圖1：PS 5外觀圖

PS5- 這款日本索尼公司2020年10月上市的遊戲機，是它引領着我走入了如今的熱設計領域，吸引我的并不是身為遊戲愛好者，而是這款産品中第一次聽說的“液态金屬”。

跟钣金打交道，金屬料件的SECC，SGCC，SUS都是耳熟能詳，可是“液态金屬”還是頭一遭，好奇心驅使，耐心的看完了整個PS5的拆解，老高的心中對GPU和液态金屬的樣貌也有了一個基礎認識。

圖2：PS 5拆解圖之PCBA

從拆解視頻中可以直觀的看到，PS5所用的GPU核心die是直接裸露在外的，從散熱的角度，這樣可以保證熱量更加有效的傳輸到散熱器中，提高熱能的轉換效率。

而塗抹在核心die上面的就是液态金屬，流動性可見，似水一般。

據了解，液态金屬在常溫常壓下呈液體狀态，可流動，具有較高的熱導率，但同時也有導電性，這可能也是為什麼核心die周邊可以看到泡棉類防護材料的原因，據說索尼公司為驗證此密封效果耗時2年。

相比較任天堂Wii這類遊戲機，PS5的尺寸可以用“巨型”來形容，而仔細查看其散熱器及風扇，也就不奇怪為何如此之大了。搭載350KW功率的電源，想要降低随之而來的熱量以保護CPU的正常運行，這應該也是設計所需。

圖3：PS 5拆解圖之熱管散熱器模組

圖4: 350W電源搭載28W的12047風扇

除了PS5的裸die CPU，好奇的小夥伴肯定要說怎麼我們平時看到的CPU都是有一層銀灰色蓋闆？

圖5: 銀灰色金屬頂蓋的英特爾 AMD之CPU

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原來，CPU在業界本身就有帶蓋和不帶蓋之分，金屬頂蓋是為了保護CPU的核心die不被壓壞，比較多見于台式機及其它搭配不同散熱器的電子産品，為了保證散熱器與CPU上蓋之間的良好接觸，通常都會有很大的壓力作用于此，如沒有這層金屬頂蓋，CPU的核心是有可能會被壓壞的。

圖6：帶金屬頂蓋CPU 塔式散熱器

繼續深究CPU，無論是知乎，還是B站，你都會發現很多有趣的名詞，比如“開蓋” “翻車”？

開蓋，顧名思義，就是打開蓋子，那這個蓋子其實就是CPU的金屬頂蓋。而之所以會有這般神操作，主要是因為核心die與金屬頂蓋之間是有間隙的，如果僅僅是空氣，熱阻會比較大，由此會降低CPU的工作效能。而開蓋操作的動機主要就是此處填充這個空氣間隙的導熱介質是矽脂，導熱率不僅比較低，而且矽脂在長期運用下，忽冷忽熱的溫差變化還會慢慢變幹變硬，影響CPU的運用壽命，而用戶為了完美的提升使用感受，就會“铤而走險”的進行開蓋操作，以更換導熱介質“矽脂”為“液态金屬”。

翻車，其實就是開蓋後更換原來的導熱介質矽脂為液金，相對于矽脂，液态金屬的導熱系數雖然很高，但如上所述，有導電的風險，更換液金的同時，需要同步做好防護，如果防護不到位，就會造成電腦的短路，甚至挂機，也就是翻車。

圖7：金屬頂蓋CPU結構簡化圖

除了矽脂CPU，還有一種叫釺焊CPU。

如前所述，CPU的核心die與金屬頂蓋之間是有一層空隙的，填充導熱介質為矽脂的稱之為矽脂U，那如果導熱介質更換為釺焊，那就是釺焊CPU。

什麼是釺焊？

釺焊實際上是一種工藝，是指低于焊件熔點的釺料和焊件同時加熱到釺料熔化溫度後，利用液态釺料填充固态工件的縫隙使金屬連接的焊接方法。據了解，釺焊U采用的是铟作為核心與頂蓋之間的填充物，然而，并不是單純的铟加熱到一定的溫度就可以直接進行焊接的，實際情況要複雜得多。

首先，作為CPU金屬頂蓋的核心材質實則是銅，但銅會在空氣中發生氧化反應，所以，為了可靠性要求，銅蓋表面有做了表面處理，鍍了一層鎳；

其次，鎳是一種無法跟铟直接結合的材料，所以為了保證與铟的完好結合，中間還得添加一層金，沒錯，就是黃金層；

然後，核心die的材質為矽，铟與矽的長期接觸後會侵入到CPU内部，進而損壞CPU的功能，于是，核心die的矽層上方還設置了兩層防護，分别是钛層與鎳釩合金層

最後，為了讓铟融化後能均勻得鋪開，在铟和钛之間又添加了黃金層。

于是，你得到了一個如下圖所示的釺焊多層夾心闆 ：

圖8：CPU 釺焊層示意圖

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接下來将工件升溫到各焊料層融解形成铟鎳金合金并滲入焊件表面縫隙，等溫度降下來焊料凝固後焊接就完成了。

釺焊工藝形成的焊料的導熱系數約為80W/mK，而普通矽脂的導熱系數一般在6W/mK内，相較而言，在TIM1這塊的導熱效率釺焊必然會高出很多，隻是各種貴金屬的加入，釺焊的成本想必也是非常高。這也許也是英特爾為何在2代i7釺焊後，接下來的産品大都是矽脂U的原因。

寫到這裡，希望各位小夥伴跟我一樣，對液金/CPU都有了一個新的認識，人生就是在這樣的路上不斷得成長，共勉！！關注我，我是導熱材料專家，氪星紀元-老高。

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