銅管、散熱風(fēng)扇、鰭片輕薄筆記本散熱三大要素誰(shuí)更主要?
如今很多童鞋在選購(gòu)筆記本時(shí)都更加傾向于主打輕薄且引入了窄邊框元素的產(chǎn)品,也就是我們常說(shuō)的“輕薄本”。此類(lèi)產(chǎn)品的硬件都已升級(jí)到英特爾八代酷睿處理器,注重性能的產(chǎn)品還會(huì)額外搭配MX150級(jí)別的獨(dú)顯。
問(wèn)題來(lái)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(rèn)準(zhǔn)15W處理器
針對(duì)輕薄本,英特爾目前主打的處理器平臺(tái)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(tái)。
從性能的角度來(lái)看,只有后者才能滿足重度辦公和娛樂(lè)的需求。因此,除非你只是希望購(gòu)買(mǎi)一部用于輕辦公的“備用機(jī)”,否則還是請(qǐng)認(rèn)準(zhǔn)搭載15W TDP處理器的產(chǎn)品。
問(wèn)題來(lái)了,都說(shuō)4.5W TDP的酷睿M可以無(wú)風(fēng)扇運(yùn)行,那15W TDP的八代酷睿是不是特別“熱情”,必須要風(fēng)扇的輔助呢?
首先我們需要了解輕薄本散熱模塊的基本結(jié)構(gòu):風(fēng)扇+熱管(銅)+散熱鰭片,以下內(nèi)容都是圍繞這三個(gè)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(chǎn)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(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì),只有搭載酷睿i7的高配版才配有額外的散熱風(fēng)扇。
從New Surface Pro的設(shè)計(jì)上我們不難得出結(jié)論,酷睿i7的發(fā)熱量要遠(yuǎn)高于酷睿i5,而酷睿i5在合理散熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化下,是有機(jī)會(huì)擺脫風(fēng)扇而穩(wěn)定運(yùn)行的。
從New Surface Pro的拆機(jī)圖分析,這款產(chǎn)品為處理器準(zhǔn)備了2根又長(zhǎng)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(chǎn)生的熱量散布到更大的面積上,讓整個(gè)金屬材質(zhì)的后蓋都充當(dāng)了“散熱鰭片”的角色。
通過(guò)用戶的實(shí)際反饋來(lái)看,酷睿i5版New Surface Pro在全速運(yùn)行時(shí),后蓋有明顯熱感但不至于燙手,分布十分均勻,CPU并無(wú)明顯降頻。
可見(jiàn),當(dāng)熱管和散熱鰭片(金屬后蓋)面積足夠大時(shí),它是足以“取締”風(fēng)扇,滿足酷睿i5級(jí)別處理器的散熱所需的。
然而,在輕薄本領(lǐng)域像New Surface Pro這般完全借助底蓋散熱的產(chǎn)品卻非常罕見(jiàn),最多就是利用金屬底蓋(或在塑料底蓋內(nèi)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(kāi)風(fēng)扇
作為PC平板二合一形態(tài)的New Surface Pro在散熱優(yōu)化上給輕薄本提供了一個(gè)很好的優(yōu)化思路,但為啥沒(méi)有輕薄本采用類(lèi)似的設(shè)計(jì)呢?
答案很簡(jiǎn)單,導(dǎo)熱效率高的全金屬后蓋成本不低,想像New Surface Pro向四個(gè)方向延伸的熱管(避免熱量集中在一點(diǎn)),需要對(duì)PCB主板重新設(shè)計(jì),優(yōu)化熱管行進(jìn)路線且不會(huì)因?qū)岫绊懙街車(chē)碾娮釉骷Ec其投入這方面的研發(fā),反而不如遵循傳統(tǒng),采用風(fēng)扇+熱管+散熱鰭片的經(jīng)典組合呢。
既然用后蓋散熱不現(xiàn)實(shí),那用面積足夠大的鰭片取代風(fēng)扇不就結(jié)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(nèi)存顆粒、取消2.5英寸硬盤(pán)位等角度,已經(jīng)將較大屏幕塞進(jìn)了小一號(hào)的模具中,根本沒(méi)有多余的空間去安置更大面積的鰭片。
現(xiàn)實(shí)中,輕薄本的“空間危機(jī)”已經(jīng)非常嚴(yán)重,散熱鰭片的面積更是越來(lái)越小,甚至淪落到與熱管一樣寬,長(zhǎng)度也只有40mm左右。
因此,為了盡快讓傳導(dǎo)至鰭片上的熱量可以在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去,從而提高它對(duì)源源不斷傳遞過(guò)來(lái)熱量的吸納率,就必須通過(guò)風(fēng)扇向其“吹風(fēng)”。
問(wèn)題又來(lái)了,散熱鰭片從材質(zhì)來(lái)說(shuō),既可以是純鋁,也能是純銅,哪個(gè)更好?
