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科普|一“热”毁所有 解密笔记本的散热系统(二)

科普|一“热”毁所有 解密笔记本的散热系统(二) NTK散热
2021-11-27
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导读:在笔记本内部狭小的空间内,热量控制要比较台式机困难的多,这也是笔记本向更轻薄道路上发展的主要障碍,它直接影响了笔记本CPU/GPU的性能能发挥多少,以及是否能持久发挥。
上周给大家介绍了上半部分关于“笔记本散热”的知识,现在我们继续补充下半部分。

台式机散热器多为铝鳍片,因为它的鳍片面积比较大,机箱空间也比较大,和空气接触,铝的自然散热能力强,当然铝也比铜成本也更低。而笔记本上就像刚才我们提到的,鳍片的面积很小,而且和热管连接部分几乎被热管完全覆盖,和空气的接触面小,堆积在鳍片上的热量几乎全靠风扇往外吹,所以能够快速传导热管热量的铜更适合笔记本。

再来看风扇,台式散热器的风扇为轴流结构,其实就是小个电风扇,而笔记本的散热器为涡轮结构,更像鼓风机。运作方式上,台式机散热风扇更像“散射”,而笔记本散热器更像“点射”,某种意义上来说笔记本的风扇要“暴力”,因为就像前面提到的,堆积在散热鳍片上的热量很大程度上都要靠风扇吹出去。

所以风扇的风量尤为重要,提高风量最简单有效的三种方法:
1,增加风扇和叶片尺寸,但是笔记本空间有限,大也大不哪去,当然游戏本的风扇尺寸一般比轻薄本更大一些;
2,增加风扇数量,轻薄本一般一到两个,而游戏本至少两个;
3,增加风扇转速,轻薄本多采用5V电压的风扇,部分游戏本则会采用12V电压高转速的风扇,但高转速带来大风量的同时也会产生大的噪音。

而更“高级”的方法则是对风扇进行更精细的改造,比如增加叶片数量、使用金属叶片、采用仿生设计等。增加叶片数量可以增加风量,但它也有临界点,叶片和叶片之间必须还要有足够的空间供空气流动,这就需要厂商去测试平衡。采用金属叶片也是一种方法,同等条件下金属叶片要比普通塑料叶片的风量更大,但制造工艺难度和成本都比较高,而且易变形,所以在为采用金属风的产品清灰要更加留意不要暴力操作。

另外一种方法是采用“仿生设计”,比如宏碁掠夺者游戏本主打的“刀锋速冷风扇”,它除了采用了金属叶片外,还根据猫头鹰翅膀的原理将叶片设计成了异型锯齿状,带来更大风量的同时噪音也得到了一定控制。

有风扇必然有噪音,这是无法避免的,一些新手朋友在买了一款笔记本后,有时会抱怨:怎么噪音怎么这么大呀,太垃圾了,上当了!其实都有噪音,除非像一些二合一平板采用的无风扇被动散热设计,当然这些产品的性能都相对较弱,无法和真正的笔记本相比。目前主流配置的轻薄本噪音40分贝以上是很正常的,而游戏本50分贝以上也是正常水平。当然这都是高负载运行时的噪音,绝大多少笔记本都会根据CPU/GPU的负载和温度自动动态调整风扇的转速。

在待机和运行一些低负载的应用时,如浏览网页,WORD打打字,风扇转速时非常低的,甚至是停转的,只有在玩游戏、运行一些专业软件等高负载应用时风扇才会高速运转。部分产品还会设置有用户可控的风扇转速,比如一些游戏本会设置有“一键速冷”或“一键加速”按键,这些按键也被玩家调侃为“一键起飞”。

既然风扇要把热量吹出去,那出风口的设计也是很重要的,主要现出风口的位置和数量。

轻薄本更加注重纤薄便携,为了压缩机身减少厚度,往往采用下沉式转轴设计,而出风口一般位于后边框,在打开屏幕后,B面底部会遮挡部分风口,影响散热效率,好在轻薄本采用的CPU/GPU都是相对低功耗的产品,这种设计对散热的影响并不明显。

