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矽脂散熱效果對比

生活 更新时间:2024-10-01 12:07:16

本來這是之前講的散熱和減少噪音的文章裡面說過的,不過還是有小呆也半夜不睡瞎BB,其實也是蠻喜歡這種小可愛不斷的BBBB的,恰好能做文章素材,省得每天來選題了。

原文在路由器的CPU上放了一片散熱材料:

矽脂散熱效果對比(數碼産品的散熱你做對了嗎)1

本身也沒把自己當作一個帶貨的UP主,為什麼呢?總覺得那種帶貨UP主滿嘴彩虹屁不體面,所以在發的各種文章的時候如無必要盡量也不會告訴大家iN所用的東西到底是什麼,也就是盡量的避免品牌的露出。

所以就有這樣的回複了:

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其實所謂的基礎常識或者初中物理知識大部分都沒有什麼真正的實際意義,并不能說你知道了所謂的初中物理就能應付一切問題,要不然從牛頓時代往後物理學也就不需要什麼發展了。當然了對于一切都是“理想化條件的”碼農來說則可能是不可思議的事情,畢竟新生代農民工隻需要學會如何從github上搬運代碼,或者會在stackoverflow求大神們回答技術問題就可以完美的蒙騙上層領導和客戶了,其他更深層次的東西是以偷竊和乞讨為生的人很難體會到的。

說回散熱。

要說别的東西吧,iN可能還隻是知道。但散熱這玩意,在做第一份工作和第三份工作的時候都或多或少的會和散熱系統打交道。第一份工作剛畢業,被師傅分到了維護散熱管道的小組,每天就是記錄數據,來分析散熱管道的熱效率。管道内流的是鉀鈉合金。如果有在天津的又知道鉀鈉合金的,估計也能猜到iN當時在什麼單位。

第三份工作是因為有熱管理經驗,就進入了設計電路組,來幫助設計某些電路闆的散熱系統。

所以現在提到數碼産品的散熱問題,覺得還是能說說的。

首先要說的就是,目前很多人都在考慮如何解決電腦台式機CPU和顯卡GPU的散熱問題。但是依舊是對普通玩家來說一句——現在所有的數碼産品産品在散熱問題是都已經做得相當好了,在正常使用範疇内考慮散熱本身就是一個僞命題。

在數碼産品的設計中正規廠商都會參考集成電路的TDP(Thermal Design Power,熱設計功率)制定一套比較合理的散熱方案。如果不制定相對合理的散熱方案,這個産品就很難通過相關的标準化測試,例如我們的國家标準對廠商生産的電腦台式機有标準叫做 GB/T 9813.1,其中就已經規定了台式機電腦産品所需要經過高溫和低溫使用環境測試。你在合法渠道購買到的任何台式機都需要符合《計算機通用規範》第一部分“台式微型計算機”的要求,理論上是不滿足散熱要求的計算機根本無法上市。

但問題是目前很多人都是購買計算機配件自己DIY一台電腦來用。這就導緻了雖然所有的配件都通過了各種規範,但是組合到一起就未必能通過《計算機通用規範》。隻不過組裝計算機是一個人的行為,你做的不規範也沒有監管部門來約束你。

于是就有各種充滿奇思妙想的個人組裝的電腦以及對應的組件了,散熱器其實更多的是在販賣憂慮。并不是電腦中那麼重要的組成部分。

換句話說,其實真的頂着TDP來用電腦,一般人恐怕是掏不起電費的。

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iN自己的台式機,配備2400W的電源,開機在Bios階段,耗電量就已經達到了180多瓦,日常耗電量是900多瓦。

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全功率運行的時候可以達到1800多瓦的耗電量,也就是1小時大約兩度電。這個數據在之前也都做過測試,但即便如此也沒有搞什麼水冷,也僅僅是使用設備标配的散熱器和散熱膏。唯一不同的是機箱是垂直風道的設計,本身就是一個煙囪,電子器件所産生的廢熱會毫不停留地直接排到機箱外面。

2400W的機器尚且若如此,那些800瓦電源的機器發愁散熱問題本身就有點搞笑了。

不過,這些隻是背景信息,咱們現在說散熱的幹貨。

第一,在正常使用中大多數普通配套的散熱器就可以滿足散熱要求。并不存在散熱器不好等等導緻的散熱問題。但是你要注意灰塵的問題,例如這樣的:

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這不是散熱器不行,而是你家太髒了。你身上掉下來渣、末、毛,還有你家衣服上、床單上、窗簾上落下來的各種纖維都會阻塞散熱器的鳍片導緻空氣流通不暢。這時候你換再好的散熱器也救不了你的設備,不如切實地改善一下自己的家庭衛生。

