频率决定性能时代!风冷散热技术解析爱彩秒速

2018-03-08 17:19字体:
  

  在PC直流风扇领域按承轴技术可分为以下几类:油封轴承、滚珠轴承(又分单滚珠和双滚珠两种)液压轴承、磁悬浮轴承、流体保护系统轴承(又称为合金轴承)等。

  在BTX规范未发布之前,ATX机箱曾经历了多次散热规范改进,首先是英特尔CAG1.0规范中CPU独立散热风道概念的诞生,到2003英特尔为Prescott核心的处理器所改进的CAG1.1(38℃。机箱规范)规范,再到沿用至今的 TAC1.1规范,每一次机箱规范的更新都是以硬件发热量为基础,都与散热密不可分。

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  而在3D技术还未出现以前,显卡的发热量极低,笔者的586机器所配套的2D显卡无任何散热装置。自从3D技术被应用与个人PC并迅速发展后,GPU温度就开始一路飙升,直到目前的高端游戏显卡全副武装的一体化水冷,大型铜质风扇等散热设备。

  一般情况下,扇叶的倾斜角度在35℃左右最为合适。选购扇时不要选择扇叶过多或者过少的产品一般扇叶数量在6-8片之间。如果风扇的风压高,但扇叶的倾斜角较小,那么风扇的排风量小但转速高,带走热量的速度快,比较适合全铝材质的散热鳍片。若扇叶倾斜角度较大,那么风扇的排风量较大适合全铜材质的散热鳍片。而铜铝结合的散热鳍片在搭配风扇时,取其中间。同样风量的情况下,散热效果和风的流动方式有关。风量和风压是两个相对的概念。一般来说,要设计风扇的风量大,就要牺牲一些风压。如果风扇可以带动大量的空气流动,但风压小,风就吹不到散热器的底部这就是为什么一些风扇转速很高,风量很大,但就是散热效果不好的原因。

  散热鳍片其实就是一个被动的热交换体,这个热交换体一共分为两个面,第一个面(与CPU接触)一般打磨越平滑,和CPU底部接触面就越充分,散热效能就越高,第二个面(与风扇连接)是其风冷散热器的散热片与风扇所吹出的气流和其散热片一起产生的热流。

  应用于风扇领域的电机一共有为两种,分别是直流电机和交流电机。交流型风扇是根据交流电的不定向而自动换向,不易调节。而直流风扇是用内部的控制电路产生变化的磁场来带动扇叶转动,转速随工作电压的高低而变化(通过散热器附附送的风扇调节装置调节风扇转速);所以,目前桌面PC散热领域所使用的多为直流电机风扇。

  由于Prescott核心的P4处理器发热量巨大,为此Intel 在2003年提出了新的机箱散热标准(CAG1.1),后来Intel在CAG1.1基础上再次公布了全新的 TAC1.1规范,即在CPU上方位置设计导风管,当在25℃室温下,机箱内CPU风扇上方2CM处的四点平均温度不得超过38℃。

  为了降低风扇的转速,加大散热面积是一个非常好的方法。目前,很多静音散热器也是通过这种方法来实现静音目的。不过在加大散热面积上各家也有不同的招式,我们常见到加大散热器方法就是厂家加大散热器的体积,但也有部分厂家是通过在单位面积内加大散热面积来实现,这种散热器的代表当数日本ALPHA系列。著名的ALPHA 8045就是在体积没有增大情况下,通过添加更多的六棱散热柱来实现增大散热面积。面对这种散热器,我们在风扇搭配上建议大家选用抽风式散热结构,因为这将有利于热空气的排出。

  05年底英特尔全新制成的65纳米CPU以发布,在06年第二季度就会大量的出现在零售市场,06年中旬AMD的AM2接口的处理器也将发布。而有着价格性能优势的风冷散热器,在近几年仍然是出货最多的产品。这无疑会给更多散热厂商带来商机,同时也会给厂商在散热技术以及市场份额方面带来更多挑战,只有不短创新,另自己的产品在性能,你可以通过身份认证进行实名认证ac0001丨特色以及服务上处于领先地位才能步步为营,才能赢得更多用户的认可。