有關(guān)散熱鰭片材質(zhì)的爭(zhēng)議始終沒(méi)有停歇過(guò),如果可以解決銅質(zhì)熱管與鰭片之間的熱阻問(wèn)題,那鋁質(zhì)的散熱鰭片要優(yōu)于銅,因?yàn)榍罢叩臒崛葸h(yuǎn)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(tái)式機(jī)散熱器都會(huì)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(nèi)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(huì)增加風(fēng)阻影響出風(fēng)量。因此,輕薄本的散熱鰭片,理論上還是純銅要好過(guò)純鋁,利用銅的導(dǎo)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(huì)影響風(fēng)道。
采用銅質(zhì)鰭片的散熱模塊設(shè)計(jì),從顏色可以辨別鰭片材質(zhì)
當(dāng)然,理論就是理論,現(xiàn)實(shí)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(lǐng)域,采用銅質(zhì)散熱鰭片的產(chǎn)品并不多見(jiàn),小小的鰭片材質(zhì)體現(xiàn)的還是廠商的良心。
有關(guān)熱管你必須知道的事
討論完鰭片,接下來(lái)就是熱管登場(chǎng)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(tài)下冷凝液的沸點(diǎn)很低,當(dāng)熱管一端受熱時(shí)(蒸發(fā)端),管內(nèi)的液體蒸發(fā)汽化,蒸汽在微小的壓差下會(huì)流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體(冷凝端)。液體再沿著由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成的熱管內(nèi)壁,靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)端,如此循環(huán)不熄。
不同的輕薄本,在熱管的設(shè)計(jì)上都是由數(shù)量、形狀、方向、長(zhǎng)短和粗細(xì)等關(guān)鍵詞構(gòu)成。
對(duì)輕薄本而言,熱管的數(shù)量并非越多越好。影響熱管導(dǎo)熱效率的關(guān)鍵還是橫截面積,采用1根12mm寬的熱管,其導(dǎo)熱效率與2根6mm寬的熱管相差無(wú)幾。
此外,哪怕你給輕薄本準(zhǔn)備了3根12mm的熱管,但如果沒(méi)能同步增加鰭片面積和風(fēng)扇功率,對(duì)實(shí)際散熱效果的改善并不明顯。換句話說(shuō),熱管數(shù)量夠用(輕薄本2根)就好,再多了就不經(jīng)濟(jì)了(廠商應(yīng)該很樂(lè)見(jiàn)這個(gè)觀點(diǎn))。
對(duì)配備了獨(dú)立顯卡的輕薄本而言,還需面對(duì)一個(gè)很頭痛的問(wèn)題:熱管是同時(shí)貫穿一端的CPU和GPU而過(guò)?
還是將CPU和GPU分列在鰭片兩端?
又或是為CPU和GPU單獨(dú)各準(zhǔn)備1根熱管呢?
理論上講,CPU和GPU獨(dú)立熱管的設(shè)計(jì),可以降低輕薄本日常待機(jī)時(shí)的發(fā)熱;熱管貫穿CPU和GPU的設(shè)計(jì),可以提升滿載時(shí)熱量的傳遞效率,各有優(yōu)點(diǎn)。
熱管以最短的直線與鰭片相連的效果最好,本圖來(lái)自貼吧網(wǎng)友
至于如何設(shè)計(jì),還要取決于廠商在主板設(shè)計(jì)上的技術(shù)水準(zhǔn),一般來(lái)說(shuō)熱管應(yīng)該遵循CPU和GPU應(yīng)該盡量靠近風(fēng)扇和鰭片,減少熱管的長(zhǎng)度和彎曲程度,中途不要靠近SSD和內(nèi)存等其他發(fā)熱源的設(shè)計(jì)理念。
風(fēng)扇是“萬(wàn)能調(diào)和劑”
在筆記本的散熱模塊中,風(fēng)扇可以充當(dāng)“萬(wàn)能調(diào)和劑”的角色。熱管又細(xì)又長(zhǎng)還彎?鰭片面積不夠大?這些問(wèn)題都可以通過(guò)風(fēng)扇進(jìn)行“調(diào)和”。比如,同時(shí)安裝2個(gè)風(fēng)扇,那就意味著散熱鰭片的面積×2,風(fēng)量×2。
此外,輕薄本為了保持身材,其內(nèi)置風(fēng)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(fēng)扇扇葉越寬,同等轉(zhuǎn)速下風(fēng)量也就越大。
為了彌補(bǔ)超薄本風(fēng)扇扇葉過(guò)薄的缺陷,業(yè)內(nèi)普遍的做法是改用金屬扇葉、增加扇葉數(shù)量、提升風(fēng)扇馬達(dá)功率等手段,提升超薄風(fēng)扇的風(fēng)量來(lái)幫助鰭片散熱。
還有誰(shuí)在影響輕薄本的散熱
除了上述風(fēng)扇+熱管(銅)+散熱鰭片“三大件”以外,輕薄本出風(fēng)口的開(kāi)孔位置也非常重要。為了盡可能實(shí)現(xiàn)瘦身,如今輕薄本大都采用下沉式轉(zhuǎn)軸,周邊接口布局在機(jī)身兩側(cè),而出風(fēng)口就只能放在轉(zhuǎn)軸內(nèi)側(cè)了.