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什么是CPU散热器

发布时间:2011.09.29 新闻来源:http://www.pzsink.com/ 作者:镇江普盛散热器科技有限公司
CPU散热器,在早期486时代的时候,我们还不知道CPU散热器是什么。其实,CPU散热器的构造是十分简单的。由散热风扇,散热片和扣具三个部件所组成。随着低端主流的赛扬频率上升到2GHz左右和高端的Pentium4甚至达到了3GHz以上。(还不要忽视AMD的性价比高手Barton系列的存在)我们从Intel和AMD的技术白皮书来看,处理器的标准工作温度也有50度以上的高温。由于我们所购买的散装处理器都不附带风扇,所以选择一款合适的散热器也就比较

CPU散热器,在早期486时代的时候,我们还不知道CPU散热器是什么。其实,CPU散热器的构造是十分简单的。由散热风扇,散热片和扣具三个部件所组成。随着低端主流的赛扬频率上升到2GHz左右和高端的Pentium 4甚至达到了3GHz以上。(还不要忽视AMD的性价比高手Barton系列的存在)我们从Intel和AMD的技术白皮书来看,处理器的标准工作温度也有50度以上的高温。

  由于我们所购买的散装处理器都不附带风扇,所以选择一款合适的散热器也就比较重要了。下面我们就分别以散热器的三个部件(即散热风扇,散热片和扣具来分解这篇导购文章) 风冷散热器基本知识和要点: 

  首先,我们先来了解一下选购风冷散热器的基本知识和相关要点。其实选购一款好的风冷散热器是需要一些基本知识和常识的,哪怕您只会皮毛也可以。其实,CPU散热器是有两个热量接触面,第一个接触面是在CPU和散热器底部之间的热量传导的接触面,第二个接触面是其CPU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。其实这个解释就是检验CPU散热器的一个关键测试要点“热阻”。其实这个结论就很简单,一个大风量的风扇+材料不错的散热片就可以组成一个性能不错的CPU散热器。

  其次,我们需要了解一下扣具的作用。扣具最大的作用是关系于散热导片与CPU接触面。可以这样说,散热器底部与CPU的DIE中的接触是需要紧密“接触”。无论散热器有着多强的性能和多好的测试效果,一旦他们之间有空隙时,其散热效能不但会大大折扣和减少,甚至会烧毁其CPU。以上的说明就是扣具的作用所在。当然,微小的间隙还是无法避免,因为材质本身不可能完全地平滑。所以,我们就必须使用硅酯来填补这些微小的空隙。 

风冷散热器的制造材料

  其实,银是最好的传导媒体,但其金属非常之柔软,不利于制造散热器这种高密度的金属器,而贵金属的金也是有着很好的传导系数,但其昂贵的“身价”也不是散热器厂商所考虑金属之一。当然了,柔软的银就可以做成高档的导热硅脂了(例如:Arctic Silver(北极银)系列就是这一类型的导热硅脂了,不过价值也是不菲的)。所以风冷散热器的制造材料上的也只有铜,铝和铝合金是现今主流散热器的选用材料。

风冷散热器的制造工艺

  CPU散热器现在的制造工艺一直都是消费者在购买CPU散热器所必须考虑的。因为越好的制造工艺将使得CPU散热器的性能越高,这是无可挑剔的。随着CPU频率的提升,有不少的制造工艺已经渐渐离开了我们的目光以外。而我们国内目前散热片多采用挤压技术折叶技术,回流焊接技术和热管工艺。

  挤压工艺:由于CPU散热器的挤压工艺历史已经非常悠久(第一款CPU散热器也是采用挤压工艺),发展至今已经是有10年之久了。而且现在一半以上的散热器(包括所有行业的散热器)都是采用挤压工艺的,所以显得挤压工艺相当成熟。而且铝材在加工要求上相对要简单,且铝材密度相对较低,其单位重量较轻,非常适合制作一些主流的散热器装置,在广大的行业上应用也十分的广泛。挤压技术的优点是在于成型比较成熟,成本相对较低。

  不过,其缺点在CPU频率不断增大的同时也逐渐暴露出来,因为铝片密度比较低,所以在一些热量过高的同时就需要风量的增加和散热面积的加大,这无疑是对噪音和面积一个挑战。所以在未来主流的散热器上,也许我们再过一段时间之后,挤压工艺的CPU散热器将成为历史。

  折叶工艺:折叶工艺的基本做法是采用金属折叶方式。这种工艺其实很像太阳花类型。这种工艺可以让有效散热面积随着叶片而增加,越多的叶片和越密的工艺,那么散热面积就越高。折叶工艺相对于之前挤压技术显得比较复杂,因为很多厂家对于金属折叶和底部接触紧密都做得不好,当中还涉及到一个压固的问题,如果压固技术不能够顺利支持的话,那么散热器的性能将无法通过测试,所以一般的制造厂商将无法制造,重量也无法得到控制,所以折叶工艺一般是应用于高端散热器上。

