Qu’est-ce que le refroidissement par vapeur ? La technologie fascinante qui garde votre smartphone au frais

Le refroidissement par vapeur, synonyme de "chambre à vapeur" et de "refroidissement par chambre à vapeur", est un mot à la mode dans l'industrie des ordinateurs portables depuis près d'une décennie. Et comme beaucoup de choses empruntées aux fabricants d'ordinateurs portables, le terme s'est également étendu au segment des smartphones axés sur les performances au cours des dernières années. Le refroidissement par vapeur fait partie des technologies de smartphone les plus largement utilisées et contribue à la dissipation de la chaleur excessive générée lors de charges de travail stressantes.

Lorsque nous exécutons une application ou un jeu gourmand en ressources sur nos smartphones – ou enregistrons une vidéo pendant une longue durée – le processeur du téléphone doit faire beaucoup de travail pour compenser ces choses. Le refroidissement à la vapeur est un moyen d'y remédier, et il devient rapidement beaucoup plus important dans les appareils. Mais comment fonctionne exactement le refroidissement par vapeur, et est-ce vraiment important ? C'est ce que je voulais savoir.

Comment fonctionne le refroidissement de la chambre à vapeur

Comme son nom l'indique, le refroidissement par chambre à vapeur utilise une chambre remplie de vapeur utilisée pour le refroidissement. La chambre à vapeur est un tuyau plat ou un conduit qui contient un liquide. Il peut s'évaporer puis se condenser facilement sans condenseur mécanique.

Le fluide absorbe la chaleur d'une source et passe à l'état de vapeur. Ces vapeurs se déplacent vers les parties les plus froides de la chambre, où elles se condensent et dégagent la chaleur absorbée. Après être passé à sa forme liquide, le produit chimique revient à sa position d'origine et répète le cycle. Ceci est répété jusqu'à ce que la chaleur soit uniformément répartie dans la chambre à vapeur.

Dans un smartphone, cette chambre à vapeur est un tuyau fin qui est aplati à environ un millimètre pour s'assurer qu'il n'augmente pas l'épaisseur de l'appareil. Le processus est plus ou moins le même dans les smartphones que décrit dans le paragraphe précédent, mais les entreprises peuvent choisir différents matériaux pour assurer un meilleur rayonnement thermique loin du chipset. Le graphique suivant de Xiaomi vous aidera à mieux visualiser ce processus.

De plus, la forte génération de chaleur des chipsets de smartphones – dont le Snapdragon 8 Gen 1 est un excellent exemple – a obligé les fabricants de smartphones à utiliser des solutions de refroidissement plus élaborées. La chambre à vapeur est généralement empilée avec jusqu'à six ou sept couches de matériaux différents, qui fonctionnent toutes ensemble pour dissiper la chaleur du processeur.

Pour améliorer encore le refroidissement, les fabricants de smartphones ont innové dans de nouvelles directions. Par exemple, Xiaomi a récemment présenté son concept "Loop LiquidCool Technology", qui utilise des microvalves à l'intérieur de la chambre de refroidissement pour augmenter la surface à travers laquelle les vapeurs chaudes se déplacent. La plus grande surface permet à la vapeur de se condenser plus rapidement et au liquide de se refroidir davantage.

Exemples de téléphones avec de grandes promesses de refroidissement

Les marques de smartphones, en particulier lorsqu'elles vendent des téléphones destinés aux joueurs mobiles, annoncent en détail les chambres à vapeur et leurs configurations. Le ASUS ROG Phone 6 récemment lancé utilise des feuilles de graphite (le même matériau utilisé pour fabriquer des mines de crayon) en plus d'une chambre à vapeur car le graphite est un bon conducteur de chaleur. La chambre à vapeur est plus grande de 30 % sur le ROG Phone 6 que sur le ROG Phone 5 pour répondre aux exigences du chipset plus performant.

On voit souvent des marques commercialiser des "appareils de refroidissement à couche X" (où X est un nombre). Le OnePlus 10 Pro , par exemple, dispose d'un système de refroidissement à cinq couches ; le Realme GT 2 Pro en utilise un à neuf couches, dont une en acier inoxydable.