第二、水冷真的有效嗎?在長時間工作下,水冷并不會比傳統的風冷有更大的優勢。隻不過每天用幾個小時的時間,很難讓水冷設備中的水真正達到熱飽和。水還沒有熱飽和其實你就已經關機睡覺去了。在長時間的開機使用狀态下,水冷并不具備絕對的優勢。否則,各大數據中心早就都替換為水冷的解決方案了,數據中心的服務器可是7X24小時開機的。不過水冷有一個偷換概念的優勢。

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就是具備更大面積的散熱器(冷排)它可以把CPU或顯卡産生的熱量導入到冷排上用更多的風散進行散熱。其實到這一步你會發現,最終還是風冷。如果要把這麼大的散熱片和這麼多的風扇直接放在CPU上,其實效果要比水冷來的好得多。隻不過主闆上沒有辦法安排這些額外的散熱設備罷了。

第三,得說下導熱膏什麼的了。這個東西學名叫做“熱界面材料(TIM)”。用途就是将一個組件上的熱量傳遞到另外一個組件上。例如在CPU頂蓋上塗導熱膏然後再壓上CPU的散熱風扇。導熱膏就起到了TIM的作用。所謂的熱界面材料現在有很多種,例如 導熱膏、導熱墊、液體金屬、相變材料等等。

選擇TIM要看重幾個特性:填充率、導熱率、流動性、穩定性。

目前市場上可以買到的大部分TIM基本上穩定性都不錯,幾乎都可以做到幾年不會變化;流動性則各自不同,有的材料根本沒有流動性可言,有的材料流動性又過強,這就得考慮你在選用這些材料的時候你的界面方向了。不是常有用液金散熱的時候由于CPU的散熱面垂直于地面加之散熱器沒有擰緊導緻液金流出來燒毀計算機的事情出現嗎。

然後就是導熱率的問題了,也是前面的小呆也在不停地找存在感的事情。隻要比空氣導熱系數高的材料放就比不放好。通常矽脂導熱率是2.7左右,這個導熱率就完全夠了。

最後是填充率的問題這才是最重要的問題:

我們不可能有完全平整無縫隙的接觸,所以TIM最重要一個特性就是填充率,能不能填滿你的CPU和散熱器之間的縫隙才是重中之重。

比較容易取得的材料中,銀是導熱率最高的金屬。導熱系數達到了420,理論上你在CPU頂蓋和散熱器之間墊銀片或者做一個純銀的散熱器都能取得最好的散熱效果。隻不過銀的硬度太高,無法填充散熱器和CPU之間的細小縫隙,所以從微觀上看銀和CPU與散熱器之間的兩個接觸面都被導熱系數為1的空氣占據了。這就沒有散熱效率了。

當然了,除了銀之外,iN也比較推崇用铟金屬片直接做TIM,這可以說是目前大家能找到的最好的固态TIM了。

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這東西價格極其便宜,而且有一個其他很多金屬不具備的特性——軟。軟到把散熱器稍微緊固一點铟金屬片就可以完全填充散熱器和CPU之間的縫隙。這東西導熱系數是80,和最高性能的液态金屬相當。而且不具有流動性,相當的安全。

至于流動性最好的液态金屬,這其實是镓的合金。

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也就是在手上能化掉的那種金屬。隻不過這個東西一直不被我推薦作為熱界面材料。原因也很簡單,你的散熱器如果是鋁合金的,在安裝的時候不小心磕碰破壞掉了散熱器表面的氧化層,液金中的镓會滲透到鋁合金内部形成新的合金。這時候你的散熱器會一掰就碎。

當然了還有那種無良廠商并不用镓,而是用汞。散熱器如果有破損,就會長白毛了。

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最後說下iN自己用的這片TIM吧,本來是定的铟片,但是廠家現在發不過來貨物。又發現家裡還有點相變片,就直接用的相變片。

這個相變片是霍尼韋爾的7950,導熱率是8.5,熱阻0.04°Ccm²/w,相信不會出現什麼負優化的問題。

第五點,也很重要,就是你的空氣流動性,之前寫過一篇文章,笑稱得拿諾貝爾獎。就是在弱電箱中加了一根煙囪。

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也就是弱電箱右上角的那根紅色線管。裡面就跑了六根光纖,填充率很低。于是熱空氣就由煙囪效應被抽取出去了。

昨天天津這邊的氣溫也達到了41度,看一下弱電箱的溫度變化:

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要知道這種幾乎填滿的小弱電箱内設備的溫度是很難控制的,至于24小時視圖上節奏感極強的溫度起伏其實是房間内的空調系統把溫度限定在25-27度之間自動工作的結果。

電腦系統不僅僅機箱是一個封閉的空間,擺放的位置也有可能被有意或無意的封閉起來。這時候散熱也就成了空談了。

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