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小菜硬件杂谈 各类散热器你都清楚么

作者:扑克王app官网下载链接 日期:2020-10-06 02:11

  在DIY领域中,玩家们的注意力主要集中在那些高端的核心硬件,有的人往往将整套配置选完之后也没想起还有散热器这个部分,好像他们并没有重视这个小小的非核心部件,尤其是那些选择盒装CPU的玩家们,感觉用附赠的下压式风冷散热器就够了,对另购散热器也没有过多的需求。可是这个受忽视的小装置往往决定了整个平台的性能、稳定性乃至寿命,不知各位是否对散热器有着一定深度的了解?

  散热器是一种给电器中的易发热电子元件散热的装置,多由铝合金,黄铜或青铜做成板状,块状,片状,多片状等不同形状的散热片,再辅以风扇进行散热。散热器在DIY硬件领域是一个极其重要的存在,如电脑中的CPU要使用相当大的散热器,如果散热器散热效果不够好,就可能导致CPU性能下降乃至烧损。一般散热片在使用中要在电子元件与散热片接触面涂上一层导热硅脂,使元器件发出的热量更有效的传导到散热片上,在经风扇将散热片上的热吹散到周围空气中去。

  散热器有很多种类,主要分为主动式散热器和被动式散热器。所谓主动式散热器,简单理解就是有外力辅助散热的散热器,比如风扇、水冷液,这些都归为主动式散热;被动式散热是指不依靠外力,仅通过金属片传导,然后将热能散发到空气中的散热方式。主动式散热器的优点是散热效果好,可以将元器件产生的热量快速带走,但缺点是有噪音。虽然水冷散热可实现零噪音,但其成本相对较高,多用在功耗高、价格昂贵的元器件上;被动式散热的优点是成本低无噪音,但缺点是散热效果较主动式要差,容易造成热量堆积,其主要应用在发热较小的元器件上。

  在以前,市面上所受的电子产品由于性能较低、功耗较小,多使用被动式散热器。随着时代的发展,CPU等元件的性能大幅提升,随之而来的便是功耗的激增,再使用被动式散热器无法解决过多的热量,会降低元器件的寿命,因此被动式散热器逐渐被主动式散热器所取代。

  以上是稍稍给大家做个铺垫,接下来正式进入各类散热器的深度剖析阶段,让我们一起来学习一下有关散热器的知识吧。

  被动散热是DIY散热领域中一个相对的概念,而所谓“被动”就是相对于“主动”而言。早期的被动一般是指采用散热鳍片行使独立散热功能的散热器。而到了如今,被动式散热器的理解则变得更为宽泛,材质学、空气学、结构学等很多相应学科都被容纳其中。可以说,如今的被动式散热器,是一种结构和材料结合为一身的深奥学问。

  早期的一些显卡,由于显示芯片性能低,厂商就直接采用在显示芯片上安装一个散热片的方式来散热,这就是早期的被动散热。这种方式目前已很少在显卡上使用,大部分被动式散热都被用在了主板的南北桥上。由于功耗问题,很多高端产品无法采用这种散热方式,但是随着散热技术的不断提升,一些中端的产品已经能够使用被动散热了。

  虽然被动式散热产品的起步点在显卡产品上,但是由于其静音的最大优势,在很多其他产品上也开始被逐渐的使用。比如,国内很多顶级散热器品牌就推出过专门针对CPU、内存、笔记本甚至其他各类设备的散热器产品。而这个时候,被动式散热器已经不简简单单是导热鳍片的安装了,材料学、空气学、结构学等众多的学科也在这个阶段被融入其中。

  在很多的心目当中,被动式散热器的散热能力是远远不及主动式散热器产品的。因为从目前市场上所拥有的被动式产品来看,受用范围大多是发热不高的GPU、CPU和笔记本电脑。现在除了一些发烧友为比赛专门设计的被动式散热器外,大多数被动式散热器不能满足高端应用的需要。

  然而,这种说法并不正确。因为被动式散热器本身所具备的科技含量在某种程度上还要高于主动式散热产品。只不过被动式散热在材料、设计、开发等方面的难度都较高。一直没有找到连贯的开发、设计的方向。无论材质,还是工艺设计,都在不同变化,因此无法形成真正和主动式散热器相比的连续开发生产。

  相比传统的主动式散热器,被动式散热器的未来则更加被消费者期待。因为从应用效果来讲,安静、无噪音是人们向往的环境。而只有被动式的产品才能够完全的做到这一点。我们都知道,人类的一切设计和研究都是围绕使用者的需求而诞生。既然人们有需要,那么被动式散热器又怎么会不被我们所期待呢,所以不要小瞧了被动式散热器,保不齐有一天它就会再次称霸DIY界。

  提到风冷散热器,不用我说大家也明白是什么东西。现在无论是CPU、显卡还是电源、机箱都采用了风冷散热器作为主要散热方式。目前用于CPU的风冷散热器主要分为侧吹式和下压式,在硬件DIY爱好者的眼里,侧吹式与下压式散热器似乎永远都是争执的谈资。侧吹式的拥护者认为下压式难以提供极致的CPU散热效果,且无益机箱风道;下压式的拥护者嘲笑前者顾首不顾尾,让CPU周边元件一直遭受炙热烘烤。那么下压式散热器和侧吹式散热器到底有什么区别呢?

