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主流高档775 CPU散热器横评(前言)

  所谓的CPU散热,即是指将CPU的热量及时散发出去,保持CPU工作在一个正常的温度下,从而保证机器正常工作。
  散热器的设计主要应用到散热器本身的热传导以及空气的热对流两种理论,热传导理论已经非常成熟了,热对流理论也发展比较完善了(对流理论很复杂,滞后于传导理论很多年,如湍流问题就花了200多年),我们考察散热器本身时,主要看其物理架构部分,即是热传导方面的设计。
  热传导可以简单地根据一个经典理论公式:牛顿冷却定律dU/dt= -k(U-T),或者形式相似的傅立叶定律——其中U为物体的温度(函数),k为热传导系数,公式的负号表明(经典理论)热量总是从高温部分传到低温部分的,这个公式简单明了的表明了在稳定的硬件配置下,热量的传输速度是与CPU与环境的温度差成正比的,这个比率即代表了系统的热传导系数,参考上一页的论述,我们可以看出ψCA系数跟这个k具有着相对应的关系,因此其实这个ψCA或者k就能代表着散热器的散热能力(不同的是ψCA是越小越好,k则是越大越好)。

热管

  热管技术早在1963年就发明了,而在中国二十多年前就在民用市场得到了应用了,汽车、音响等都有过它的踪迹,然后逐渐在笔记本上出现,现在则普及到桌面电脑市场了。


  虽然热管使用到了热对流理论,然而解释起来却不复杂:热管是一种使用液-气体热载体相变来进行热量交换、通过液-气体热载体物理运动的方式来进行热量传输的一种元件,热管一般是一段圆柱形管,热载体在热端吸收热量相变为气体(我们知道相变是需要吸收/释放大量热量的),然后压力作用下在热管中央移动到冷端,冷凝释放热量再通过管壁毛细管的毛细管作用下(以前还有基于重力作用回流的热管,一般不在本篇范围之内)返回到热端,周而复始循环进行热量搬运。一段热管并不区分热端和冷端,与热源接触的即为热端,与散热器接触的即为冷端。同时由于热管使用了毛细管原理,因此热管可以任意放置,都可以保证正常工作,从外部看来,热管就是一段热传导系数十分高的热导体
  热管通常用的热载体是如乙醚之类的有机物,一些产品则是用了普通的水(蒸馏水)。习惯上热管按照管壳与工作液体的组合方式划分,如通常较低价的热管即为铜—水热管、碳钢—水热管,此外还有铜钢复合—水热管、铝—丙酮热管、不锈钢—钠热管等。


  热管技术可以提供极高的导热性,然而其难以直接制作出一整个散热器,因此正常的散热器都是采用传统散热器附加热管的方法来提升效能。
  热管弯曲时其效能会下降,超过一定角度,热管作用便会遭到破坏,这是热管难得的一个缺点(此外热管还需要有一定的温度条件才能工作),厂商在设计散热器的时候一般会避免对热管大幅度弯曲,少数散热器上则使用直线型的热导管。

 材质

  从常见金属的导热系数来看,抛去比较贵重的金属金和银,就只剩下铜和铝这两种金属最适合做成散热器的鳍片。金属铝是散热材质中最便宜的一种,并且散热效果也很不错,最大的优点莫过于易于加工。而铜材质则具有了更高的导热性能,但价格较高并且不利于加工。
  在实际产品上,纯铝的价格较高(电解法制铝),且散热效果比合金铝好不了多少,所以基本上散热器材都采用了合金铝作为实际材质。而金属铜由于密度比较大,因此外形难以做得比较大,要尽量发挥出相对数量较少的铜的作用其鳍片就需要做的很细很密,加工成本就相对高,将所以市场上除了纯铜和纯铝的散热器之外,还有同时采用了两种金属特性的散热器产品。

  Intel原装散热器上就同时使用了两种材质。

工艺

  制造工艺上,近几年并没有太大的变化,主要有铝挤压技术、塞铜技术、折叶技术、回流焊接技术、压固技术。具体的制造工艺,将在实际产品评测的时候提及。

风扇

  风扇是散热器乃至主机的噪声主要来源之一,风扇主要包括轴承/电机和叶片两个组成部分。目前市面上常见的风扇轴承类型主要有含油轴承(Sleev)、滚珠轴承(Ball Bearing)、液压轴承(Hydraulic)、磁悬浮轴承(Magnetic Bearing)和纳米陶瓷轴承(NANO Ceramic Bearing)。显然轴承需要两端的固定才能稳定,因此又产生了轴承混合搭配的情况,如单滚珠轴承和双滚珠轴承这样的传统情形。同时一些厂商还有一些专利的轴承技术,如来福轴承(Rifle Bearing)等。
  除了轴承设计之外,风扇叶片的设计也很重要,它影响着气流的流动情况以及散热器的效率、噪声水平,实际上叶片的设计比人们想象中的要重要得多,然而相关的空气流动力学要求影响到了人们对其的了解。我们的测试中更多地关注到风扇的实际转速。
  风扇的方向也是一个会影响到整体散热效果的因素,同时按照Intel的设计,CPU风扇还要兼顾周围PWM元件、北桥、内存等的散热工作,具体的情况将会在每一款散热器中作一个考察。

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