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    銅管、散熱風扇、鰭片輕薄筆記本散熱三大要素誰更主要?

    人氣:271發表時間:2020-05-08 14:38:59

    如今很多童鞋在選購筆記本時都更加傾向于主打輕薄且引入了窄邊框元素的產品,也就是我們常說的“輕薄本”。此類產品的硬件都已升級到英特爾八代酷睿處理器,注重性能的產品還會額外搭配MX150級別的獨顯。

    問題來了,配置相似的幾款輕薄本,它們的散熱效果為什么可能存在非常大的差距呢?

    輕薄本認準15W處理器

    針對輕薄本,英特爾目前主打的處理器平臺包含Kaby Lake-Y(七代酷睿M,4.5W TDP,如酷睿M-7Y30)和Kaby Lake-Refresh(八代酷睿,15W TDP,如酷睿i5-8250U)兩大平臺。

    從性能的角度來看,只有后者才能滿足重度辦公和娛樂的需求。因此,除非你只是希望購買一部用于輕辦公的“備用機”,否則還是請認準搭載15W TDP處理器的產品。

    問題來了,都說4.5W TDP的酷睿M可以無風扇運行,那15W TDP的八代酷睿是不是特別“熱情”,必須要風扇的輔助呢?

    首先我們需要了解輕薄本散熱模塊的基本結構:風扇+熱管(銅)+散熱鰭片,以下內容都是圍繞這三個組成部分討論的。

    先從New Surface Pro 談起

    微軟New Surface Pro(2017年上市,又稱Surface Pro 5)是一款非常具有典型意義的產品。

    它提供七代酷睿M(4.5W)、七代酷睿i5和i7(都是15W)三種處理器可選,其中酷睿M和酷睿i5版本都采用了無風扇設計,只有搭載酷睿i7的高配版才配有額外的散熱風扇

    從New Surface Pro的設計上我們不難得出結論,酷睿i7的發熱量要遠高于酷睿i5,而酷睿i5在合理散熱結構的優化下,是有機會擺脫風扇而穩定運行的。

    從New Surface Pro的拆機圖分析,這款產品為處理器準備了2根又長又粗的熱管,其中1根為波浪型,另外1根為U型,它們將CPU產生的熱量散布到更大的面積上,讓整個金屬材質的后蓋都充當了“散熱鰭片”的角色。

    通過用戶的實際反饋來看,酷睿i5版New Surface Pro在全速運行時,后蓋有明顯熱感但不至于燙手,分布十分均勻,CPU并無明顯降頻。

    可見,當熱管和散熱鰭片(金屬后蓋)面積足夠大時,它是足以“取締”風扇,滿足酷睿i5級別處理器的散熱所需的。

    然而,在輕薄本領域像New Surface Pro這般完全借助底蓋散熱的產品卻非常罕見,最多就是利用金屬底蓋(或在塑料底蓋內部貼上石墨散熱片)“略微”起到一些輔助散熱的效果。

    為什么輕薄本離不開風扇

    作為PC平板二合一形態的New Surface Pro在散熱優化上給輕薄本提供了一個很好的優化思路,但為啥沒有輕薄本采用類似的設計呢?

    答案很簡單,導熱效率高的全金屬后蓋成本不低,想像New Surface Pro向四個方向延伸的熱管(避免熱量集中在一點),需要對PCB主板重新設計,優化熱管行進路線且不會因導熱而影響到周圍的電子元器件。與其投入這方面的研發,反而不如遵循傳統,采用風扇+熱管+散熱鰭片的經典組合呢。

    既然用后蓋散熱不現實,那用面積足夠大的鰭片取代風扇不就結了?可惜,如今的輕薄本都在想盡一切辦法“減肥”,從引入窄邊框、采用板載內存顆粒、取消2.5英寸硬盤位等角度,已經將較大屏幕塞進了小一號的模具中,根本沒有多余的空間去安置更大面積的鰭片。

    現實中,輕薄本的“空間危機”已經非常嚴重,散熱鰭片的面積更是越來越小,甚至淪落到與熱管一樣寬,長度也只有40mm左右。

    因此,為了盡快讓傳導至鰭片上的熱量可以在短時間內散發出去,從而提高它對源源不斷傳遞過來熱量的吸納率,就必須通過風扇向其“吹風”。

    問題又來了,散熱鰭片從材質來說,既可以是純鋁,也能是純銅,哪個更好?

