2020年8月【SMART Wireless】Snapdragonシステムの放熱技術

IoTデバイスの機能が高まるにつれ、ユーザーが没入型体験を可能にするために必要なパフォーマンスを提供することは、
これらのデバイスの電力と熱の制約により、複雑な課題となっています。 この課題に対処するには、特に固定電源が
なくてもポータブルデバイスに対応できる設計アプローチが不可欠です。 最適で熱効率の高い設計は、製品
エンクロージャーの材料の選択を含め、システム全体の電力管理に全体的なアプローチを取ることによってのみ可能です。

クアルコムは、Snapdragonプラットフォームの電力および熱管理を優れたものにするため、特殊な処理エンジンを設計して
それらをスマートに統合し、システムソフトウェアを最適化しています。さまざまな処理エンジンは、特定のタスクを
実行するか、最適な電力レベルと熱レベルでユーザー体験を実現するように特別に設計されています。

Snapdragonプラットフォームには、CPU、パワーマネジメントIC（PMIC）、グラフィックスプロセッシングユニット
（GPU）、デジタルシグナルプロセッサ（DSP）、イメージシグナルプロセッサ（ISP）、ディスプレイエンジン、
ビデオエンジン、センサーエンジン、およびパフォーマンスとパワーのための最適化されたアーキテクチャでによって
設計された他の多くの専用処理エンジンが含まれます。

クアルコムは、相互接続、キャッシュ、メモリシステムなどをカスタム設計し、完全なシステムアーキテクチャと
しました。これは、これらすべての処理エンジンが連携して機能するために重要です。
これらのエンジンで実行されるシステムソフトウェアも、省電力ハードウェア機能を活用し、インテリジェントな
電源管理の決定を行うために最適化されています。

クアルコムの熱管理アルゴリズムは、デバイスがコンポーネントへのダメージやユーザーの怪我/不快感を引き起こすのを
防ぐためのセーフティーネットを提供します。 これを達成するには、温度を許容レベルに保つために消費電力を下げる
必要があります。 深く掘り下げて、これがどのように行われたかを見てみましょう。サーマルコアは、熱管理のための
上流のLinuxソリューションの一部であり、以下が含まれます：

・サーマルゾーン：sysfsを介してサーマルセンサーを公開し、センサーに基づいてサーマル構成を定義する手段を提供します。

・冷却装置：絞って温度を下げることができるモジュール。 利用可能なさまざまな冷却装置（完全ではありません）と
その動作を以下に示します。

・サーマルガバナー：サーマルゾーンに関連付けられている冷却装置を軽減することにより、サーマルゾーンの温度を
制限内に制御する温度モニターアルゴリズム。

組み込みアルゴリズムは、複数のオンダイ温度センサー、パワーアンプの近くに追加されたセンサー、および
Limits Management Hardware（LMH）保護回路を使用して、Snapdragonプラットフォーム内の主要な温度を注意深く
監視します。 オンダイセンサーは、熱問題をより正確に特定して対象とするアルゴリズムの機能を向上させます。
LMHは、PMIC電源レールの指定された機能内でCPUサブシステムによって消費されるピーク電流を管理し、CPUの
いずれかが過熱している場合に非常に高速な熱管理応答を提供します。 極端な電流または熱状態が検出されると、
CPUパフォーマンスが低下しますが、このパフォーマンス低下は、CPUサブシステムで実行されているソフトウェアの
動作に他の影響を与えることなく発生します。 パッシブクーリングは、パフォーマンスを低下させることによっても
適用されます。

温度しきい値はブートローダーで設定可能であり、Qualcommはすべてのプロセッサーの適切な調整後にデフォルト設定を
提供します。通常、デバイスの起動しきい値は150Cおよび-150Cです。 アルゴリズムとデフォルトの（調整された）
しきい値は、ジャンクション温度を管理して、前に説明した軽減方法を通じて許容されるプロセッサの最大値を
超えないようにします。

Snapdragonが提供するものは、製品レベルでサーマル設計ガイドラインと組み合わせる必要があります。SMART Wireless
Computingは、クアルコムと提携するSnapdragonプロセッサベースの組み込みコンピューティングソリューションの複数の
世代の製品を提供しており、優れた熱放散を備えたソリューションを作成する専門知識を持ち、産業グレードの動作温度で
Snapdragonのパフォーマンスを最適化します。同社のソリューションには、板金またはプラスチックで作られた高品質の
ファンレスエンクロージャーと、すべての規制準拠をクリアできる優れた排出制御および放熱のためのアルミニウム
ヒートシンクが含まれます。