回顧筆記本的散熱流程

在筆記本的散熱模塊中，最關(guān)鍵的三要素就是熱管、散熱風(fēng)扇和散熱鰭片（圖1），此外還有用于提升它們之間接觸面積和導(dǎo)熱效率的元素。

隱藏的“中介”和填充層

很多筆記本在CPU、GPU、顯存和供電模塊等芯片的表面都覆蓋有一層銅質(zhì)的散熱片（圖2），作為芯片與熱管之間的“中介”，它的首要任務(wù)就是將熱量迅速?gòu)男酒w內(nèi)“抽出”，還起到了增加接觸面積和擴(kuò)大散熱面積的功效。

實(shí)際上，在芯片與散熱片、散熱片與熱管之間還存在著一層作為填充物的導(dǎo)熱硅脂，真正“講究”的散熱設(shè)計(jì)，還應(yīng)該對(duì)散熱片和熱管的表面進(jìn)行精細(xì)的打磨——銅質(zhì)的散熱片和熱管表面普遍非常粗糙，在微觀(guān)上會(huì)影響它與導(dǎo)熱硅脂的充分接觸。但在使用CNC等工藝對(duì)金屬表面進(jìn)行打磨和拋光后，則可以最大化它們與導(dǎo)熱硅脂的接觸面積，這樣才能以100%的效率實(shí)現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)。

至此，在“CPU/GPU→導(dǎo)熱硅脂→散熱片→熱管”這個(gè)過(guò)程中，筆記本的散熱之旅已經(jīng)進(jìn)行到了一半，接下來(lái)就是如何將熱量“消滅”于機(jī)身之外。

來(lái)自熱管的任務(wù)

熱管是由純銅打造的一段中空的金屬管道，與CPU/GPU芯片接觸的部分為“蒸發(fā)端”，與散熱鰭片接觸的部分則為“冷凝端”（圖3）。

熱管內(nèi)填充有冷凝液（通常是純水），其工作原理是芯片表面的高溫會(huì)將熱管蒸發(fā)端部分的液體轉(zhuǎn)化為蒸汽（真空狀態(tài)下沸點(diǎn)很低），并沿著管腔移動(dòng)到熱管的尾部（冷凝端）。由于這個(gè)區(qū)域溫度相對(duì)較低，所以熱蒸汽很快就會(huì)被還原為液體，并通過(guò)毛細(xì)作用沿著熱管內(nèi)壁流回原始位置，周而復(fù)始完成熱量的傳遞。

與臺(tái)式機(jī)領(lǐng)域的處理器和顯卡所用的圓柱形熱管不同，筆記本內(nèi)部空間極為有限，必須先將熱管的管芯結(jié)構(gòu)從圓柱形壓扁后才能塞進(jìn)去（圖4），而不均勻或過(guò)度的扁平化會(huì)阻礙管芯內(nèi)液體的轉(zhuǎn)移，過(guò)度的彎曲也會(huì)影響導(dǎo)流效果。

散熱鰭片的功效

對(duì)筆記本的散熱模塊設(shè)計(jì)而言，熱管的直徑越粗，數(shù)量越多，導(dǎo)熱效率自然也就越高。但是，想在最短的時(shí)間內(nèi)將熱管冷凝段的熱蒸汽還原為液體，對(duì)搭配的散熱鰭片也提出了更高的要求。

散熱鰭片在電子工程設(shè)計(jì)的領(lǐng)域中被歸類(lèi)為“被動(dòng)性散熱元件”（圖5），它的材質(zhì)以鋁和銅為主，工作原理是將從熱管傳遞來(lái)的熱量以對(duì)流的形式散發(fā)掉，散熱效率取決于表面積的大小。由于當(dāng)前連游戲本都開(kāi)始了“瘦身競(jìng)賽”，這就導(dǎo)致散熱鰭片不能再通過(guò)厚度增加表面積，只能依靠增加散熱鰭片模組的長(zhǎng)度或數(shù)量、增加散熱鰭片扇葉的密度加以改善了。

需要注意的是，除了少數(shù)采用無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)、追求極致輕薄的筆記本以外，散熱鰭片是不能獨(dú)立存在的，一組散熱鰭片就必定對(duì)應(yīng)一個(gè)散熱風(fēng)扇和對(duì)應(yīng)的散熱出風(fēng)口（圖6）。原因很簡(jiǎn)單，對(duì)搭載15W或更高TDP處理器的筆記本而言，散熱鰭片根本無(wú)法滿(mǎn)足芯片內(nèi)散發(fā)出來(lái)的熱量，必須借由風(fēng)扇通過(guò)從外部吸入的冷空氣來(lái)驅(qū)走這些熱量！