  机箱需要有良好的散热设计,能即使抽出机箱内部积聚的热空气。机箱风扇是重要的元素,在机箱的关键部位,要预留风扇位或者安装风扇。机箱风扇的安装位置,通常有三个地方:侧板、前面板下部、机箱后部。少数机箱还会在顶部安装一个。

  离心风扇(涡轮风扇):离心式风扇也叫涡轮风扇,利用离心力,空气在叶片的半径方向流动,可以得到很高的风压,可装置在通风阻抗大的场合发挥效果,硬盘散热风扇用这种类型。散热性能优良、目前公版的 6800U、1900XT等显卡上应用广泛。

  干冰与液氮制冷都是依靠压缩或冷却气体在常温下气化,迅速吸收大量的热来制冷。这两种极端的散热方式可以带来最为顶级的散热效果。是骨灰级超频玩家降温的必用手段。但同时这种方法也是非常危险的。因为快速的温度下降导致的温差会发生结露,容易导致主板等短路。而压缩机由于成本较高,DIY工序复杂,已经逐渐被干冰液氮所代替。

  CPU工艺的改进、频率的提升、技术的变革、超频概念的兴起是推近散热技术发展的主要动力,从286、386时代构造简单CPU散热片,发展到奔腾一、奔腾二时代的小型风冷散热器,从奔腾3时代超频玩家推崇的离心风扇(涡轮风扇)到现如今火遍中高端风冷市场的热管高塔超频散热器。总之,无论你是否超频,就目前芯片的工艺来看,未来几年的主流台试机处理器台都不可能离不开散热器。

  风扇功率是影响风扇散热效果的一个很重要的条件?理论上讲,功率越大,风扇的风力越强劲(这于还与e 小节扇叶的倾斜角度和扇叶的数量相关联),散热性能就越强劲。,选择多大功率的风扇完全由你的CPU发热量来决定。但也不能单方面强调高功率,毕竟决定最终散热性能的因素是多方面的而不是靠功率来定夺的。目前市场上出售的都是直流12V的风扇,功率从0.X到5.X瓦不等(风扇的功率=12V电压×电流)。

  在CAG的规范中,之所以将导热管设计为可伸缩的,目的是为了调节与CPU之间的距离。这一点不仅对处理器的热性能,对其他组件也是至关重要的。如果这个距离大于20mm,那么冷空气就会在到达CPU之前就散发了,CPU的散热就会受到影响。如果距离小于12mm,由于处理器接收到了大部分的冷空气,那么其他系统组件就不能得到足够的冷气流。

  该性能参数对风扇的出风量也有直接的影响,它表示在允许范围内,风扇的口径越大,那么该风扇的出风量也就越大,风力效果的作用面也就越大。一般8CM以上大口径的风扇主要应用于机箱,电源以及目前高端的静音散热器。8CM以下的产品应用较广,大到机箱电源小到内存显卡等。大尺寸散热风扇相比尺寸较小的风扇,可以在转速、噪音更低的情况下获得更大的风量。相同尺寸的风扇,在厚度上也有差别,厚度15mm,与厚度为 25mm的产品相比,15mm的产品转速快,风压高,噪音高,而25mm产品则是转速相对较慢,风量高,噪音低。

  轴流风扇(方型扇,圆形扇):轴流风扇常使用最广泛,轴流风扇工作原理是利用风扇叶片的扬力使空气在轴向方向流动,其风扇叶片一般与电动机直接相连,体积小,重量轻。

  在国内散热器市场应用较多的轴承技术有:滚珠轴承,油封轴承以及液压轴承。油封轴承风扇有制造成本低廉、工艺简单、低噪音小的优势,但是使用寿命很低,一般国产扇寿命最高只有5000-8000小时,而进口扇最高可达1,5000小时。滚珠轴承风扇使用寿命可以达到40,000小时,噪音比油封轴承风扇大,但成本较高。液压轴承由AVC首创,在工作的噪音和使用寿命上都有突破,寿命可达到4,0000小时。