  下压式散热器的风扇向下直吹散热片,并且风量能够直达CPU以及周边主板的其他元件。目前下压式散热方式由风扇直吹散热片逐渐演变为现在流行的热管导热直吹散热,由于热管导热效率更高,因而散热效率相较于散热片导热方式也就更加高效。这种散热方式的好处是能够为CPU降温的同时,风扇能够同时为主板北桥、内存带来一定的散热效果,从而能够有效的保护主板,风扇能够直吹CPU还可带来二次散热效果。下压式散热器的高度比较小,对于机箱的空间要求比较低,适用于MINI机箱等小型机箱。

  当然,下压式散热受制于机箱温度,散热效果会有一定的影响,而且由于风扇吹向主板,容易造成热气聚集,排放不畅,所以必须搭建良好的机箱风道来辅助热气的逸散。

  侧吹式散热则通过高塔结构散热片和导热管传导热量,风扇侧吹散热鳍片的方式进行散热,由于采用高塔散热片,散热面积更大,辅助多根导管,散热效率更加明显。侧吹式散热器热管的数量影响导热效率从而影响整体散热效率,但CPU体积小,接触面有限,过多的热管也会造成浪费,目前主流的散热器多采用3管或4管的设计,能够有效提高散热效率。并且采用热管与CPU直触的设计能够将热管与CPU紧密贴合,有效提高导热效率,加强散热,也是现在一些主流厂商开始推广的一种设计。

  侧吹式散热能够专注于为CPU散热,从而提高CPU运行温度的稳定性,并且采用了侧吹风扇,能够与机箱风扇有效串联成一个整体风道,让整体散热效果更加良好。但由于侧吹式采用的散热片和风扇为高塔,对于安装机箱的空间要求比较高,并且安装在CPU上方也可能阻挡高梳散热内存的安装。对于CPU周边的元器件而言,侧吹风道也是无能为力的,除了个别主板专门设计了适应其风道的散热组件外,多数情况下MOSFET和北桥就只能依靠被动散热器来散热。

  总结起来就是侧吹式散热器散热效率高,能够有效压制CPU温度,保持长效稳定运行;下压式散热器则在为CPU散热的同时能够为主板其他元器件同时降温,散热范围更广。下压式散热器适合入门级和小型机箱玩家选购,而侧吹式散热器则更适合高端玩家和机箱空间大的玩家使用。所以选什么CPU散热器全看实际需求了。

  之前说风冷散热器也用在显卡上,准确的说是目前绝大多数的显卡都采用了风冷散热器。考虑到厚度问题,显卡上用的风冷散热器都是下压式散热器,若细分的话可分为开放式散热器和涡轮式散热器。尽管有所区别,但这两种散热器的构成无外乎是风扇、热管和散热片。

  散热片是风冷散热器的必备组件,它的作用主要是储存热量和增大散热面积。散热片在发展过程中,逐渐分成了普通的散热片和薄型鳍片两种。其中前者主要出现在中低端显卡上,而薄型鳍片往往会和热管搭配使用,多出现在中高端显卡上。

  显卡核心的热量多、温度高,但仅仅利用鳍片或者散热片自身的热传递散热,速度又很慢,因此散热片和核心部分存在比较高的温差,此时,人们通过热管将核心部分的热量迅速转移到鳍片上。热管是热量传递最迅速的组件,使用热管导热,比单纯依靠金属导热至少要快十几倍。

  风扇也是风冷散热器上重要的组成部分,风扇依靠自身旋转产生空气流动,流动的空气加速带走散热片上的热量。风扇转速越高、直径越大散热效果越好,但其产生的噪音也会很大,因而平衡散热效果和噪音之间的关系是极其重要的问题。

  开放式散热器就是最常见的显卡散热器,早期的开放式散热器属于比较“规矩”的类型。比如一大块铸铝或者铜芯搭配铸铝的散热鳍片,形成圆形或者方形的外观,然后在中间圆形凹槽中放置风扇。后来随着技术的发展,热管搭配散热鳍片成了高效散热的代表。设计人员使用了多根热管将热量从核心导出,然后密集布置大量鳍片,再用风扇下吹风,将鳍片上的热量迅速带走。热管的应用大大提升了风冷散热器的散热能力。因此,厂商们在热管散热器上下足了功夫。从发展情况及趋势来看,热管风冷散热器不但现在是显卡散热的主流,未来很长一段时间内都会是散热设计的主流产品。

