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科普|一“热”毁所有 解密笔记本的散热系统(一)

科普|一“热”毁所有 解密笔记本的散热系统(一) NTK散热
2021-11-20
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导读:对于一款笔记本来说,散热系统是非常重要的一环,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,那么笔记本的散热系统是如何工作的,厂商又会通过哪些手段来加强散热,什么样的散热系统才
对于一款笔记本来说,散热系统是非常重要的一环,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,那么笔记本的散热系统是如何工作的,厂商又会通过哪些手段来加强散热,什么样的散热系统才是好的散热系统?

我们知道笔记本的CPU(处理器)和GPU(显卡)几乎决定了一款产品的性能和定位,虽然它们只是一块小小的芯片,但它们在运行过程中也会产生非常非常多的热量,而且在追求轻薄的趋势下,笔记本的内部空间被压缩的越来越小,散热就变的尤为重要,如果没有散热系统,它们就会“砰”!

开个玩笑,它们并不会炸,最多就是烧毁,而且烧毁的情况也很少,不管是CPU或GPU,都会有一个过热保护的机制,如果温度过高,它就会停止工作,就会出现蓝屏、死机、重启的情况。而为了避免出现这些情况,笔记本厂商会根据一款产品散热能力的好坏为其设置相应的 “温度墙”或“功耗墙”,也就是说会不同程度的限制CPU或GPU性能,来避免温度过热,这就为什么一些同配置的笔记本,也会出现性能差距的原因。

另外散热的好坏也会影响使用的舒适度,也就是使用中C面(键盘)和D面(底壳)会不会很烫,总之对于一款笔记本来说,散热系统是非常重要的一环,越高性能的产品对散热的要求就越高。那么笔记本的散热系统包含哪些东西,它是如何工作的,厂商又会通过哪些手段来加强散热,或者说什么样的散热系统才是好的散热系统?这些就是我们今天要解密的事情。

先来看散热系统的组成部分,从笔记本内部来看它一般包含均热板、热管、散热鳍片和风扇;从外部看来,它还包含笔记本的进风口和出风口。这些都是“硬散热”,其实散热系统还应包含“软散热”,也就是刚才我们提到“温度墙”或“功耗墙”,具体来说就是CPU、GPU性能释放和热量之间的调校机制,是激进、均衡的、还是保守的,这些我都会一一分解来说,首先还是从硬散热说起。

在整个散热系统中和“热源“接触最亲密的就是导热片,它一般是一个打磨的非常光滑的铜质金属片,它的任务就是迅速将芯片(CPU/GPU)产生的热量导出,实际上在导热片和芯片间有一层介质就是硅脂,它作用在于填充导热片和芯片之间缝隙,将两者的接触面积最大化。

硅脂也有好坏之分,主要就是导热系数的高低,一般笔记本出厂时都不会用太好的硅脂,所以一些玩家会自己动手更换硅脂来提升散热效果,当然也有部分比较良心的厂商出厂用的是比较好的硅脂。不过硅脂只是散热系统中的一环,而且是比重比较低的一环,你不能指望换一款硅脂就让散热有比较大的改观。

在导热铜片周围一般还会有一些的金属均热板,因为除了CPU、GPU外,主板上的其它器件,包括显存、芯片组、电感等等也会产生热量,好的散热系统会采用尽量大面积的均热版甚至覆盖整个PCB主板区。

在这些元器件和金属板的接触面一般还会贴有导热硅胶垫片,包括固态硬盘,一些产品也会为其贴这种导热垫片,一些高端些的产品还会为固态硬盘套上金属导热马甲。所以提醒一些新手朋友在清灰清理散热系统的时候,不要随意的把这些导热垫片揭掉,如果不小心弄掉了,最好再买一些贴上。

热量由导热板导出,下步就来到了热管部分,热管一般采用纯铜材质,由于笔记本内部空间有限,热管一般都呈扁平状,为了美观和抗氧化,多数产品会为热管包括整个散热模块进行涂装,黑色居多,少部分产品会用一些个性化颜色,如宏碁掠夺者系列就会用蓝色。

热管是一段中空的金属管,内部填充有冷凝液,它的基本工作原理就是在热管的高温端(芯片端)和低温度端(散热鳍片端),形成冷凝液蒸汽⇌冷凝的流动循环,周而复始的形成热量的传递,具体的大家可以看这张原理示意图,我就不再罗嗦了。

那在热管部分如何加强散热就显然易见了,最简单的就是增加热管的数量或者增大单根热管的横截面积,也就更宽的热管。比如轻薄本多数采用了2根甚至是一根热管,而游戏本一般会采用3根及以上的热管,5根6根甚至更多也是有的。

除了数量,热管的布局也会对散热效率造成有影响,一般来说应尽量减少热管的长度和弯曲程度,也就是CPU和GPU应尽量靠近散热鳍片和风扇,减少热量传导的距离,而拐弯的热管肯定会阻碍热量的传导效率,这个很好理解,还有就是热管尽量避免靠近内存、固态硬盘等其它热源。

除此之外呢,有些人会争论热管是同时贯穿CPU和GPU,还是CPU、GPU使用独立的热管?其实各有优劣,没有绝对的谁好谁坏,独立热管可以降低待机热量,贯穿型热管可以在CPU、GPU高负载时提升导热效率。目前的轻薄本多数用的都是热管贯穿CPU和GPU的方式,而游戏本往往采用的是主热管贯穿CPU和GPU的同时,再为CPU、GPU配置独立的热管,来到达均衡导热的目的。

另外少部分产品采用了比热管效率更高的方案,比如联想Y9000X采用的真空腔均热板的方案,当然这种方案的成本要比热管高很多。另外intel近期还提出均热板+石墨片散热方案,不过短期你还看不到,总之热管还是目前绝对多数笔记本会采用的导热器件。

热量经由热管来到的下一站就是散热鳍片,它通过密集的鳍片和空气接触,用对流的形式将热量散发掉。作为一种被动散热原件,散热鳍片的面积肯定也是越大越好,但是随着笔记本向着轻薄化发展,散热鳍片的“个头”被压缩的越来越小

所以目前提升散热鳍片导热效率的方法往往就是增加它和数量和叶片密度,当然即使这样单靠散热鳍片被动散热也远达不到笔记本的散热需求,所以需要风扇的帮助。另外关于散热鳍片的材质,一般是铜或铝,至于哪种更好,也是很多人会去争论的一点,因为铜的导热好,而铝的热容好,通俗来说就是铜比铝吸热快,而铝比铜散热快。
本期,小编先介绍到这,下期继续科普 【一“热”毁所有 解密笔记本的散热系统(二)】敬请期待哦。

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