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Cómo funciona la refrigeración de los smartphones gamers

El ROG Phone del Asus ganó el liderazgo del ranking de los teléfonos inteligentes más veloces con Android, de acuerdo con el ránking de AnTuTu Benchmark de septiembre de 2018. El teléfono enfocado en juegos comparte la lista con otros nueves aparatos, todos ellos equipados con el mismo procesador Snapdragon 845, lo que plantea la pregunta: ¿Cómo se explica la ventaja de algunos modelos por encima de otros, si el procesador es el mismo? Una de las explicaciones está en la forma en que cada fabricante resolvió el problema del sobrecalentamiento de la CPU en su aparato.

El problema del calor

No sólo en los celulares, sino en ordenadores de todo tipo y tamaños, el calor es un efecto natural del funcionamiento: es generado por la resistencia de los componentes al paso de la corriente eléctrica. Es generado en mayor o menor intensidad de acuerdo con el «volumen» de energía en circulación en los circuitos electrónicos del dispositivo: es por eso que su celular, consola o PC gamer se calienta bastante cuando exige más de el.

telefonos gamer refirgeracionDesde el punto de vista de la ingeniería, combatir la producción de calor en el smartphone va más allá de la necesidad de comodidad al sujetar el aparato: demasiado calor puede dañar componentes y comprometer la batería, además de reducir el rendimiento.
Cuando se calienta demasiado, un circuito puede deformar y dañar los terminales. Es por eso que procesadores y otros controladores monitorean la temperatura en tiempo real (si se quedaba sin control, su procesador se derrite en segundos). Una vez que el calor sobrepasa un nivel razonable, el procesador se desacelera para disminuir la circulación de energía, algo que en consecuencia baja la temperatura y evita daños físicos irreversibles en el circuito.
Esta oscilación de rendimiento en virtud del calor, acelerando y desacelerando el procesador de acuerdo con la temperatura del momento, tiene el nombre de «thermal throttling».

Formas de combatir el calor

La búsqueda es por salidas que faciliten el cambio de calor del aparato con el aire a temperatura ambiente en su entorno. Entre las tecnologías en uso en la actualidad, llaman la atención las cámaras de vacío, heatpipes y líquidos de enfriamiento, además de incluso un cooler desmontable creado por Asus.

Asus ROG Phone

En el aparato de Asus, la solución incrustada se llama cámara de vacío (vacuum chamber en Inglés). Básicamente, se trata de un tipo de cápsula de vacío, en el que un líquido circula en el interior. Una vez que el procesador comienza a liberar más calor, ese líquido se calienta y entra en estado gaseoso y comienza a circular por el espacio de la cámara.
El gas condensa en puntos específicos de la cámara y fluye nuevamente para hervir y continuar intercambiando calor en un proceso que usted debe conocer bien de los automóviles, ya que es básicamente la misma noción detrás del funcionamiento de un radiador: líquidos en general tienen una capacidad de cambio de calor mucho mayor que el metal en contacto con el aire y son normalmente utilizados en aplicaciones que necesitan un control preciso y agresivo de la temperatura.

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No satisfecha con la cámara de vacío, Asus aún incluyó un minúsculo cooler en el paquete. Operando de forma similar a los ventiladores que encuentra en las PCs, ese ventilador es un accesorio opcional del aparato y que funciona acelerando el flujo de aire en el entorno del ROG Phone para garantizar que el cambio de calor sea más eficiente.

Xiaomi Black Shark

El siguiente de la lista también tiene ADN gamer y el procesador Snapdragon 845. El Shark Negro de Xiaomi utiliza un concepto similar a la Asus para enfriar: el heatpipe llamado (tubo de calor en traducción libre).
Un heatpipe es un tubo metálico con un vacío en el interior en el que un líquido va al estado gaseoso y condensa, en un proceso continuo que libera calor. Aunque parezca lo mismo que una cámara de vacío, hay algunas diferencias. Los Heatpipes funcionan dirigiendo el flujo del gas calentado – y consecuentemente, del calor – hacia una región distante del punto de calentamiento (en general, el procesador). En ese espacio más frío, el gas condensa y fluye por otra tubería hacia el punto de salida para hervir nuevamente y continuar el proceso.
Los Heatpipes son más baratos desde el punto de vista de la fabricación y más maleables en términos de diseño, apareciendo en diversos tipos de dispositivos diferentes.

Xiaomi afirma que el sistema de refrigeración líquida del Black Shark garantiza una reducción de 8º Celsius en la temperatura media del procesador, lo que es una cantidad sensible de temperatura, sobre todo teniendo en cuenta el uso intensivo en juegos.

Galaxy Note 9 y muchos otros

El control agresivo del calor generado por el procesador durante la operación ayuda a explicar la ventaja de rendimiento de los celulares gamers, como Asus ROG Phone y Xiaomi Black Shark frente a otros dispositivos caros y de moda como el Note 9 de Samsung.
Como la búsqueda de temperaturas más controladas no es una necesidad sólo entre los aparatos gamers. Otros dispositivos gamers como Nubia Red Light, también apuestan por este sistema, que también se encuentra en el interior de los celulares top de Samsung, Motorola, Sony y LG hace unos años.
El primer teléfono en llamar la atención debido a un sistema de tubos de calor y refrigeración líquida fue el Lumia 950 de Microsoft en 2015.

Otros factores

Si casi todo el mundo que usa el Snapdragon 845 tiene, como mínimo, heatpipes, ¿por qué el rendimiento puede ser tan diferente entre los aparatos? Algunos factores adicionales explican las disparidades. La cantidad y velocidad de memoria RAM disponible, versión y nivel de optimización de Android de cada fabricante y calidad de los controladores de los componentes, que varían bastante de aparato y aparato, son factores relevantes.
Entra en escena también cuestiones relacionadas con la propia naturaleza de la fabricación de semiconductores. Ningún Snapdragon 845 es 100% idéntico al otro en términos de sus capacidades – uno u otro serán más rápidos, otros se calentarán más, otros menos y así sucesivamente. Esto se debe a las imperfecciones ineludibles del propio proceso de fabricación de cualquier microchip.

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