CPU散熱器的發(fā)展

　　往年夏天被視為計(jì)算機(jī)超頻者最害怕的季節(jié)，盡管他們的CPU還有被燒毀，但是在玩3D游戲之前，這些人肯定會(huì)不自覺(jué)地打開(kāi)空調(diào)，或者索性將落地小電扇直接對(duì)準(zhǔn)機(jī)箱一陣猛吹。但是今年夏天忐忑不安的人群中已經(jīng)不再是唯超頻者了，ALTHON XP和PENTIUM 4的高主頻版本用戶也時(shí)不時(shí)地害怕一下。

　　高主頻難逃的逆論

　　當(dāng)Intel發(fā)布Pentium4 3.06GHz的時(shí)候不得不提出了新的散熱標(biāo)準(zhǔn)，而AMD的盒裝ALTHON XP即便升級(jí)為BARTON的.13工藝，散熱套件也變得越來(lái)越碩大。傳統(tǒng)的Pentium3時(shí)代的小風(fēng)扇，甚至slot 1格式早期的單純散熱片都已經(jīng)被沉重的打入了歷史。

　　在Pentium 4的包裝盒內(nèi)說(shuō)明書中，指定要求Willamette工藝及以后的產(chǎn)品必須采用銅質(zhì)散熱片和主動(dòng)散熱方式，而且散熱器的重量不得低于450克，以產(chǎn)生對(duì)CPU表面達(dá)到75磅的壓力。如此苛刻的散熱要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)使用者的重視程度。

　　其實(shí)讓我們看看目前CPU的電壓就能夠知道高主頻的熱能逆論了。Pentium4 1.80GHz(Willamette)為66.1W，采用新Northwood0.13微米工藝的Pentium4 2.0AGHz降為54.3W，但是Pentium4 3.06GHz就達(dá)到了81.8W這樣難以控制的地步。一貫被視為散熱大戶的AMD的ALTHON XP更要加上一個(gè)數(shù)量級(jí)，而由于BO版本的ALTHON XP太好超頻了，1700 和1800 幾乎一個(gè)不落的被拿回家去超頻。

　　為此INTEL推出了規(guī)范機(jī)箱的ATX 2.03標(biāo)準(zhǔn)，就是出于對(duì)目前高散熱問(wèn)題的擔(dān)憂。過(guò)大散熱片會(huì)因?yàn)樽灾貑?wèn)題而綴壞主板，而高轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇又無(wú)法解決強(qiáng)大噪音的問(wèn)題，而且機(jī)箱內(nèi)部問(wèn)題過(guò)熱也困擾著硬盤、光驅(qū)和顯卡這些高散熱的附件。也正是拜Intel和AMD的所賜，一些列專門設(shè)計(jì)制造風(fēng)冷散熱套件的公司應(yīng)運(yùn)而生。

　　風(fēng)冷散熱分析

　　擠壓熱表面，實(shí)現(xiàn)高低不等能量體傳遞能量，這幾乎是目前風(fēng)冷散熱一致性的散熱傳導(dǎo)模式。盡管物理學(xué)上還有對(duì)流和輻射，但是能夠依靠大面積的散熱片輻射出去的能量并不多，尤其是面對(duì)高熱的CPU和狹小的機(jī)箱空間，而風(fēng)扇對(duì)散熱片的持續(xù)送風(fēng)，則可以被視為對(duì)流傳遞能量?？梢园l(fā)現(xiàn)一個(gè)小小的風(fēng)冷散熱套件居然將物理學(xué)上的三大熱傳導(dǎo)方式都集于一身，可謂苦心經(jīng)營(yíng)。不過(guò)風(fēng)冷散熱套件仍然是成本最低的模式，相比水冷又更加實(shí)用與安全，畢竟電子設(shè)備與導(dǎo)體水之間的隔閡還是非常大。

