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春節(jié)一過，春暖花開的日子就不遠了。你為自家電腦的散熱做好準備了嗎？很多使用電腦的朋友對電腦內(nèi)部并不十分了解，為什么我的電腦會降頻？為什么電腦和火爐一樣？這些，都要從電腦的散熱說起來……（圖1）

熱量是如何產(chǎn)生的？

電腦為什么會發(fā)熱？從本質(zhì)上說，通電后的能量轉(zhuǎn)換造成了這個問題。處理器、內(nèi)存、顯卡、主板的PCH芯片，通電后都會產(chǎn)生熱能，其實這是電流通過芯片內(nèi)部冗長細窄的金屬絲流動，以及在高頻率（其實就是電壓快速變化）的催動下“做功”所產(chǎn)生的“廢熱”，這就是電腦熱量的來源。這其中又以處理器、顯卡最為嚴重，稱之為“重災(zāi)區(qū)”都不為過，因此必須配備散熱器（圖2），也就是我們俗稱的風扇。以處理器來說，一般都會標識一個名為“TDP”的標稱值，用來衡量熱能的“功耗”。

TDP究竟是什么？

TDP其實是一個縮寫，全稱為Thermal Design Power，精確的翻譯應(yīng)為散熱設(shè)計功率（圖3）。它的含義是當芯片達到最大負荷的時候單位為每瓦特（Watt）熱量釋放的指標，是電腦的冷卻系統(tǒng)必須有能力驅(qū)散熱量的最大限度，但不是芯片釋放熱量的功率。

TDP是處理器電流熱效應(yīng)以及處理器工作時產(chǎn)生的單位時間熱量，通常作為電腦主板設(shè)計、筆記本電腦散熱系統(tǒng)設(shè)計的散熱/降耗設(shè)計參考指標。散熱系統(tǒng)需要將TDP作為散熱能力設(shè)計的最低標準，也就是散熱系統(tǒng)至少要能散出TDP數(shù)值所表示的單位時間熱量。

說白了，TDP這個指標本身是指處理器在典型功耗下“可以”散發(fā)的熱量計量，以此來給散熱系統(tǒng)設(shè)計做參考（圖4）。同樣架構(gòu)下，它也直接和功耗緊密相關(guān)，畢竟功耗高了發(fā)熱自然也更大。但是絕對不可以把TDP和功耗劃等號。

功耗又是怎么回事？

功耗（功率）實際上是處理器的重要物理參數(shù)，根據(jù)電路的基本原理，功率（P）=電流（A）×電壓（V）。所以，處理器的功耗（功率）等于流經(jīng)處理器核心的電流值與該處理器上的核心電壓值的乘積（圖5）。處理器的功耗很大程度上是對主板和電源提出的要求，要求主板能夠提供相應(yīng)的電壓和電流。

很久以前，處理器的功耗其實是恒定的，從電腦開機加電的那一刻就穩(wěn)定消耗電能，而且整個工作過程中時沒有什么變化的。不過隨著使用需求的發(fā)展，對處理器的功耗也提出了更苛刻的要求，從而能夠放進筆記本電腦使用更長時間。因此像動態(tài)頻率之類的技術(shù)就應(yīng)運而生了，桌面空載待機的時候，處理器的電壓動態(tài)調(diào)節(jié)，包括倍頻也降低，以最小消耗支撐系統(tǒng)運行（圖6）;復(fù)雜的計算任務(wù)來了，處理器立即調(diào)用資源，相應(yīng)提高了電力消耗，功耗隨之增長。所以很大程度上，你很難對現(xiàn)在處理器的實際功耗給出一個定論，比如它就是X XW 的，這顯然不現(xiàn)實。后來，這個技術(shù)也被采用到臺式機處理器上。

散熱方式排排看

當然，無論設(shè)計方式如何改變，散熱問題始終是必須考慮的事情。目前最主要的散熱方式當然是風冷，除此之外還包括了水冷、半導(dǎo)體制冷、液氮制冷幾種方式。

● 風冷——我最流行！

從熱力學第二定律來看（Second Law ofThermodynamics），熱量傳遞就是一個從高溫區(qū)域到低溫區(qū)域流動的過程，重點是如何創(chuàng)造出低溫區(qū)域，而且可以持續(xù)有效保持低溫區(qū)域，這就是風冷散熱的最根本原理。這種方式最早其實出現(xiàn)在20世紀70年代至80年代。當時超大規(guī)模集成電路的計算機剛剛出現(xiàn)，半導(dǎo)體芯片很難在常溫狀態(tài)下穩(wěn)定維持工作，必須使用輔助的散熱手段來解決這個問題，于是風冷這種主動式散熱方式就被選中了——因為它的成本最低廉、效果也比較出眾（圖7）。

