Warum Smartphones ohne Lüfter auskommen, während Computer sie benötigen

Smartphones werden immer leistungsfähiger und ermöglichen ein mobiles Spielerlebnis, das so manches klapprige Notebook mit seinem verstaubten Lüfter neidisch machen könnte. Flaggschiffe und High-End-Modelle stellen dabei problemlos einen Mittelklassecomputer in den Schatten und verfügen über deutlich leistungsfähigere Grafikkarten als Intels integrierte Lösungen. Das Ganze auf einem 120-Hz-OLED-Panel sieht dabei auch noch verdammt hübsch aus … trotzdem benötigen Smartphones keine aktiven Lüfter. Habt Ihr Euch jemals gefragt, warum das eigentlich so ist?

Tief im Inneren gibt es eigentlich nicht so viele Unterschiede zwischen einem Computer und einem Smartphone. Beide besitzen einen Prozessor, der Berechnungen durchführt, eine Grafikkarte für 3D-Beschleunigung und für die Ausgabe von Bildern. Der Arbeitsspeicher (RAM) dient als Puffer für temporäre Daten, während die CPU den Datenaustausch zwischen dem RAM und dem festen Speicher (Festplatte/ROM) verwaltet, je nach den durchzuführenden Operationen. Ebenso verfügt ein Mobiltelefon über Antennen und einen Akku, ähnlich wie Notebooks.

Die Herausforderung der Mobilität: Smartphones und ihre spezifischen Anforderungen

Smartphones müssen robust und dünn sein, um problemlos in jede Hosentasche zu passen, was bei Computern und Notebooks nicht der Fall ist. Die unterschiedlichen Einsatzbereiche sind der Hauptgrund dafür, dass diese Geräte unterschiedlich entwickelt wurden. Telefonhersteller haben Jahrzehnte damit verbracht, ihre Geräte so smart und leistungsstark wie möglich zu gestalten. Dabei sind bewegliche Teile wie rotierende Lüfter nicht geeignet. Ein Handy muss daher mit passiver Kühlung auskommen, die bei vielen Geräten am absoluten Limit arbeitet (Hitzetod).

Mittels Taktfrequenzen (Feinabstimmung) und einer spezifischen Bauweise wird versucht, die perfekte Balance zwischen Wärmeerzeugung und Leistung zu gewährleisten. Dies geschieht zwar auch bei Computern, jedoch liegen die Grenzwerte erheblich über denen eines Smartphones. Wenngleich das Handy am Ladegerät hängt und gleichzeitig eine anspruchsvolle App oder ein Spiel ausgeführt wird, muss die Nutzung sicher sein.

Handys sind intelligent und lernen unser Nutzungsverhalten, um eine möglichst lange Akkulaufzeit zu gewährleisten. Bei Inaktivität reduziert ein Handy automatisch seine Leistung. Das bedeutet, dass die vorhandene Leistung eines Handys stets auf Abruf verfügbar ist. Sobald etwa der Akku unter 20 Prozent fällt oder die Temperaturen zu hoch werden, treten Drosselungen auf. Manchmal bemerkt der Nutzer dies, häufig jedoch nicht. Moderne Geräte sind wahre Wunder der Effizienz.

Mobile-CPUs verbrauchen deutlich weniger Strom und erzeugen nur ein Bruchteil der Wärme im Vergleich zu CPUs eines Desktop-PCs

Bei Prozessoren und ihrer Energieeffizienz spricht man in der Regel von Thermal Design Power (TDP). Dieser Wert gibt eine Wattzahl an und sagt aus, wie hoch die maximale Wärmemenge ist, die bei Volllast durch die CPU erzeugt wird. Verbaute Kühlkörper müssen für den Prozessor angepasst werden, sonst droht Überhitzung. Aus diesem Grund kann nicht jeder CPU-Kühler auf jedem Prozessor montiert werden. Das ist so weit nichts Neues … Vergleichen wir aber die TDP zwischen einem neuen Qualcomm Snapdragon 8 Gen. 3 (12,5 Watt TDP) und einem modernen Desktop-Prozessor wie dem Intel Core i5 14500 (65 Watt TDP), fällt uns sofort auf, dass der Energieverbrauch und die Wärmeerzeugung knapp fünfmal so hoch sind. In der Regel reicht eine Passivkühlung nicht mehr aus, es sei denn, es besteht kein Platzmangel.

Der mobile Snapdragon 8 Gen. 3 Prozessor verfügt zusätzlich über eine Grafikkarte, die Qualcomm Adreno 750, einen High-End-Chip für alle Gaming-Enthusiasten und momentan die Spitze der Benchmarks im Segment der Smartphones. Im Vergleich dazu hat die High-End-GPU für Desktop-Computer, die NVIDIA GeForce RTX 4090, eine TDP von 450 Watt. Bis heute wurde keine bezahlbare Passivekühllösung erfunden, die in der Lage wäre, diese enorme Wärme abzuleiten und das System kühl zu halten.

Zusammengefasst ist das der Hauptgrund, warum Computersysteme mit Lüftern ausgestattet sind, während Smartphones ausreichend passiv gekühlt werden können. Dies beginnt bereits bei der Entwicklung, die unterschiedliche Prioritäten setzt, und endet nicht zuletzt bei unseren technologischen Optionen.

Was Hardware nicht lösen kann, übernimmt die Software: Optimierungen, so weit das Auge reicht

Zugegeben, Software nimmt keinerlei physischen Raum ein. Es ist nicht so, dass ein Smartphone mehr wiegt, wenn viele Apps auf dem Gerät installiert sind. Jedoch wird auch Software so effizient entwickelt, dass wir mit so wenig Rechenlast wie möglich auskommen, genauer gesagt die mobilen Prozessoren, um nicht verschwenderisch mit Akkulaufzeiten und vorhandener Performance zu sein. Selbstverständlich ist nicht jede App aus dem App-Store zu 100 % optimiert, aber prinzipiell sind sie deutlich häufiger optimiert als dies bei Computer-Software der Fall wäre.

Applikationen im Hintergrund verbrauchen oft unnötig Energie, kommunizieren über das Netzwerk mit entfernten Servern und führen Prozesse aus. Moderne Betriebssysteme wie Android oder iOS verfügen über strenge Richtlinien und Einstellungsmöglichkeiten, die die Systemauslastung im Vergleich zu einem Windows-PC erfolgreich minimieren.

Die Forschung geht weiter – Hardware wird zunehmend effizienter

Insgesamt sollte mein Artikel euch verdeutlichen, dass Smartphones trotz ihrer beeindruckenden Leistung aufgrund ihres Fortschritts ohne aktive Kühlung auskommen können. PCs hingegen kommen nur selten ohne aktive Kühlung aus, und wenn doch, dann eher nicht als Gaming-Maschinen. Moderne Betriebssysteme und hocheffiziente Hardware-Designs haben besonders im Bereich der Smartphones im Vergleich zu Desktop-PCs zu einer deutlich kompakteren Entwicklung geführt.

In einer Zeit, in der mobile Technologie eine immer wichtigere Rolle spielt, werden kontinuierliche Innovation und ständige Forschung in diesem Bereich sicherstellen, dass Smartphones auch in Zukunft eine einzigartige Rolle einnehmen.