　　目前風(fēng)冷散熱主要的組成部件還是散熱片、風(fēng)扇和扣具三部分，一些新的風(fēng)冷散熱套間還加裝了可調(diào)節(jié)的風(fēng)扇，往往通過(guò)一個(gè)PCI卡口附帶調(diào)節(jié)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)，這要?dú)w罪于風(fēng)扇轉(zhuǎn)速過(guò)高而引發(fā)的噪音危機(jī)。很多人并不重視風(fēng)冷散熱套件，畢竟相比CPU、顯卡等重要部件，一個(gè)散熱零件，不論在技術(shù)含量上，還是從價(jià)格上，似乎都不值得用戶費(fèi)那么多注意力來(lái)關(guān)注。其實(shí)面對(duì)后DIY時(shí)代，計(jì)算機(jī)零件越來(lái)越標(biāo)準(zhǔn)化，可選擇性其實(shí)是越來(lái)越小，而散熱問(wèn)題由于其較強(qiáng)的動(dòng)手性和可操作性，被越來(lái)越多喜愛(ài)DIY過(guò)程的用戶視為難得的樂(lè)趣所在。

　　散熱片：銅鋁合體的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　目前普遍使用的散熱材料集中在銅、鋁上，從比熱角度看，鋁的卡/千克*°C為217，銅則為93，也就是說(shuō)加熱同重量的鋁和銅，要分別輸入217和93卡的能量，從這個(gè)角度看鋁的比熱很具有優(yōu)勢(shì)，這也是為什么目前大多數(shù)散熱片都以它為主要原料。而熱傳導(dǎo)系數(shù)也是一個(gè)不可低估的指數(shù)，從CPU到散熱片表面的傳導(dǎo)外，散熱片整體的能量分布如何也是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。鋁為237W/單位長(zhǎng)度卡，而銅則為400W/單位長(zhǎng)度卡。此外鋁和銅的質(zhì)量比也是值得我們注意的數(shù)字，銅的質(zhì)量是鋁的三倍，也就是說(shuō)在相同體積情況下，銅的單位重量將是鋁的三倍。

　　雖然銅的比熱沒(méi)有鋁好，但是它可以在較小的面積上實(shí)現(xiàn)更高的密度，如果簡(jiǎn)單用鋁的比熱217和三倍它的銅的比熱93*3=279計(jì)算就會(huì)發(fā)現(xiàn)，銅在相等面積上的優(yōu)勢(shì)，而且銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)又高達(dá)400W/單位長(zhǎng)度卡，幾乎是鋁的一倍，所以目前散熱片往往銅的效果更好。但是這并不代表銅將一統(tǒng)天下，鋁仍有自己的位置，除了低端產(chǎn)品仍然使用鋁外，即便是銅散熱片，也離不開(kāi)鋁的參與。因?yàn)殇X的質(zhì)量輕，如果整個(gè)散熱片都是用銅，那無(wú)疑極度沉重，很難做出大的表面積給風(fēng)扇作熱對(duì)流，而鋁小質(zhì)量大面積，熱傳導(dǎo)性能也不錯(cuò)的特性，使得鋁往往成為銅的配角。所以銅鋁合體的散熱片成為了兩個(gè)集合的優(yōu)化組合。

　　此外散熱片的散熱鰭片也是一個(gè)頗具學(xué)問(wèn)的部位，鋁幾乎是散熱鰭片的絕對(duì)材料，除了能夠增大散熱表面積外，便于塑注也是很重要的原因，因?yàn)殇X是最普遍和方面的被添加其他材料作為鋁合金的材料，所以為了增強(qiáng)散熱片的硬度，往往在其上加入一些鐵或者鉛，雖然鋁的純度不再是100%，但是1%的雜質(zhì)并沒(méi)有過(guò)多的降低散熱的熱傳導(dǎo)性能。卻能夠大大增強(qiáng)鋁的延展性和可切割性。這令散熱鰭片可以做的千奇百怪。根據(jù)散熱片鍛造工藝壓注法的不同，鰭片做成多種立體形狀，除了表面積的考慮外，如何令風(fēng)扇送風(fēng)覆蓋平均，不出現(xiàn)熱能回流是設(shè)計(jì)中非常具有學(xué)問(wèn)的。