到了1990年代，微型處理器時代來臨，更高密度的硅基半導(dǎo)體芯片越來越復(fù)雜，發(fā)熱問題也更為明顯，處理器風扇的設(shè)計就更為成熟（圖8），從本質(zhì)上講，我們今天的處理器散熱設(shè)備和當年幾乎沒有區(qū)別，原理都是一樣的。

散熱器+風扇這種組合方式，簡單說就是通過導(dǎo)熱材料接觸發(fā)熱源，在有限度的空間里盡可能增大散熱面積，然后通過風扇帶來的氣流進行熱量交換，從而達到對處理器的降溫工作。比如鋁制、銅制的散熱器（圖9）。不過，你知道為什么最終大家見到的多是這兩種材質(zhì)的散熱器嗎？

而從材質(zhì)本身的散熱來講，鋁也好、銅也罷，其實并不是最好的導(dǎo)熱材料。比如導(dǎo)熱最好的其實是金剛石，它的導(dǎo)熱效率是金屬銀的五倍之多。不過金剛石的硬度和成本不可能被應(yīng)用;排名第二的是硅，就是硅脂的主要成分，但是它不易成型（圖10），也無法使用;導(dǎo)熱效果第三的就是金屬銀了，當然，價格和質(zhì)地也是阻礙它被選用的最重要原因;第四名就是我們常見的銅（圖11），導(dǎo)熱效果很好，質(zhì)量略大;第四名則是金屬金，價格和質(zhì)量密度更是難以選用，效費比太低了;排名第六的則是重金屬鈹，不過這種材質(zhì)屬于有毒重金屬，也不可能使用;排名第七的就是我們散熱器中最常見的鋁（圖12）了，無論是成本、導(dǎo)熱效率還是可塑性、重量，鋁都是最為平衡的一種散熱材料。當然，目前有很多散熱器采用銅質(zhì)熱管+銅底，再配以鋁質(zhì)散熱片的形式來進一步增強散熱能力，而不是單一使用某一種金屬材質(zhì)來制作散熱器。

那么，散熱器如何才能在機箱這么狹小的空間盡可能提高散熱效力呢？第一個就是接觸發(fā)熱源的面積，自然是越大越好，但是這不可能超過處理器頂蓋面積。散熱器底部的金屬和處理器頂蓋看似平滑，實際放大鏡下觀察也是坑坑洼洼的，如何讓二者緊密的結(jié)合在一起呢？

這就需要硅脂來“填補”它們之間的縫隙了——貼合越緊密、熱量傳導(dǎo)的效率就越高，也可將導(dǎo)熱性能不佳的空氣擠出去，避免它阻隔導(dǎo)熱（圖13）。

其次，就是如何進一步提高散熱面積，這也是為什么現(xiàn)如今的散熱器鰭片眾多的根本原因，這些“疊”在一起的鰭片（圖14）無論是鋁制還是銅制，其展開后的面積遠比看起來大很多，目的就是增大散熱面積，讓風扇可以將其傳導(dǎo)的熱量迅速帶走。此外，很多散熱器還會增加熱管來加強熱交換效率。簡單說，熱管就是利用蒸發(fā)制冷，使得熱管兩端溫度差很大，使熱量快速傳導(dǎo)——熱管的熱傳導(dǎo)效率其實是超過我們知道的任何一種金屬介質(zhì)的。最后，就是如何在控制住噪音的同時，盡可能讓散熱風扇（圖15）的風量大一些，這樣可以加速熱量的傳導(dǎo)交換，從而達到降溫的目的。

當然，風冷散熱風扇的指標可不僅僅是風量（單位：CFM）這么一個，如何增強風扇的做工效率，也是科技研發(fā)者研究的重點，甚至于，葉片的數(shù)目、傾角、間距、曲率，都是左右其做工效率高低的因素。