  回流焊接工艺:一般应用于采用铜材料的散热器上,其原理是将一片片薄的铜片制作成鳍片,并且与底座进行很好的连接,这个原理就是焊接技术。不过,焊接技术已经不能够满足现在精细的全铜散热器了。所以,一项新颖的回流焊接技术就成为了现今制造精密散热器所必须的工艺了。总括来说,回流焊接就是通过计算机对焊接的温度和时间参数进行精确设定,从而使焊膏和被焊接的金属充分接触。这项技术的应用确保了纯铜散热器的优秀散热性能。
 热管工艺:热管一般是中空的圆柱形管,当中一部分空间充有易于蒸发的液体。管中始终保持真空状态,而当中的液体的蒸发温度与环境温度相近。当热量被挥发层吸收后,液体就迅速被加热到沸点,然后就开始沸腾,产生蒸气,蒸气上升到冷却层,当热量被释放后,蒸气重新凝结成液滴,由于受到重力作用或者是其他的内部作用,液滴重新回到挥发层,继续被蒸发,然后被冷却,这就形成一个周而复始的循环,推动这一循环的就是热源,也就是热管工艺原理所在了。   不能不提的是,热管技术是充分体现了未来散热器的发展趋势。其散热效果好,噪音低,使用寿命长。所以,热管工艺必将成为未来主流散热器产品,将会成为下一代主流工艺的首选。 CPU散热器的风扇的方式: 

  散热器风扇的效能(例如流量、风压)主要取决于:风扇扇叶直径和轴向长度;风扇的转速;扇叶的形状。一般好的风扇除了其风量大和风压高之外,其本身的可靠性是相当的重要,风扇使用的轴承形式在此显得非常重要。高速风扇一律使用滚珠轴承(ball bearing),而低速风扇则使用成本较低廉的自润轴承(sleeve bearing)。每个风扇都需要两个轴承,一些风扇上标着"BS"的字样,是单滚珠式轴承,BS的意思是"1 ball + 1 sleeve",依然带有自润轴承的成分。

  比BS更高级的是双滚珠式轴承,即Two Balls。风扇的流量大都采用CFM为单位(英制,立方英尺/分钟,约为0.028立方米/分钟)。50x50x10mm CPU风扇会达到10 CFM,60x60x25mm风扇通常能达到20-30的CFM。当然,还有我们熟悉的低噪音的悬磁浮风扇了。磁浮风扇是最新的CPU风扇,表面看起来与液压风扇相差不大,但仔细一看,就发现磁浮风扇的马达有磁浮(MS)设计,其磁感应线与磁浮线成垂直,故轴芯与磁浮线是平行的,故转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。因此,磁浮(Magnetic System:MS)事实上只是一种辅助功能,具体的还有配合之前的设计,现有的磁浮设计有与VAPO汽化轴承、BALL滚珠轴承、及SLEEVE含油轴承。 

磁浮(MS)设计+VAPO汽化轴承 

磁浮(MS)设计+SLEEVE含油轴承 

  VAPO轴承与SLEEVE轴承的不同点在与材料方面,VAPO是采用特殊的材料,不同与一般的SLEEVE材料,同时VAPO轴承的内层表面也是经过特殊加工的,所以在硬度方面比SLEEVE轴承的要好,而且可以经受起更高的温度和运转时的摩擦,一般都可以运行在70℃以上。而一般的SLEEVE配合磁浮设计也是可以延长其寿命的,但就没有其他的两个强了。

风冷散热器的扣具: 

  CPU散热器的扣具是固定散热片和CPU插槽的散热器配件之一,也就是我们所说的CPU散热器重要三配件之一,扣具的好坏将直接影响到散热性能和安装方面的大小问题。虽然我们说扣具是多么的重要,但是,他还是被需要消费者或者厂商所忽略的环节。我们有理由相信,如果大家没有亲身的体现过压坏过CPU的时候,那么大家就会感受到扣具的重要性。但我们需要说明的是,CPU的封装一直都是不同(其实现在主要是以K7,P4,K8和LGA775所区分扣具的性质)。当然,散热器扣具的压力(磅)也是针对于不同的CPU散热器所采用的不同设计。所以,CPU散热器的扣具设计是随"芯"而定的。 

  其实理论上可以这样说,CPU散热器扣具越为收紧。那么,它就能产生散热片向下的压力将越来越大,散热片与CPU核心的接触面积就越大,热阻越小,最终影响到散热效果。但无论压力有多大,对于两个刚体表面而言,它们的接触实际只是点与点的接触,所以在接触面之间涂上硅脂是必须的。 
总结

  综合以上介绍,选购一款好的散热器要全面,从CPU散热器的用料到风扇的轴承再到CPU散热器扣具。其实一个环节都是不能能够去少的。在诸多厂商中,九州风神,Coolermaster,Thermaltake,AVC和新锐红辣椒品牌都是我们值得推荐的,并且当中有不少产品已经是经过处理器厂商的官方认证。这些散热器不但是做工精良,而且散热效果好。如果散热器厂商拥有自主研发能力和完备的测试设备,将会值得用户考虑。此外这些大厂的散热器标称都很客观,按照其指标即可方便选购,并且拥有完善的售后服务。

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