【IT168评测中心】超频玩家们对CPU散热器非常重视，世界超频排行榜上的玩家都采用了各种变态的如液氮、干冰等冷却方法来疯狂提升处理器的频率。

高高竖起的液氮冰箱

　　普通玩家们当然不需要这么变态的装备，为了方便大家能买到合适自己的CPU散热器，我们IT168评测中心收集了多款主流散热器产品进行详细的测试对比，我们收集的产品包括了风冷散热器和液冷散热器，这样既可以面向一般的DIY玩家，也可以满足爱好超频的玩家的需求。

Intel LGA775平台
　　自从Intel在Prescott核心Pentium 4引入了LGA775平台之后，其就一直沿用到现在，抛开LGA775插槽比较容易损坏不谈，LGA775平台的电气性能的确要比上一代的Socket 478要好，当前Intel的新一代CPU：Core 2系列都采用了LGA775平台。在可以预见的将来，LGA775平台还将继续发挥作用，我们测试了基于Intel LGA775平台的CPU主流高端散热器。

散热方式
　　虽然新的Core 2平台发热量并不是特别高，然而为了兼容上一代Prescott/Smithfield核心的Pentium 4/Pentium D处理器，一般的风扇都采用了，铜铝结合材质的方式，热管技术技术也得到了广泛的应用，甚至有部分发烧级用户开始使用液冷散热器（包括水冷散热器），只有这样才能抑制住疯狂超频时CPU发出的巨大发热量，由于热管已经普及，因此我们测试的时候并不区分热管式及非热管式。

Intel LGA775散热设计

　　基本上，Intel规定留给LGA775 CPU散热器的空间是一个底面正方形边长95.0mm、高81.3mm的长方体（不包括其他突起物），正常的主板基本上按照如此规格设计，超出规格的散热器则很有可能无法兼容一些主板，或者机箱，然而在我们测试中，超大的散热器比比皆是，因此这些散热器并不一定适合所有的用户。

LGA775散热原理

　　按照Intel的规范，考察散热器的散热能力主要看一个ψ热特征参数：

　　T_A指处理器环境温度，T_C指处理器外壳温度，ψ_CA指总的CPU-环境热特征参数。

　　ψ_CA＝（T_C-T_A）/P_D

P_D就是指实际通过CPU IHS传输的热功率，ψ_CA单位是℃/W。

　　如图所示，我们可以很清楚地知道各个参数所代表的实际物理意义，其中T_S指散热器底部温度。

　　我们当前的各种主要平台都是基于ATX架构，因此大多数散热器等的规范也是按照ATX架构来设计（按照目前的趋势看，Intel推的BTX规范不久将无疾而终）。如图所示，ATX规范的LGA775散热器的处理器环境温度T_A是测量散热器上方3-8毫米处4个点的平均值，然而不少风扇都没有采用对应的垂直风扇的设计，因此这个参数在那些情形下只具有参考价值了。
　　对于机箱而言，T_A参数倒是很有价值，如流行的38度机箱。

4Pin PWM风扇接口

　　在约于Nocona Xeon出现的时候，Intel推出了新的4Pin风扇接口，这比传统的3Pin风扇接口要多出了一针。设计上4Pin和3Pin的插头/插座都可以互相兼容，多出来的一脚是用来传输风扇转速控制信号的。

　　典型的4Pin PWM电路应用图，使用了ICH8系列南桥新增加的Fan Hub部件（其他南桥则一般使用LPC芯片集成的相应电路），按照Intel的规范，4Pin PWM的频率为21kHz-28kHz，Intel建议使用25kHz的频率。使用PWM信号的方式，整个系统可以更精确地按照CPU给出的温度信息控制风扇的工作状态，这个控制的精度要比以往的3Pin 模拟调压的方式更为精确，而且可以避免一些风扇并不兼容调压工作状态的现象（一些风扇电机要求稳定的12V供电）。

扣具及重量

　　为了固定散热器，就需要使用扣具，Intel给出了官方散热器扣具的详细设计图，然而大多数风扇因为更大更重而使用了更稳固的固定方式，一些用于兼容多平台的风扇则不可避免地跳过官方散热器扣具设计。

材料的导热性能

热传导系数

　　定义：截面积为1平方米的柱体在轴向1米距离产生的温差为1开（或者，1摄氏度）的时候所传输的热传导功率，单位为W/(m·K)。数值越大，就表明该材料的热传递速度越快，能流密度就越大。