1葉片數(shù)目

不知道大家注意到?jīng)]有，一般散熱器風扇的葉片都是奇數(shù)的，比如5片、7片、9片、11片這樣的，而沒有6片、8片、10片這樣的偶數(shù)葉片數(shù)量。這是因為，如果采用的是偶數(shù)葉片，那么它們就會形成對稱狀態(tài)（圖16）?？赡苡腥藭f對稱不好嗎？答案是真的非常不好——因為無法有效掌握平衡，當電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，必然會產(chǎn)生葉片共振的問題，長時間運行會導(dǎo)致葉片斷裂、甚至是電機轉(zhuǎn)子的軸承斷裂。而奇數(shù)葉片就不會有這個問題，所以，散熱器風扇幾乎無一例外都是采用奇數(shù)葉片的設(shè)計。

2葉片間距

剛剛我們也提到，葉片的數(shù)量問題。葉片的數(shù)量多與少，其實也會影響風扇的氣流流動效力（圖17）。首先，它們之間的間距決定著氣流通過是否更為順暢，氣流通過的越順暢，導(dǎo)熱效率會越高;其次，在風扇轉(zhuǎn)動的時候，每一片其實都在與空氣進行摩擦，葉片數(shù)量如果過多，摩擦得也就越多，阻力也就越大，從而影響到轉(zhuǎn)速，噪音也會加大;另一方面，如果葉片數(shù)量過少，每一片葉片的壓力損失也會增加，這樣導(dǎo)致風壓不足，風量自然也跟不上了。

3葉片傾角

為了在極為有限的空間內(nèi)增加風量，葉片的傾角角度也是非常關(guān)鍵的設(shè)計（圖18）。在相同的轉(zhuǎn)速下，葉片的傾角如果太大，葉片兩面的風壓就越大，這容易造成一個后果：產(chǎn)生回流效應(yīng)，熱量的傳遞反而會下降，散熱效果自然也就會差一些。所以，葉片的傾角設(shè)計也至關(guān)重要。

4葉片曲率

散熱風扇的葉片除了數(shù)量、間距、傾角角度之外，還有一個問題就是葉片自身的曲率。在一定的范圍之內(nèi)，如果散熱風扇葉片的曲率太大，在同等轉(zhuǎn)速條件下，氣體的動能會更大，簡單說就是風量與風壓越大，葉片受到的阻力也越大，電機轉(zhuǎn)子的扭矩就會被“浪費”掉一部分，用以抵消。所以，你可以看到一款設(shè)16 計優(yōu)秀的散熱風扇，它的曲率未必是非常彎曲的。

5葉片光滑度

很多人并不關(guān)心，散熱器風扇的葉片光滑與否也能影響散熱效力？答案是肯定的，葉片越光滑越平整，它在轉(zhuǎn)動的過程中與氣體的摩擦就越小、阻力也相應(yīng)變小，帶來的結(jié)果就是效率提高。反之，如果不夠平整，在風扇轉(zhuǎn)動起來的時候，一定會產(chǎn)生紊流，空氣摩擦讓阻力變大，而且會產(chǎn)生更多的噪音，從而影響散熱效果。當然，葉片的光滑與否，最終取決于廠商的模具成型，以及后期的處理工藝。要注意的是，有些葉片上特意設(shè)計的縱向起伏甚至棱線（圖19）是有著特殊功能的，并不能算是“不光滑”

● 水冷——酷炫低溫！

除了散熱器風扇，還有一種水冷散熱裝置（圖20），無論是處理器還是顯卡都有對應(yīng)的產(chǎn)品，甚至會有二合一的產(chǎn)品。相比于風冷，水冷散熱器的散熱效率出奇的高，但是弊端同優(yōu)點一樣明顯。不過本質(zhì)上，水冷散熱器的原理和風冷一樣，都是通過熱量交換實現(xiàn)的，只不過載體不同罷了。

水冷散熱器一共分為兩種，第一種是被動式水冷散熱器，另一種是主動式水冷散熱器。對于被動型水冷散熱器，其原理是冷卻劑在發(fā)熱的處理器一端因熱量汽化，汽化后的蒸汽到散熱器端后冷凝變回液體，如此往復(fù)循環(huán)。不過，這種被動式水冷散熱器對冷卻液的沸點要求非常低，而且對散熱器端要求較高，目前鮮有產(chǎn)品。

而主動式水冷散熱器就是我們大家非常常見的款式了。這種水冷散熱設(shè)備其實依舊需要散熱風扇的輔助。它的原理和被動式散熱器差不多，只是多了風扇加強散熱。同時，這種方式對冷卻液的沸點要求就不像被動式水冷散熱器那么嚴苛了。如果深究它的構(gòu)成，水冷散熱器主要的部件包括了導(dǎo)熱金屬用以接觸處理器、顯卡核心，然通過直流水泵，將耐高溫水管內(nèi)的冷卻液泵到散熱排處進行循環(huán)，實現(xiàn)熱交換（圖21）。