    有關散熱鰭片材質的爭議始終沒有停歇過,如果可以解決銅質熱管與鰭片之間的熱阻問題,那鋁質的散熱鰭片要優于銅,因為前者的熱容遠大于銅,相同面積可以吸收更多熱量,而這也是為什么高端臺式機散熱器都會采用大面積的鋁鰭片,并使用大量熱管均勻地插在鋁鰭片的不同位置上。

    然而,輕薄本內的散熱鰭片面積很小,想提升熱管和鋁鰭片的熱阻,就必須讓熱管完全包裹(覆蓋)鋁鰭片的一面或多面,這樣會增加風阻影響出風量。因此,輕薄本的散熱鰭片,理論上還是純銅要好過純鋁,利用銅的導熱性比鋁大的特性,只需熱管與其很少的接觸面積就能完成熱量的傳遞,而不會影響風道。

    采用銅質鰭片的散熱模塊設計,從顏色可以辨別鰭片材質

    當然,理論就是理論,現實中由于銅鰭片的成本更高,而鋁鰭片的效果也湊合著夠用了。因此,至少在輕薄本領域,采用銅質散熱鰭片的產品并不多見,小小的鰭片材質體現的還是廠商的良心。

    有關熱管你必須知道的事

    討論完鰭片,接下來就是熱管登場了。熱管是一種純銅打造的扁平且中空,里面填充著冷凝液的“金屬管道”。它工作原理是:在真空狀態下冷凝液的沸點很低,當熱管一端受熱時(蒸發端),管內的液體蒸發汽化,蒸汽在微小的壓差下會流向另一端放出熱量凝結成液體(冷凝端)。液體再沿著由毛細多孔材料構成的熱管內壁,靠毛細力的作用流回蒸發端,如此循環不熄。

    不同的輕薄本,在熱管的設計上都是由數量、形狀、方向、長短和粗細等關鍵詞構成。

    對輕薄本而言,熱管的數量并非越多越好。影響熱管導熱效率的關鍵還是橫截面積,采用1根12mm寬的熱管,其導熱效率與2根6mm寬的熱管相差無幾。

    此外,哪怕你給輕薄本準備了3根12mm的熱管,但如果沒能同步增加鰭片面積和風扇功率,對實際散熱效果的改善并不明顯。換句話說,熱管數量夠用(輕薄本2根)就好,再多了就不經濟了(廠商應該很樂見這個觀點)。

    對配備了獨立顯卡的輕薄本而言,還需面對一個很頭痛的問題:熱管是同時貫穿一端的CPU和GPU而過?

    還是將CPU和GPU分列在鰭片兩端?

    又或是為CPU和GPU單獨各準備1根熱管呢?

    理論上講,CPU和GPU獨立熱管的設計,可以降低輕薄本日常待機時的發熱;熱管貫穿CPU和GPU的設計,可以提升滿載時熱量的傳遞效率,各有優點。

    熱管以最短的直線與鰭片相連的效果最好,本圖來自貼吧網友

    至于如何設計,還要取決于廠商在主板設計上的技術水準,一般來說熱管應該遵循CPU和GPU應該盡量靠近風扇和鰭片,減少熱管的長度和彎曲程度,中途不要靠近SSD和內存等其他發熱源的設計理念。

    風扇是“萬能調和劑”

    在筆記本的散熱模塊中,風扇可以充當“萬能調和劑”的角色。熱管又細又長還彎?鰭片面積不夠大?這些問題都可以通過風扇進行“調和”。比如,同時安裝2個風扇,那就意味著散熱鰭片的面積×2,風量×2。

    此外,輕薄本為了保持身材,其內置風扇的厚度普遍只有游戲本的1/3到1/2,有些甚至只有4mm厚。而我們都知道,風扇扇葉越寬,同等轉速下風量也就越大。

    為了彌補超薄本風扇扇葉過薄的缺陷,業內普遍的做法是改用金屬扇葉、增加扇葉數量、提升風扇馬達功率等手段,提升超薄風扇的風量來幫助鰭片散熱。

    還有誰在影響輕薄本的散熱

    除了上述風扇+熱管(銅)+散熱鰭片“三大件”以外,輕薄本出風口的開孔位置也非常重要。為了盡可能實現瘦身,如今輕薄本大都采用下沉式轉軸,周邊接口布局在機身兩側,而出風口就只能放在轉軸內側了.


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