　　由上表中可以得知，银、铜的热传导系数最好，金也不错，但是很显然，金和银这两种材料的成本较高，不利于大规模量产（在人造卫星上则可以用到金和银）。因此在目前的市场中，散热器都以铜和铝为主，而在实际产品上，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。需要注意的是，铝合金也有一些型号热传导系数比纯铝差上不少。

比热容

　　定义：使单位质量物体升高一开所需的热量，单位为J/(kg·K)，以前也用单位Cal/（kg·℃），数值越大代表物体容纳热量的能力越大。

　　跟一般人认知不同的是，我们主动CPU散热器的材质，并不是比热越小越好（相对地，被动CPU散热器的材质，则是比热大一点比较好），这一点可能会比较难以理解：因为主动式散热器的任务并不是维持大的比热、储存更多的热量，而是尽快地将热量散发出去（被动式散热器具有一点储存的要求，然而任务也是散发热量），不少人都搞混了这一点，因此得出采用铝比采用铜更好的结论就不足为奇了。
　　比热小的材质，相同的热量可以得到更高的温度，这样根据牛顿冷却定律，热量向外传输、散发的速度也就越快，像热管这样的产品其比热就很小，非常小，然而人们却不能否认其热传导能力的强劲。
　　至于水冷的情况略有不同，对于CPU而言，液冷热传媒比起更远处的散热排而言更为“像”一个“散热器”，因此要采用比热较高、相对温度就较低的水/液体来尽快吸走热量，和风冷散热其间的分别，人们可能比较难以分辨。

热阻

　　热阻，顾名思义就是物体对热量传导的阻碍效果。热阻的概念与电阻非常类似，单位也与之相仿——℃/W，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。以散热器而言，导热路径的两端分别是发热物体（如CPU等）与环境空气。

　　散热器热阻＝（发热物体温度－环境温度）÷导热功率。

　　Intel的公式：ψ_CA＝（T_C-T_A）/P_D

　　可见这个ψ_CS则是CPU-散热器热特征参数就是一个热阻参数，自然，热阻是越小越好。

风阻

　　风冷散热器的散热片需要依靠风扇产生的气流才可良好地散热，实际通过的有效风量与散热效果关系密切，而散热片会对风量造成影响的指标就是“风阻”了。
　　风阻，顾名思义是物体对流过气流的阻碍作用，跟电阻、热阻比较类似。

　　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ψ_CA系数跟这个k具有着相对应的关系，因此其实这个ψ_CA或者k就能代表着散热器的散热能力（不同的是ψ_CA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。

 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。

　　由于工艺的进步及热管的应用，现下的中高档风冷散热器基本脱离了高噪音暴力散热的怪圈（一些面向超频玩家的散热器则仍旧高噪音高暴力风扇），然而却普遍朝着大体积、多热管以及高重量的方向发展，这对用户在散热器的实际使用和安装方面带来了很大不便，同时也对主板带来了更大的负担，肉眼可以看出的主板弯曲对玩家的心理也是一个很大的考验。