水冷散熱器的優(yōu)點具體來說是溫度波動小，控溫效果非常明顯，處理器、顯卡核心始終保持一個非?！笆孢m”的溫度區(qū)間工作，而且采用直流電機的泵體本身震動很小且噪音比較低。缺點則是，安裝難度較大，部分產(chǎn)品甚至需要定制水管，包括長度、角度等等（圖22），也就是說需要一定的專業(yè)知識;其次，水冷散熱器存在漏液風險，或是安裝問題，或是老化造成，一旦出現(xiàn)問題電腦損壞后的維修非常麻煩;最后就是成本較高，需要不菲的投資才能實現(xiàn)。

● 半導(dǎo)體——冷還是熱？！

除了風冷、水冷的散熱方式之外，其實還有一個降溫效果奇佳的方式—— 半導(dǎo)體制冷（Thermo Electric Cooler）。半導(dǎo)體制冷，利用的其實是熱電效應(yīng)（ Thermoelectric effect）原理。所謂熱電效應(yīng)，就是通過電壓的壓差來讓熱電介質(zhì)的兩面產(chǎn)生溫差。和傳統(tǒng)意義上的散熱裝置相比，半導(dǎo)體制冷的溫差控制甚至可以精確到±0.1℃，而且可以將溫度控制在室溫之下，最重要的是使用壽命非常久——半導(dǎo)體制冷設(shè)備為固體器件，沒有任何機械結(jié)構(gòu)（圖23），壽命超過20萬小時，且失效率很低。也正是因為它沒有任何機械結(jié)構(gòu)，所以它也不產(chǎn)生任何噪音。

具體來說，半導(dǎo)體制冷片通過金屬的導(dǎo)流片構(gòu)成一個回路，當連接電源的時候，一面會開始吸熱，另一端放熱，從而產(chǎn)生溫差。通俗的講就是其中一面會非常冷，另一面則發(fā)熱（圖24），當將冷面與處理器接觸的時候，自然就起到了降溫、控溫的效果。

那么，這么優(yōu)秀的散熱設(shè)備為什么不能大規(guī)模應(yīng)用呢？第一個問題是在于半導(dǎo)體制冷的功耗頗大，對比風冷或是水冷散熱器幾乎可以忽略不計的功耗，半導(dǎo)體制冷的功耗甚至堪比處理器。另外一點，半導(dǎo)體制冷會產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，這可比水冷漏液問題嚴重許多——時至今日，半導(dǎo)體制冷的產(chǎn)品化只是在手機配件中出現(xiàn)（圖25），為手機游戲玩家輔助降溫——畢竟手機產(chǎn)品的外殼具備一定的防水性，半導(dǎo)體制冷的凝露現(xiàn)象不會侵害到手機內(nèi)部。

● 液氮&壓縮機制冷——終極散熱！但是……

那還有沒有更厲害的散熱方式呢？答案是有，第一種就是液氮，這是極限超頻玩家會用到的散熱方式，通過液氮加注，處理器甚至可以以零下的溫度長時間工作（圖26）。但是它需要非常精準的不斷調(diào)整液氮的加入量，因為處理器自身也是由適用的溫度區(qū)間的，如果超過它設(shè)定的下限閾值（例如﹣40℃），處理器會觸發(fā)保護機制，就如同過熱關(guān)機一個道理。

另外就是壓縮機制冷的方式了。說白了，就是一種處理器用的“特制空調(diào)”，效果自然出類拔萃，但是它的成本甚至可以抵得過一臺電腦本身的價格，因此也不具備任何實用性。

總的來說，現(xiàn)階段還是風冷、水冷散熱器更具實用性，價格因素也可以被大眾所接受。

利民（Thermalright）AS120 Plus 刺靈

利民AS120 Plus是一款備受歡迎的CPU散熱器，其散熱效果十分出眾。由于這款散熱器配備了利民TL-C12風扇，很多玩家調(diào)侃買風扇送散熱器。散熱器部分采用四熱管穿FIN工藝設(shè)計，所謂穿FIN就是將導(dǎo)熱熱管穿插在散熱鰭片之中，二者中間沒有任何導(dǎo)熱介質(zhì)，只靠直接接觸來傳導(dǎo)熱量，這非?？季抗に囁?，好在利民是此中好手。