至此，終于輪到散熱循環(huán)中最關(guān)鍵的散熱風(fēng)扇登場(chǎng)了。

深度剖析散熱風(fēng)扇

在筆記本散熱模塊的三要素中，散熱風(fēng)扇在很大程度上可以彌補(bǔ)熱管和散熱鰭片自身導(dǎo)熱和散熱效率的不足，而這也就是為什么硬件配置相同，散熱風(fēng)扇、熱管和散熱鰭片數(shù)量設(shè)計(jì)看似一樣的筆記本之間，散熱性能卻存在極大差異的根本原因。

確保風(fēng)道的通順

臺(tái)式機(jī)處理器專(zhuān)用的散熱風(fēng)扇多為軸流結(jié)構(gòu)（圖7），我們可以將其理解為縮小的電風(fēng)扇，以垂直方向推動(dòng)空氣，從而加速位于其底部散熱片的熱量流失。筆記本內(nèi)部空間有限，風(fēng)扇和散熱鰭片不可能再垂直排列，只能按照水平方向擺放，所以這就需要風(fēng)扇朝著側(cè)面的指定方向吹風(fēng)。

因此，筆記本專(zhuān)用的散熱風(fēng)扇都以渦輪結(jié)構(gòu)為主，扇葉與旋轉(zhuǎn)面垂直呈環(huán)形排列，在工作過(guò)程中空氣由軸向進(jìn)入環(huán)形扇葉所包圍的空間，隨后被扇葉旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的離心效應(yīng)橫向甩出，在扇葉外圍形成一道漩渦狀散射氣流，受流道的導(dǎo)流作用從風(fēng)柵口切向吹出（圖8）。

換句話(huà)說(shuō)，臺(tái)式機(jī)常用的軸流風(fēng)扇好像“霰彈槍”，它的散熱區(qū)域呈面向分布;筆記本專(zhuān)用的渦輪風(fēng)扇好似“狙擊槍”，它的散熱區(qū)域以點(diǎn)為主，需要將垂直方向收集的冷空氣匯聚到面向散熱鰭片方向的一個(gè)點(diǎn)上，想要發(fā)揮100%的效率還需要避免風(fēng)量的無(wú)謂損失。因此，拆開(kāi)筆記本，你會(huì)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)筆記本的風(fēng)扇和散熱鰭片之間，都貼有一片或幾片黑色的醋酸布膠帶堵住縫隙防止“漏風(fēng)”（圖9），我們每次拆機(jī)除塵清灰后一定要記得重新將醋酸布膠帶貼回去，否則會(huì)影響風(fēng)道吹風(fēng)的效率（圖10）。

需要注意的是，現(xiàn)在很多輕薄本為了追求纖薄設(shè)計(jì)都采用了“下沉式”轉(zhuǎn)軸，如果散熱出風(fēng)口位于機(jī)身后部，在掀開(kāi)屏幕后B面底部必然會(huì)擋住一部分出風(fēng)口（圖11），從而損失一部分散熱效率。想避免這個(gè)尷尬，要么采用出風(fēng)口側(cè)置的設(shè)計(jì)，要么就改用立式轉(zhuǎn)軸，或是在“下沉式”轉(zhuǎn)軸的基礎(chǔ)上，將屏幕B面底部“挖”出一個(gè)凹槽（圖12）。

此外，散熱風(fēng)扇普遍是依靠位于筆記本內(nèi)部的散熱孔“吸風(fēng)”再吹向散熱鰭片，保證這個(gè)“進(jìn)風(fēng)道”的順暢，也能提升一定的散熱效率。

有些筆記本在底蓋對(duì)應(yīng)散熱孔的位置并沒(méi)有貼防塵網(wǎng)，用容易進(jìn)灰的隱患換來(lái)了更大的進(jìn)風(fēng)量;有些輕薄本采用了獨(dú)特的“翹臀”設(shè)計(jì)，打開(kāi)屏幕后轉(zhuǎn)軸可以將鍵盤(pán)向上撐起一定的角度（圖13），從而確保筆記本底部空氣的流通;當(dāng)筆記本放置于靠近墻壁或工位隔斷附近，后置出風(fēng)口排出的熱浪會(huì)反彈回筆記本的底部，如果被風(fēng)扇吸入這些反彈回來(lái)的熱風(fēng)勢(shì)必會(huì)影響散熱，因此很多筆記本會(huì)通過(guò)長(zhǎng)條形的腳墊阻斷D面散熱孔和后置出風(fēng)口的“接觸”（圖14），類(lèi)似的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)都會(huì)對(duì)筆記本實(shí)際的散熱起到一定的增益效果。

