішення, яке виробники не впроваджують. Apple — не виключення!