　　在于cpu直接接觸的表面，很多廠商往往貼上一個(gè)半金屬的副墊，因?yàn)榻饘偕崞佑|點(diǎn)不能保證100%平滑，如果有一個(gè)觸點(diǎn)沒(méi)有與cpu碰到，結(jié)果將只有燒毀cpu，所以很多廠商往往貼上半金屬的副墊。但是副墊的效果還是不夠理想，良好的硅膠仍是最佳的選擇。硅膠就像膩?zhàn)右粯訐崞矫總€(gè)細(xì)小的點(diǎn)，令cpu與散熱片能夠真正的100%接觸。

　　風(fēng)扇：轉(zhuǎn)速、噪音與無(wú)聊的閃燈

　　評(píng)判風(fēng)扇的好壞，將直接影響整套散熱系統(tǒng)的效能。比較重要的指標(biāo)還是看風(fēng)扇的風(fēng)量與風(fēng)壓，這兩個(gè)指標(biāo)將直接影響效能，而不僅僅是風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，此外如何在轉(zhuǎn)速、噪音與何種軸承之間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)也是很重要的問(wèn)題。ALTHON XP2600 和PENTIUM 4 2.80GHz幾乎成為了一道難以逾越的分水嶺，在這里，所有用戶能夠忍受的噪音與散熱效果這個(gè)平衡點(diǎn)將遭受極大的挑戰(zhàn)。此外這里也將是散熱風(fēng)冷系統(tǒng)價(jià)格的畫檔線，70元以上和70元以下的不同風(fēng)扇就此分開(kāi)。

　　實(shí)際上轉(zhuǎn)速高的風(fēng)扇并不等于散熱效果好的系統(tǒng)，因?yàn)轱L(fēng)量和風(fēng)壓這兩個(gè)直接效果指標(biāo)將受到來(lái)自于風(fēng)扇扇葉本身尺寸、角度和厚度的影響，只要搭配合理，即便2500轉(zhuǎn)的風(fēng)扇效果并不比4000轉(zhuǎn)的低，而且風(fēng)扇扇葉的增加也是一個(gè)捷徑的解決方案，扇葉的增加意味著風(fēng)量的增大。但問(wèn)題又出現(xiàn)了，風(fēng)量的增加對(duì)應(yīng)的風(fēng)壓會(huì)降低，所以平衡點(diǎn)在風(fēng)扇上將體現(xiàn)得無(wú)處不在。此外受風(fēng)的散熱片和其繁多的鰭片的布局也是很重要的，不然高壓風(fēng)吹進(jìn)鰭片的流動(dòng)不暢，也會(huì)增大磨耗和噪音。因?yàn)轱L(fēng)扇的標(biāo)準(zhǔn)大小是60*60mm，所以制造商們往往在厚度上下功夫，越大噪音也大的規(guī)律雖然不能一棒子打死，但整體趨勢(shì)確實(shí)如此。

　　此外軸承也是一個(gè)值得重視的部件，很多不必要的噪音都是來(lái)自于此。目前比較流行的是單滾珠軸承、雙滾珠軸承、油封軸承和液壓軸承，而磁懸浮、汽化軸承等則造價(jià)高昂。不同的軸承對(duì)于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速略有影響，但并不大，更多的是涉及噪音問(wèn)題。液壓軸承噪音最小，以此類推將是油封軸承、雙滾珠軸承、單滾珠軸承。但是液壓軸承和油封軸承都受到嚴(yán)重的壽命困擾，油封軸承幾乎可以肯定壽命超不過(guò)2年，自然的揮發(fā)將是不可避免的。所以在購(gòu)買之前都是需要考慮的問(wèn)題。

　　最近散熱風(fēng)扇跟隨機(jī)箱一起，開(kāi)始流行使用發(fā)光二極管營(yíng)造色彩，雖然夜里看炫目多彩，但是計(jì)算機(jī)作為實(shí)用主義的東西，尤其是風(fēng)扇這種消耗品，過(guò)多的在其上增加二極管并沒(méi)有什么真正的意義，甚至有可能影響風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。從這里我們似乎又看到了后DIY時(shí)代華而不實(shí)的風(fēng)格。