Certaines marques se vantent également en termes de surface totale de l'appareil de refroidissement. Par exemple, le Realme GT 2 Pro aurait une surface de refroidissement totale de plus de 36 000 millimètres carrés (mm ² ), soit environ trois fois la surface arrière du téléphone. La mise en garde est que des entreprises telles que Realme prennent également la liberté de résumer la surface de toutes les couches, en leur donnant un nombre suffisamment important pour se vanter. Mais en même temps, Realme affirme également que la surface de la chambre à vapeur seule est supérieure à 4 000 millimètres carrés (mm ² ).

Il est à noter que dans le cas des systèmes de refroidissement multicouches, la dissipation thermique se produit dans un espace tridimensionnel. La chambre à vapeur absorbe la chaleur du chipset et la transfère aux pièces les plus froides. Dans le même temps, une partie de la chaleur est également rayonnée vers d'autres couches, et chaque couche dissipe davantage la chaleur sur toute sa surface.

Mais cela ne s'arrête pas aux configurations multicouches. Certains téléphones (comme le Nubia RedMagic 7 Pro de ZTE) utilisent des ventilateurs à l'intérieur pour évacuer la chaleur encore plus efficacement. De même, certains autres téléphones, tels que la gamme ROG Phone, sont équipés de ventilateurs externes qui aident à refroidir la surface arrière du téléphone. Vous pouvez également acheter ces ventilateurs en tant qu'accessoires séparés et les utiliser avec n'importe quel téléphone.

Bien sûr, ces affirmations n'ont aucun sens si elles ne se traduisent pas par des performances réelles.

Test du refroidissement à la vapeur des téléphones

Pour voir si le refroidissement de la chambre à vapeur fait réellement une différence, j'ai décidé de tester les choses par moi-même. Pour ce faire, j'ai utilisé trois téléphones : le Samsung Galaxy S22 Ultra , le OnePlus 10 Pro et le Realme GT 2 Pro. Ces téléphones sont alimentés par le chipset Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1, parmi les chipsets mobiles les plus performants disponibles aujourd'hui. Le même chipset est également tristement célèbre pour chauffer beaucoup, et nous noterons dans quelle mesure les configurations de refroidissement soutenues par une chambre à vapeur aident à diminuer cela. Ces appareils ont également des cadres métalliques, permettant une meilleure dissipation de la chaleur à l'extérieur de l'appareil.

Pour cela, j'ai effectué trois tests pour forcer le processeur, ce qui a généré une chaleur importante. Ces tests incluent l'exécution de PUBG : New State Mobile – l'un des jeux mobiles les plus exigeants – et deux benchmarks qui sollicitent lourdement le CPU et le GPU.

Notamment, ces tests sont effectués sans étui de protection, car cela peut empêcher la chaleur de rayonner dans l'atmosphère. La luminosité des téléphones a été réglée sur automatique avec la résolution d'écran réglée sur QHD+ et le taux de rafraîchissement réglé sur 120 Hz dans chaque cas. Enfin, tous ces tests ont été effectués à une température ambiante approximative de 25 degrés Celsius (77 degrés Fahrenheit).

Les résultats de ces tests sont les suivants.

PUBG : nouvel état mobile

Pour ce test, j'ai joué un match de bataille royale sur PUBG : New State Mobile sur chaque téléphone. Chaque match a duré environ 30 minutes et j'ai noté les températures du processeur à l'aide de l' application CPU Monitor ainsi que la température sur la surface externe la plus élevée à plusieurs intervalles depuis le début de chaque match.

Ces tests ont été exécutés avec les paramètres graphiques les plus élevés du jeu, et les résultats basés sur l'essai sont les suivants :

• Samsung Galaxy S22 Ultra

• OnePlus 10 Pro

• Realme GT 2 Pro

Les différences moyennes approximatives entre les températures intérieure et extérieure du Galaxy S22 Ultra, du OnePlus 10 Pro et du Realme GT 2 Pro sont de 2 degrés Celsius, 5 degrés Celsius et 2 degrés Celsius. Le OnePlus 10 Pro avait la différence de température maximale, ce qui suggère qu'il offre l'isolation la plus efficace entre le chipset et la surface extérieure. Pendant ce temps, la température interne du Realme GT 2 Pro reste beaucoup plus basse, ce qui suggère qu'il a une meilleure dissipation de la chaleur à l'intérieur du corps.