風(fēng)扇的尺寸和工作電壓

對(duì)散熱風(fēng)扇而言，尺寸越大，在相同轉(zhuǎn)速的前提下風(fēng)量也就越大;工作電壓越高，就能運(yùn)行在更高的轉(zhuǎn)速上，從而形成更大的風(fēng)量。很多輕薄本和游戲本雖然配備了2個(gè)散熱風(fēng)扇，但卻是一大一?。▓D15），而且規(guī)格也并不統(tǒng)一。筆記本風(fēng)扇的工作電壓普遍都是5V，少數(shù)高端游戲本則會(huì)配備12V電壓的風(fēng)扇，對(duì)應(yīng)“狂暴模式”下的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，但大電壓帶來(lái)大風(fēng)量的同時(shí)，噪音問(wèn)題也會(huì)愈加凸顯，僅適合帶著耳機(jī)玩游戲的使用場(chǎng)景。

仿生的扇葉和材質(zhì)之別

當(dāng)筆記本散熱風(fēng)扇的尺寸和工作電壓一定時(shí)，其風(fēng)量、噪音和散熱效率就將由葉片數(shù)量、材質(zhì)和仿生設(shè)計(jì)決定了。

很多輕薄本風(fēng)扇的葉片數(shù)量多在50片～60片之間，游戲本風(fēng)扇的葉片數(shù)量則會(huì)更多一些，其中最具代表性的就是華碩ROG冰刀系列。在冰刀1時(shí)，其內(nèi)置風(fēng)扇葉片為71片，而ROG冰刀3的扇葉則提升到了83片，最薄處更是只有0.2mm。問(wèn)題來(lái)了，筆記本風(fēng)扇的葉片是不是越多越好？

答案是，風(fēng)扇葉片的數(shù)量存在一個(gè)臨界點(diǎn)，必須在葉片數(shù)量和它們的間距之間取得平衡，在太小的空間中塞入太多的葉片意味著沒(méi)有足夠的空氣被推出。為了找到這個(gè)平衡點(diǎn)，OEM廠(chǎng)商往往會(huì)通過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的仿真軟件對(duì)氣流變化進(jìn)行評(píng)估（圖16）。

在噪音方面，就需要“仿生學(xué)設(shè)計(jì)”登場(chǎng)了。ThinkPad高端機(jī)型主打的“鷹翼風(fēng)扇”，宏暮掠奪者游戲本力推的“刀鋒速冷風(fēng)扇”都參考了貓頭鷹翅膀特有的羽毛排布，每片扇葉都不是一個(gè)平面，而是凹凸不平的鋸齒狀（圖17），在厚度不足5mm的超薄空間內(nèi)也能提供較大的風(fēng)量，全速運(yùn)行時(shí)的噪音也得到了很好的控制。

此外，風(fēng)扇內(nèi)部葉片的材質(zhì)幾乎都是塑料，如果換成金屬材質(zhì)，在相同電壓和轉(zhuǎn)速下的風(fēng)量會(huì)更大。以宏暮掠奪者游戲本為代表的第四代3D刀鋒速冷金屬風(fēng)扇為例，官方就表示其風(fēng)通量較同尺寸塑料風(fēng)扇提升45%。不過(guò)，金屬扇葉風(fēng)扇雖然好，但它的組裝難度和成本更高，一旦因組裝期間失誤或平時(shí)掉進(jìn)雜物導(dǎo)致扇葉變形，反而會(huì)影響散熱效果。因此，更多的OEM廠(chǎng)商才更青睞塑料材質(zhì)葉片的風(fēng)扇，讓每一片扇葉的變形度、形狀都在控制范圍內(nèi)。

論除塵的必要性

由于筆記本散熱模塊的密閉性，長(zhǎng)時(shí)間使用注定面臨堆積灰塵的問(wèn)題。因此，定期給風(fēng)扇除塵，在散熱片和芯片之間重新涂抹硅脂是必需的。就風(fēng)扇的防塵能力上，華碩應(yīng)該是最有心得的。在很多華碩新款游戲本中，都引入了“ANTI-DUST”概念的風(fēng)扇，當(dāng)有灰塵進(jìn)入風(fēng)扇腔體內(nèi)，可以順著預(yù)設(shè)的除塵通道將灰塵顆粒排出到風(fēng)扇之外，長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)堵住散熱鰭片（圖侶）。

小結(jié)

總之，就是這些細(xì)節(jié)影響著筆記本的散熱能力，也同時(shí)影響著筆記本性能的發(fā)揮。最后還需提醒大家的是，購(gòu)買(mǎi)筆記本，特別是游戲本，電源適配器的功率也非常重要，很多配GTX1050Ti的游戲本只配120W功率的電源適配器，根本“喂不飽”i7+GPU的滿(mǎn)負(fù)載運(yùn)行所需的功率。一般來(lái)說(shuō)，輕薄本需要至少65W功率的適配器才夠用，而GTX1650游戲本需要150W，GTX1660Ti或更高檔次獨(dú)顯的游戲本就需要180W甚至200W以上才可以。