而游戏本产生的热量要比轻薄本大很多,为了避免遮挡出风口,游戏本多采用立式转轴设计,另外除了后部出风口外,一些游戏本还会在左右边框开出另外的出风口,这样可以增加散热鳍片的数量,也可以更高效的将热量吹出。


有出风就要有进风,笔记本的风扇是涡轮结构,要“吸风”才能“出风”,笔记本内部也要和外部形成冷热空气的循环,也就是所谓的“风道”。大多数笔记本都会在笔记本D面开出网格或栅格来提升进风量,所以如果底部脚垫高度不够,就会影响进风效率,这也是江湖流传已久的“瓶盖大法”的由来,通过垫高底部来提升进风量,一些轻薄本采用的翘臀设计也是同样的原理


很多笔记本后部的脚垫会采用长条形的,它其实还起到了阻隔后部吹出的热风回弹到进风口的作用。如果仔细观察进风网格(栅格),我们还能发现很多笔记本会在内部附有一层防尘网,而部分产品为了获得更大的进风量而取消了防尘罩网,弊端就是更容易进灰。除了底部进风外,一些相对高端些的游戏本还会在C面配置进风孔,从而增加进风量,也能形成更加有效的立体风道。

总之散热系统的首要任务就是要保证CPU/GPU长时间高效的工作,与此同时能还要保证用户使用时的体感温度。关于改善体感温度,除了需要高效的散热系统外,还可以通过改变笔记本的设计布局来实现。

比如通过改变主板CPU/GPU位置将高温区域尽量往上推,将其推离我们最常用的键盘区域。很多游戏本还会采用带“屁股”的设计,它其实也是为了让热量堆积比较多的鳍片区尽量远离用户常接触的区域。而一些采用了发烧级硬件,或追求极致轻薄的游戏本,在保证性能释放前提下,很难兼顾表面温度,于是有了下沉式键盘的设计,也就是将键盘下移至C面下部,将C面上部高温区域空出来,这样即使上部再热,也不会影响使用的体感。

其实CPU/GPU 是比较“耐高温”的,它的过热保护机制要到100℃左右,我们在做测评时也经常看到一些笔记本在烤机测试时核心温度到了90℃上下依然是比较稳定的。而笔记本厂商在往往会根据产品性能、散热和产品定位设置不同性能调校模式(温度墙或功耗墙)

保守的做法是,“未战先怂”,设置较低的温度墙,一旦超过这个温度,立马对CPU/GPU降频,牺牲性能来保证凉爽的温度,这类产品使用体感和核心温度都不错,但性能释放不足。这类产品有时还会出现一个现象就是跑分有时很高,但长时间高负载时比如游戏会出现卡顿,掉帧。这是因为单次跑分时核心温度可能还不足以触发温度墙,但长时间高负载时会触发了温度墙,性能释放会出现曲线波动。

激进的做法是,“宁热不降频”,优先保证性能释放,核心温度高让它高,只要不蓝屏死机就行,反正也不会烧毁硬件,表面温度热就让他热,只要不烫到不能用就行。这类产品,其实性能释放是比较不错的,但会给人留下散热不好的印象。

当然最好的就是均衡的做法,“性能和热量兼顾”,在优秀的散热系统的帮助下,为温度和性能释放找到一个绝佳的平衡点,这类产品的性能释放可能不是最好的,但已经是比较不错了,而且核心温度和表面温度也都能控制在一个比较好的水平。

在这三种做法的基础上又衍生出来一些“高级”操作,比如为笔记本设置“一键超频”,“一键加速”,“一键turbo”等按键,用户在有需要可以按下这些按键进一步释放笔记本的性能,但同时也会带来更高温度和更的大风扇噪音。还有更“高级”一些的做法是设置多档性能模式,比如部分产品设置会“静音”,“均衡”和“狂暴”三档模式,用户可以根据不同的应用场景选择不同的性能模式。
总之,在笔记本内部狭小的空间内,热量控制要比较台式机困难的多,这也是笔记本向更轻薄道路上发展的主要障碍,它直接影响了笔记本CPU/GPU的性能能发挥多少,以及是否能持久发挥。所以在选购笔记本时只看配置是不科学的,判定一款产品好坏有很多因素,散热就是其中非常重要的一环。
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