  涡轮式散热器常被用于公版显卡上,涡轮散热器利用涡轮风扇旋转产生的侧向风流,从机箱内部吸风,然后经过导风槽和鳍片、热管等,将热量通过显卡尾部的出风口排出至机箱外部。由于侧吹式散热器需要长长的导风通道,同时鳍片都布置在通道内部,因此需要涡轮风扇保证一定的风量,才能让空气在通道内部以足够快的速度流出并带走热量。但受限于尺寸,涡轮风扇的风量往往在低转速下并不能令人满意,一旦以高转速运转,涡轮风扇扇叶切割气流的噪音会急剧上升。虽然涡轮式散热器有比较明显的缺点,但公版中高端显卡为了保证机箱内整个系统的温度不会由于显卡发热而迅速上升,还是不约而同地使用了涡轮散热器,只有一些发热量较低的显卡会选择其他散热模式。

  不得不提的是风扇的数量对散热效果的好坏有着至关重要的作用,可以说增加风扇数量是最简单粗暴的增强散热的方式。一些高端的显卡上甚至采用了5风扇的设计,其满载温度甚至于中端卡相当,可见风扇在风冷散热器中的重要地位。

  水冷散热器使用冷却液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等优点。水冷散热器的散热性能与其中散热液(水或其他液体)流速成正比,制冷液的流速又与制冷系统水泵功率相关。由于水的热容量大,这就使得水冷制冷系统有着很好的热负载能力。相当于风冷系统的5倍,导致的直接好处就是CPU工作温度曲线非常平缓。比如,使用风冷散热器的系统在运行CPU负载较大的程序时会在短时间内出现温度热尖峰,或有可能超出CPU警戒温度,而水冷散热系统则由于热容量大,热波动相对要小得多。

  之前把水冷散热器归为主动式散热器,其实也是不大准确的。从散热原理来看,水冷也分为主动式水冷和被动式水冷两大类。主动式水冷除了在具备水冷散热器全部配件外,另外还需要安装散热风扇来辅助散热,这样能够使散热效果得到不小的提升;被动式水冷则不安装任何散热风扇,只靠水冷散热器本身来进行散热,最多是增加一些散热片来辅助散热,该水冷方式比主动式水冷效果差一些,但可以做到完全静音效果。不过目前市面上常见的大都是主动式水冷,因此小菜我把水冷散热器也定性为主动式散热器了。

  水冷散热器还分为一体式水冷和分体式水冷。一体式水冷是指那种厂商在出厂前已安装好,同时已经为消费者们按照冷排的大小分为了不同散热效果的产品,其安装简单、价格低廉,深受入门玩家的喜爱;分体式水冷散热器相比一体式水冷散热器要复杂不少,无论是从选购还是从安装方面来说都有着不同程度上对消费者的考验。首先消费者们要了解分体式水冷散热器你需要散热器用到哪些冷头,你想达到什么样的效果,这些都是一体式水冷不能涉及到的。分体式水冷的冷头有CPU、显卡、南桥、北桥、内存等一些位置。

  市面上常见的多为散热厂商出的一体式水冷散热器,目前其价格与一些高端风冷散热器价格相当,200多元、300多元的CPU水冷散热器不断涌现,其中不乏台系、美系等大品牌的产品,因而水冷散热器逐渐火了起来。成套的一体化设计方案加速了CPU水冷散热器的普及。一体化CPU水冷散热器采用的水冷头、水冷管、水冷排、水冷液、水泵一体式的设计方案十分便于消费者购买与安装。

  与风冷散热器想比,水冷散热器最大的优点就是散热性能卓越,是风冷远不能及的,但其缺点也十分明显,那就是分体式水冷散热器的噪音更大。因为风冷只有风扇一个噪音源,而水冷除了风扇,还有水泵产生噪音。另外,水冷散热器对机箱的要求较高,选定水冷散热器的安装位置是玩家必须要考虑的一点,因而玩家们不能用太差的机箱。

  最后说一点,CPU水冷散热器普遍是按水冷排的数量来划分的。在目前的国内市场上,单排的与双排的CPU水冷散热器最为常见。继续细分的话,市面上常见的CPU水冷散热器可以划分为单排单风扇的、单排双风扇的、双排双风扇的,它们的档次从低到高,以满足不同需求的玩家。

  目前主流的显卡散热方式当然还是风冷,只有少部分高端显卡会采用水冷散热,但它们价格又高得离谱,因此给普通显卡换上水冷散热就成了很多玩家的一个愿望。市面上的显卡水冷主要分两种,一种是散装的需要自己拼装的显卡专用水冷,一种是显卡+CPU一起解决的一体水冷。不管哪一种,对玩家的能力都有一定的考验,入门的玩家可能还不敢碰,那怎么办?