實際使用中，它的最大特點就是靜音，在擁有高達66.17CFM風量的TL-C12風扇上，噪音不過區(qū)區(qū)25.6dB，這實屬難得。如果你對雙風扇版本的AS120 刺靈體積不大感冒，還可以選擇AS120刺靈的單風扇版本，價格還要便宜不少呢！

超頻三（PCCOOLER）東海X6

超頻三東海X6是一款性價比十足的產(chǎn)品，做工精細，但是要注意扣具的安裝，筆者強烈推薦一定要仔細查閱說明書再使用——很多用戶在購買了東海X6后都是用蠻力安裝，實際上它的安裝方式非常精巧，根本不需要蠻力。這款產(chǎn)品的散熱效果肉眼可見，5熱管設(shè)計，同時也配備了雙風扇。有趣的是它的兩個風扇規(guī)格并不相同，風扇1具備調(diào)速功能，而風扇2只能定速運行。噪音方面為18dB-30.8dB之間，如果負載很低的時候你甚至聽不到風扇運行的聲音。

九州風神（DEEPCOOL）玄冰400雙刃

玄冰40 0是九州風神非常熱銷的一個系列產(chǎn)品，玄冰40 0雙刃的散熱效果出眾，同時靜音效果不錯，風扇轉(zhuǎn)速更是只有500RPM-1650RPM±10%的水平，十分難得。它的散熱效果之所以出眾，還要得益于4熱管+56片散熱鰭片的設(shè)計，論工藝，玄冰400雙刃可能不算最好的，但是要說散熱效果，玄冰400雙刃可是非常有競爭力的。

不過需要注意一點，這款散熱器的體積著實不小，它的高度達到了157.5mm，如果你使用小型化的機箱，要特別注意一下散熱器的限定高度，有不少機箱會限定155mm以內(nèi)的散熱器高度，這是必須提前了解的事情。

ID-COOLING四熱管雙扇散熱器SE-40

相比于動輒三四百元價位的產(chǎn)品，ID-COOLING SE-40這款只有百余元價位的產(chǎn)品可是一點也不差。這款產(chǎn)品最大的特色是雙風扇中，第二風扇的厚度只有17mm，可以有效避免與內(nèi)存模組互別的尷尬——部分主板在設(shè)計散熱器安裝位的時候考慮的并不充分，以至于有些個頭較大的散熱器無法順利安裝，IDCOOLINGSE-40就沒有這個問題。

SE-40為4熱管設(shè)計，風量更是達到了驚人的76.16CFM，難怪散熱效果出眾，只不過風扇的噪音略微大了一些，這是用戶要權(quán)衡清楚的事情?？上驳氖?，這款產(chǎn)品可以更換LGA 1700扣具，官方提供了申領(lǐng)方式，用戶可以免費更換，實現(xiàn)平滑升級。

貓頭鷹（NOCTUA）NH-L9i

如果你是迷你電腦的狂熱發(fā)燒友，貓頭鷹NH-L9i是一款絕對無法忽視的產(chǎn)品，它是所有37mm高度散熱器中散熱效果最出色的產(chǎn)品之一，在極限空間內(nèi)37mm的高度已經(jīng)到頂，NHL9i就是這樣一款踩著高度紅線的扛鼎之作。而且別看它的風扇轉(zhuǎn)速達到了2500RPM，但是噪音只有23.6dB，如果你搭配低噪音轉(zhuǎn)接線（Low-Noise Adaptor， LNA），轉(zhuǎn)速還能進一步降低到1800RPM，噪音只有14.8dB！對于ITX迷你電腦的發(fā)燒友，NH-L9i恐怕是最好的選擇之一了。

需要注意，如果你是AMD平臺用戶，在購買NH-L9i的同時還需要額外購入NM-AM4-L9aL9i套件才可以使用。

酷冷至尊（CoolerMaster） 冰神B240 ARGB水冷散熱器

水冷散熱器中，酷冷至尊冰神B240是一款性價比突出的產(chǎn)品，這款產(chǎn)品采用雙腔體水冷頭設(shè)計，它巧妙的地方在于通過增加壓力，制造更告訴的噴射水流，讓冷卻液加快流動以帶走熱量，通過兩個RGB風扇快速將熱量帶走。而且， 酷冷至尊 冰神B240的安裝方式在水冷散熱器產(chǎn)品中算是比較方便的，這種240規(guī)格的散熱器最重要的就是將散熱排安裝固定好即可。