前言
面对着日益升高的温度,许多消费者在关注CPU频率的同时也开始留心风扇的选择。无论是DIYER津津乐道的超频,还是游戏玩家趋之若骛的3D游戏,这一切的一切,前提都是一个稳定的系统。在今年的盛夏来临之际,本站特别联合众多主流风扇厂商,组织了这次K7平台的散热风扇横行评测活动,希望能让消费者在选购的时候多一分清醒,还CPU一个凉爽的夏天。
散热原理
CPU被设计在-25-90摄氏度的温度范围下工作的(有些CPU最高只到85摄氏度),我们只需要将CPU的温度维持在50度左右就可以保持系统的稳定。对于目前动辄以GHZ来计算的CPU频率,以散热片为代表的被动散热方式显然很难满足CPU的需要,而使用风扇强迫性的吹走散热片热量的主动散热方式才是当务之急。
风扇通过底座上的扣具紧紧的扣在CPU上,当CPU开始发热,CPU的热量(尤其是CPU核芯)通过紧贴在上面的底座传到散热鳍片,鳍片通过周围和由风扇吹来了的冷空气将热量散去。原理虽然说的简单,但其实散热过程中还有很多问题,下面我们一一讲解。
散热的基本概念
在谈散热器之前,我们先了解几个简单的概念。
热的传递有三种方式,首先是热传导,简单说就是一个热物体接触接触一个冷物体,热量便从热物体流向冷物体。举几个简单的例子,手拿一装有热水的玻璃杯,手会感觉很烫手,这是因为玻璃杯内外表面的温度不一样导致。热传导反映在散热器上就是当CPU发热后,热量(主要是CPU核芯的热量,这一点ATHLON XP尤其明显)通过热传导方式传到散热器底座,所以散热器的底座设计至关重要。有的性能好的散热器采用全铜底座,但价格较高。有的散热器会在铝散热片靠近CPU核芯的地方镶入一个铜住,以解决成本问题。
热传递的第二种方式称作热对流,就是液体或者气体流过热物体的表面将热量带走,热对流又分自然对流和强制对流,自然对流是由于流体温度不均匀引起流体内部密度或压强变化而形成的自然流动。散热器底座将热量传递到鳍片,鳍片和周围空气进行自然对流后,热空气上升,冷空气进来继续进行自然对流,如此循环反复。而强制对流是因受外力作用或与高温物体接触,受迫而流动的,如果仅仅考散热片自然对流为CPU散热显然远远不够,必须靠风扇源源不断的将冷空气吹向散热片,进行强制对流将散热片的热量的带走。
第三种方式是热辐射热的一种传递方式。它不依赖物质的接触而由热源自身的温度作用向外发射能量,这种传热方式叫“热辐射”。它和热的传导、对流不同。它不依靠媒质而把热直接从一个系统传给另一系统。热辐射是以电磁波辐射的形式发射出能量,温度的高低,决定于辐射的强弱。这些概念很玄乎,还是举个简单的例子,点亮一个100瓦的灯泡1小时,我们不需要触摸只需将手放在离灯泡很近的地方,我们就可以感受到灯泡的热量,这就是热辐射。也就是说,散热片在进行对流散热的同时,还在进行热辐射散热。物体表面的特性也决定了它吸收和释放电磁波的速率,一般来说,顏色光亮的(如白色或銀色)物体表面吸收和释放电磁波能量的速率较慢,因为这些物体放射电磁波。深颜色(黑色)的物体表面吸收和释放电磁波能量的速率较快,有趣的是物体释放电磁波的能量越高,其吸收能力也高,反之亦然。这就象太阳能板总是使用使用黑颜色,道理是一样的。在这里笔者还要谈一下阳极处理,这种技术已经被诸如TT等公司运用到散热片上,它的作用是可以防止铝散热片氧化,而且可以借阳极处理的特性改变散热片的颜色。
散热鳍片的材质和厚度对散热效率的影响
这里先告诉大家一个公式:传热量 = 导热系数 X 传热面积 X 传热温差 /厚度
导热系数就是材料传热的特性,数值越高越好,从上面的公式我们可以知道.传热量和导热系数、传热面积成正比(数值越高传热越好),而跟厚度成反比。好了,明白了这个道理我们就可以更全面的认识散热鳍片,我们常常可以看到市场上散热器用铜做鳍片,这是因为铜的导热系数近乎是铝的2倍,而且有些厂商使用特殊的工艺为散热器提供了更多的的鳍片,从而增加传热面积获得更好的散热效率。这里面还有一个重要参数就是导热系数,说白了也就是散热器采用的金属的导热能力,散热器常用铜和铝这两种材质制作散热片。铝材质的优点是成本低、易加工和优良的表面处理性(主要是在散热片表面进行阳极处理,但纯铝很软,需要加入少量其他金属,这样可以极大增加铝的硬度和延展性,但基本不会影响它的导热系数)材质,不过纯铝的散热片已经不能胜任现在高频率的CPU,散热器厂商逐渐引入了铜材质,铜的导热系数几乎是铝的1倍,但铜的密度大,如果采用全铜散热片,散热器的重量会很沉(各种CPU对散热器的重量都有规定,AMD是不可超过300克),而且对于散热器厂商来说成本也是一大问题,所以目前市场上的散热器主要还是采用铜铝结合型的散热片,后文笔者会详细介绍各种工艺的散热片。
导热膏的重要性及正确途法
尽管厂商用尽各种先进工艺将散热器底座进行抛光处理,但如果用显微镜将它放大数倍的话,仍能看见底座上深浅不一的缝隙,而底座又是最先接触CPU的介质,所以只有降低CPU和底座间的热阻,才能有效的提高散热效率。导热膏的功用就在于克服底座金属接触面的微小缝隙,这里就产生一个问题,如何正确的涂抹导热膏将热阻降到最低。很多消费者在安装散热器的时候,只是在CPU核芯涂上导热膏后就将散热器扣上了,而这种安装方法会在导热膏和底座金属缝隙间夹有空气,而空气的导热系数很差,不能完全发挥导热膏的能力。其实这种安装方法忽略了一个很重要的步骤,先将导热膏涂在底座接触CPU核芯的地方,然后按顺时针和逆时针的方向,均匀的将导热膏抹平使导热膏的颗粒可以添满底座金属的缝隙。