  好在随着科技的发展,显卡水冷散热器卓越的散热效果已经逐渐被显卡厂商认可,很多发热量高的高端显卡都用上了水冷散热器。目前不光是两大显卡业巨头的合作伙伴在做采用水冷散热的显卡,就连AMD自己都在高端卡上用上了水冷散热器,典型的例子就是目前地球最强双芯卡皇——R9295X2,这张卡能够战胜TitanZ登顶,很大程度上是水冷散热器的功劳。而厂商们做水冷散热卡的例子就更多了,比如说迪兰新上市的Devil13R9390X8G、华硕ROGARESIII、映众的GTX980冰龙黑金版等,高效的水冷给这些旗舰卡带去了更高的性能和超频潜力。

  水冷散热最初出现在上个世纪末的CPU领域,而且主要是玩家们的DIY尝试,现已被显卡逐渐用上,并且开始有厂商专门生产显卡水冷散热器了。技术的成熟,也使得显卡水冷散热从需要自行组装的分体式发展到目前直接可用的一体式,降低了使用的操作门槛。

  水冷散热方案发展至今依然只是局限于极少部分的高端显卡中,并没有如当初部分厂商的预测将会跻身主流行列。水冷未能流行主要是因为其造价高、占空间大且安装不便,加上导热液可能外漏的风险,又增加了后期更换部件的成本。另外,如今显卡的发展正朝着高性能和低功耗的方向前进,如Maxwell系列,这更可能减少对水冷的依赖;其它则包括了新散热技术的进步。

  由于相对来说较为少见,搭载水冷散热器目前来看就是高端卡的身份象征,拥有一块逼格满满的水冷散热的显卡除了证明你是个骨灰级玩家,更多的是告诉人们你是个“有米人”。想发挥显卡的极限性能,想拥有更清爽更安静的使用体验,有能力DIY的就给显卡装个水冷散热器吧。

  随着科技发展,除了PC性能成倍增长外,移动设备的性能也越来越超乎想象。回想小菜我刚上大学的时候,那时候智能机还未像今天这样普及,智能机用的也还都是单核处理器,如今五年过去了,移动处理器已经是8核时代了,联发科甚至已经研制出了10核处理器。移动设备虽不能完全取代电脑,但其性能却足以应付各种使用情况了。强大的性能自然带来较高的发热,相必各位看官都听说过高通“火龙”810吧,无论什么手机,用上这颗CPU,温度就下不来了。为了应付这奇高的发热量,索尼近日推出的新机XperiaZ5居然用上了热管散热技术!把用在PC上的散热技术用在了手机上,当真黑科技。

  从这张微博上曝出的索尼Z5Premium拆机图可以看出,该机上部用了两根导热管,显然是为了解决骁龙810芯片散热通风的问题,同时在该机的内部,索尼还使用了大量的易于导热的硅脂材料,这将进一步缓解可能出现的过热问题。为了压制这个“火龙”,索尼真是拼了,让我等不得不大声感叹:索尼好!

  风冷散热器碍于体积是妥妥是装不进手机里了,不过水冷散热器理论上是可以用在手机上的,别说,日本的NEC在13年还真就弄了一套手机水冷散热系统。日本NEC发布的这款手机名为MediasX,该机是世界首款CPU自动冷却功能的手机,其最大的有点就在于机身内部装有一只液体的细管,而它能与主板周围的石墨散热器相连,从而起到降温的效果。

  最后说说上月末发布的奇酷手机采用的“全球首创”的“太空水冷散热系统”,各位看到这里一定无比的震惊,这是什么鬼?后来经过大神剖析,原来就是热管散热而已...看来传统的金属、石墨都已经压制不住手机CPU的高热量了,热管这种简单有效的散热方式已逐渐开始被手机厂商采用。由于手机厚度控制和内部结构限制,PC上“粗壮”的热管必须被加工成内径只有零点几毫米的铜管,而铜管必须保持有一定的厚度才可以被弯折成贴合手机内部的形状,于是这对热管的加工工艺提出了非常高的要求。

  好消息是,援引台湾行业媒体报道,目前日本古河电工、台湾超众、台湾泰硕、台湾双鸿等热管厂商已经都有了生产0.6毫米毫米热管的能力,古河和超众甚至已经在试产0.4毫米的热管。看来热管散热可能就是未来手机散热的主流配置了。

  通过以上的讲解,相信大家对各类散热器都有了一定程度的了解了,以后如果有选择散热器的场合,各位也能做到不盲目地按需购买了。这次小菜说硬件就到这里,我们下期见。

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