　　作为一种古老成熟的散热技术，液冷散热方式（特别地，包括水冷散热）一直以来都被广泛应用于工业途径，如核反应堆、各种内燃机和电动引擎的散热等。液冷散热器对比于风冷散热，通常具有更加优秀的效果，原因是散热方式的不同：液冷散热的原理就是，让液态热传媒在散热系统中循环，通过热传媒分别与热源和散热器进行热交换，从而将热源所发出的的热量转移到散热器端，由于液态热传媒具有很高的比热，因此可以携带大量的热量，同时温升却很小，这样根据牛顿冷却定律，热源的温度亦得以极快地交换给热传媒。从总的效果上看，液冷散热能提供比热管散热更高的能流密度，冷热源的距离更远，相对的热导也更大。
　　整套液冷设备由几个部件组成，下面简单描述一下。
　　吸热装置——或者大家俗称的水冷头，这个部件通常是人们最关注的部分，它是液冷散热器与CPU直接接触的部分，通过它来直接传导CPU所发出的热量。一般做工优良的水冷头，底部都是采用纯铜材质，而且在吸热盒内部都具备多道水槽，使冷却液流动时的换热面积更大，进一步提高热传导效率。此外，吸热盒的底部，也就是与芯片接触面的加工工艺也会直接影响到散热性能，底面越光滑，接触越紧密，效果越佳，因此部分做工精良的吸热盒，底面光洁度几可作为铜镜。
　　和风冷散热器相比，水冷头没有散热器部分，因此体积很小，安装通常很方便，缺点是缺少风扇可能会影响对主板其他部件的散热。从设计上，水冷头可以并联/串联，同时为多个部件进行散热。
　　散热装置——冷却器或散热排，也是很重要的部件，其作用就是将整个液冷散热系统中的热量传递到空气中去。为了提高散热效果，绝大部分换热器都采用了再加一个风扇的方式散热，但风扇可以做到很低的转速，同时要求不高的时候还可以取下来。散热器鳍片材质一般使用铜或铝，散热面积越大，效果越好。
　　液体输送泵，是冷却液循环的动力源，虽然其他领域的应用上也有采用不需泵的设计（自然热循环，如美国海狼级核潜艇反应堆），然而在计算机这种冷热源温差比较低的环境下，主动动力不可缺少。一般来说，大流量的液压泵能够带来更好的散热效果，当然，更大的液体流量自然需要配合更粗更牢固的液体导管，否则会令整个水冷系统内部压力过大，影响到散热器的稳定性，同时动力泵也是一个机械运动部件，可能会带来较多的噪音。
　　热传媒——冷却液，特点是比热高，如前苏联的核潜艇反应堆就喜欢使用液态金属钠（问题多多）。在最初的电脑液冷散热器里，通常采用水做为热传媒，因此电脑用户们也称当时的液冷散热器为水冷散热器。我们知道日常生活中能够得到的水基本都具有导电性，所以当散热器部件老化而出现液体泄露的情况时，很有可能引起计算机内部元件短路，带来无法估计的损失。为避免出现上述情况，当前市面上的部分液冷散热器采取了一些改进措施，使用绝缘导热液体做为散热器冷却液，最大限度减免了由于液体泄露而出现的事故。这样就基本解决了安全问题。
　　结合上面所有组件，一个正常工作的液冷散热器就完成了。

　　我们使用了一整套的平台来测试散热器的效果。

　　通过使用LGA 775的Pentium 4 660 CPU，可以给散热器提供约110W的功率，同时通过一个数字温度计来测试散热器的温度。仪器可以参阅GF7950GX2 Quad SLI功耗温度测试。

　　在一个封闭的、使用空调、气温稳定的房间内进行测试，温度计显示气温28摄氏度。

　　温度探头可以紧贴散热器底部，由于这测试的是散热器较外围的温度，因此它跟Intel的T_S（散热器底部温度）参数具有区别。
　　我们同时还使用了EVEREST Ultimate Edition 2006 3.01.652来察看BIOS读取的CPU温度，虽然CPU内部具有温度二极管，然而读取电路以及相关的计算都基于另外的芯片，因此同一块CPU在不同的主板、不同的监测软件上得到的结果都会不同，所幸我们需要比较的是不同散热器的性能，因此只要保证平台、软件一致即可。

　　我们分别测试了待机状态下以及极限工作状态下的CPU散热器温度，为了达到CPU的极限工作状态，我们使用了Prime95这个质数计算软件来给CPU施加负荷，Prime95是一个能充分利用CPU部件的一个程序，并被广泛地应用在测试PC稳定性上面（国外玩家通常用Prime95来检测超频稳定度）。Prime95设置为运行大量FFTs（快速傅立叶转换）。
　　此外还有一款叫做Stress Prime 2004的软件，实际上它是在Prime95上发展了一个易于操作的界面，本质上是一致的。

　　同时运行各个软件，让CPU达到最大的负荷。

　　因为Pentium 4具有超线程技术，具有两个逻辑CPU，所以我们必须同时运行两个才能让CPU占用率达到100%（使用电流计就可以看出只运行一个Prime95的时候其功率消耗不如运行两个的时候）。
　　在双Prime95的条件下，我们的Pentium 4 660可以达到约110W的功耗。

　　测试结果我们按照CPU散热性能、整体散热效果、噪声、主板兼容性、安装简易程度这五个方面分别进行考察，CPU散热性能指的是对CPU散热的强劲程度，整体散热效果则察看其对整台主机起到的作用，主板兼容度则是看其和主板的兼容性以及对主板的影响，安装简易程度就是考察其安装是否足够人性化。