Fait intéressant, le Galaxy S22 Ultra présente un modèle unique dans lequel la température interne est inférieure à la température externe. Les températures internes sont également les plus basses dans le cas du Galaxy S22 Ultra, ce qui suggère qu'il est le meilleur du lot pour dissiper efficacement la chaleur produite lors de scénarios intensifs tels que jouer au jeu.

Les températures internes et externes moyennes sont tracées dans la figure ci-dessous :

Alors que le Galaxy S22 Ultra assure la température interne moyenne la plus basse, le Realme GT 2 Pro arrive en tête avec la température moyenne la plus basse sur la surface extérieure.

Référence GFX

Dans notre deuxième test, j'ai exécuté GFXBench , un benchmark synthétique utilisé pour mesurer les performances du CPU et du GPU en simulant des tâches gourmandes en ressources graphiques. J'ai enregistré les températures internes et externes pour chacun des trois téléphones, et les valeurs sont les suivantes :

Les valeurs de température sont également tracées dans les graphiques ci-dessous :

La ligne pointillée représente les températures internes du chipset, tandis que la ligne plate représente les températures externes sur les trois appareils. Comme on peut le voir, le Galaxy S22 Ultra affiche la hausse de température la plus négligeable lors de l'exécution de GFXBench. Malgré une température interne plus élevée au début, le OnePlus 10 Pro parvient à supprimer la chaleur produite mieux que le Realme GT 2 Pro mais nulle part aussi bien que le Galaxy S22 Ultra.

Test de limitation du processeur

Pour notre troisième et dernier test, nous avons exécuté l' application CPU Throttling Test qui répète le même processus pendant un certain temps pour mesurer à quel point un téléphone chauffe et, à son tour, supprime les performances. Nous avons effectué le test sur les trois smartphones et tracé les températures internes et externes à la fin du test.

Une fois de plus, le Galaxy S22 Ultra a la température interne la plus basse tandis que le OnePlus 10 Pro a la température externe la plus basse bien qu'il soit le plus chaud à l'intérieur.

Les chambres à vapeur sur les téléphones ne vont nulle part

Les mécanismes de refroidissement – dont la chambre à vapeur est la partie la plus cruciale – jouent un rôle essentiel dans le contrôle de la température interne des smartphones. Il garantit également que les températures externes des smartphones ne sont pas trop élevées, donc les tenir ne devient pas un défi. Ces deux aspects ont une importance égale. Une température interne élevée peut réduire les performances et avoir des effets désastreux sur la batterie, tandis que la hausse des températures externes peut rendre un téléphone inconfortable à tenir. Dans certains cas, si la température interne dépasse un certain point, le téléphone s'éteint automatiquement pour se refroidir, ce qui est également indésirable.

Nos tests montrent que les trois téléphones sont puissants face à des environnements difficiles, et chacun a ses avantages. Le Galaxy S22 Ultra apparaît comme le plus cool d'après nos tests, tandis que le OnePlus 10 Pro tient bon même s'il chauffe plus en interne. La configuration de refroidissement à neuf couches du Realme GT 2 Pro lui permet d'offrir d'excellentes performances pendant les jeux. Néanmoins, nous pouvons apprécier comment chacun de ces appareils garantit qu'ils restent dans des limites de température supportables, le OnePlus 10 Pro travaillant apparemment le plus dur pour empêcher les températures internes d'augmenter les températures du corps externe.

À l'avenir, nous devrions voir davantage d'appareils adopter des chambres à vapeur. L'un des plus remarquables d'entre eux est l' iPhone 14 Pro , qui aurait une grande chambre de refroidissement par vapeur. Pendant ce temps, Microsoft a également été spéculé pour tester le refroidissement par vapeur intégré dans les écrans pliables et ses lunettes de réalité augmentée Holo Lens . Naturellement, à mesure que nos smartphones deviennent plus puissants et sont remplacés par des gadgets plus ergonomiques et personnels , nous pouvons nous attendre à voir le refroidissement par vapeur être appliqué plus largement. En fait, un avenir cyberpunk est incomplet sans liquides fluorescents refroidissant toutes les formes de systèmes électroniques et électriques.