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  随着CPU功耗主频的不断提升,系统前端总线的带宽以及频率也随之提高。主板的北桥散热片也经历了从无到有,从被动散热到风冷散热转变。而目前为超频玩家设计的高端主板,CPU供电部分也使越来越夸张,由于从一两年前的高端才会使用的3项供电增强到了5项供电。而供电系统的MOS管所产生的热量也来越多,这也是导致目前高端主板的供电系统越来越夸张的原因。

  看过了静音风扇、了解了静音散热器的散热鳍片,接下来我们要看的是经常被大家忽略的地方——风扇与散热鳍片的连接方式。由于散热风扇在高速工作中不可避免的会产生一定震动,如果此时风扇是通过螺丝直接与散热鳍片固定,那么因震动而产生噪音就是不可避免的。或许有的朋友会说:“我的散热器就是直接用螺丝,但并没有发现噪音呀。”其实这仅仅是一个时间问题,起初风扇的震动还不能影响到与散热鳍片的连接,但经过长时间的工作后问题就会慢慢暴露出来。

  目前散热器市场可谓空前繁荣,散热器的种类数不胜数,其中最长见的有:风冷、水冷、被动这三种散热产品。其中水冷散热产品价格过高,安装繁琐;被动式散热的性能偏低,价格优势不明显;而与前两种散热方式相比,风冷散热性能优良、价格更低廉、安装更简便、应用更广泛。下面我们将会从风冷散热器的风扇,材质,结构以及散热片工艺这四个方面解析风冷散热所涉及到的技术问题

  其实,不仅是塔式散热器会受到热阻的影响,其它只要涉及到两种不同材料结合的散热器就会面对热阻问题。诸如大家常见的:插齿工艺、回流焊接等工艺,无一例外都会牵扯到热阻问题。这里我们建议大家在选择时,还是尽可能选择那些知名品牌的产品。毕竟,大品牌的产品无论是在设计还是在做工用料上都要好得多。

  目前市场主流的散热器鳍片在外形上都是标准的四边形,但也有部分产品拥有自己独特的外形,其中有以韩国思民为代表的圆形散热器,还有以Tt为代表的塔式散热器。

  多功能扣具的套件的出现,不但增强散热器的可升级性能,满足了不同平台用户的需求,而且还为赢得更多时市场份额增加了筹码,可谓一举多得。而为了使自家的产品具备高散热性能与静音兼备的优势,目前很多中高档风冷散热器都附带了风扇转速调节装置。在调节方式上,主要分为自动调节以及手动调节。其中自动调节是指,配合与其匹配的平台使用,风扇会根据环境温度以及CPU的负载程度来进行自动调节。而手动调节,则是用户根据自己需要通过调速器来进行手动控制转速。因为CPU耐温程度往往会高于温控风扇的设置点,所以手动调节比较适合注重静音的用户。

  频率与性能是目前硬件玩家常提起的两个词。众所周知,无论CPU显卡还是内存,对于同规格的此类硬件来说,想得到更强劲的性能,最直接有效的方法就是提升频率。

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  电源是PC系统动力的源泉,一款品质优良的电源产品,除在转换效率以及额定功率表现优秀外与其相匹配的散热系统也很重要。

  半铜半铝(很多结构的散热器都采用半率半铜的材料,如AVC插齿工艺的产品,热管散热产品,还有很多厂商常提到的太阳花工艺的产品等)

  CAG的英文全称为Chassis Air Guide,意为“机箱空气引导器设计规范”,INTEL的官方中文名为《机箱设计指南》,是INTEL对于机箱内部散热设计的指南。随着新一代处理器、芯片组以及显示卡在运算速度上的提高,对应的发热量也是突飞猛进,为了使整机运行在一个更为凉爽的工作环境中,INTEL推出了CAG。

  硬盘新技术的发展比较缓慢,在桌面PC领域7200转速的产品已经主导市场近4年的时间。关注硬盘散热用户也不是很多,其实如果您留意一下硬盘的外观会发现,市面上销售的硬盘外壳都加入了热传到性能优良的铝质材料,毕竟硬盘内部集成的盘片工作时高速旋转,使用数小时后发热也是必然的,但硬盘的温度还是比目前的高频硬件低很多。所以,目前硬盘散热主要还是靠自身的材质以及外机箱的散热风道。

  为了解决震动的问题,众多散热器厂家纷纷拿出了自己的对策。其中,最为常见的方法就是在风扇和散热鳍片之间添加减震材料。

  目前市场上另一主流势力便是塔式散热器,在众多厂家中当数Tt推出的此类产品最多。塔式散热器在材料上毫无以外都利用了导热能了超强的热导管,在吸热底部上清一色采用了全铜材料,而在散热鳍片上部分厂家采用全铜设计也有部分厂家采用全铝设计。这样设计的原理是,首先全铜的吸热底部将CPU的热量导出然后通过热导管将热量迅速传导到散热鳍片上最终散出。从原理上,大家可以看到采用了热管技术的散热器热量都需要经过几次传导才能散出,正因如此在不同材料之间的热阻大小便会对散热器整体性能有着直接影响。

  随着双核心处理器的发布,高端显卡的推出,电源的功率以及发热量的逐渐提升,电源的散热系统将会完全使用12CM或14CM的散热扇。而世纪之星直吹式电源散热技术的诞生,更是印证了电源散热的重要性。

  然而要想成果的炸干硬件的超频潜能,拥有一套与其配套的散热器是必须的。每当新工艺、新技术、高频率的硬件发布后,都将会对散热有着多多少少的影响,如从机箱规范的推新到散热器构造方面的改变,都表明散热与硬件的性能和频率是相关联的。

  与CPU相比,内存技术发展相对缓慢频率提升速度不是很快,而且内存超频所需要的散热系统比较简易,一般用户在使用时不用安装散热器。对于内存超频的用户来说,搭配铝质散热片超频较普遍。不过在国外一些散热厂商为了满足不同用户的喜好,也发售了相应的风冷和水冷设备。

  相对其它形式的制造工艺而言,铆合工艺要简单不少所以目前国内很多中小散热器品牌都推出对应产品。由于圆形散热器的体积通常较大,所以它在给CPU进行散热同时还会给主板周边电路进行散热。不过,因为圆形散热器的风扇大多采用内嵌设计从而导致用户自行更换起来有很大难度。

  普通机箱的前后双重互动对流风道外, CAG1.0规范给CPU设计了一个独立风道:在处理器对应的侧板位置开设一个6cm的导风孔。在内部有一个可伸缩的导风管和导风罩,罩在CPU散热器上方, CPU的散热器风扇通过导风管,直接从侧板外面吸入冷空气给处理器进行散热,加热后的热空气通过机箱后板上的8cm机箱风扇排出。

  显卡散热器技术近两年发展势头凶猛,尤其是采用IBM的0.13微米制造工艺的NV40显卡发布后,其GPU晶体管数量竟超过当时高端Northwood核心P4处理器的3倍之多。而目前GPU的技术更新在速度也远远领先CPU。秒速赛车官网

  虽说干冰、液氮、压缩机这三种制冷方法能将硬件频率提升至顶峰,但安全和易用性方面还是无法和风冷相比的。在接下来的文章中,笔者将会对目前风冷散热器在PC硬件上的应用以及技术方便的问题作出详尽的解析。

  通过下面这张图表我们可以看到,银是最好的传导媒体,很多工业用的闭合开关会采用银点,但若应用与目前的散热器领域成本太高,即使有此类散热产品,恐怕也是天价。而铜纯铜材料导热率与纯度99.9%银导热率非常接近,但成本却相差几十倍,全铝的导热率位居第三,材料的价格大约为纯铜的一半,这也是全铜和全铝材料在散热领域应用较广泛的主要原因。

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