晨怡热管 >> 节能技术 >> 电脑热管 >> 热管工艺巅峰

热管工艺巅峰

晨怡热管 2011-12-7 3:09:48
热管主导的散热器时代

摩尔定律主导硅芯片晶体管数量持续高速增长的同时,也决定了芯片功耗会不断提升,随着更高功耗的CPU与GPU不断出现,散热器成为电脑中必不可少的重要组成,它随着CPU的发展不断进化。散热器的发展历程虽然不如CPU那样轰轰烈烈,但散热器千变万化的金属艺术更值得玩味,原因很简单,如果说CPU是越变越聪明,散热器则是越变越漂亮,才女与美女比起来,后者显然更撩人心弦。


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评

 

 

 

 

 

 

 

  最初的散热器产品多是铝积压工艺,这些卧式散热器因为兼容性很难扩充规模,面对Pentium 4一路飙升的频率已经力不从心。从2002年开始,塔式散热器渐渐取而代之,直到现在一统天下。如果说积压工艺代表了散热器的过去,液冷与半导体制冷代表了散热器的未来,目前我们所处的毫无疑问是热管散热器的巅峰时代。

 

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
热管技术催化了无数经典产品

  热管的兴起对塔式散热器成为主流起到了决定性作用,它催化了无数经典热管散热器诞生,历代经典热管散热器代表了各大厂商对散热设计的理解,它们从不同角度诠释了热管使用的理想状态,所以今天我们把它们作为热管工艺的教材。

  世界上公认的经典散热器产品并不多,其中大部分从未在国内市场出现,这些经典散热器不仅仅有强大的视觉冲击,它们为业界解释什么叫做高端,启发我们重新思考散热器的设计理念。


第2页:热管工作原理及五大焦点话题

● 热管工作原理

  热管因为优秀的热传导能力最早被应用于军工及航天领域,它其实并不是最出色的散热材质,但它比铜铝金属能够更有效地传导热量,并且生产成本越来越低廉。低价高效是热管被广泛采用的原因之一,另一个原因是它配合塔式散热器能把鳍片架高,从而在不影响兼容性的前提下扩展庞大的鳍片规模,这一点是卧式散热器所做不到的。塔式架构与热管的结合把风冷散热器推向新的境界,诞生了一些我们耳熟能详的名字:利民U120、九州风神冰刃、超频三南海。


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
热管工作原理

  热管内部都是如下图的毛细结构,内部抽成真空,灌装的液体通常是纯水。热管的工作原理很简单,液体在真空状态下沸点极低,吸收CPU散发的热量后就会蒸发,水蒸气携带热量流向较冷的一端,也就是风扇吹风的一端,在那里冷凝后通过毛细结构快速回流到底部,然后从底部重复新一轮循环。热管能够取代金属作为导热介质的最大原因在于,上述一套热循环过程是非常非常快的,理论上有纯铜数十倍的速度。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
热管内部材质

  从热管工作原理可以看出,热管的效率取决于两端的温差,CPU与散热器顶部鳍片的温差越大,热管内部液体蒸发冷凝的效率就越高,这就是为什么我们一直在强调机箱散热的重要性。在一个良好散热的机箱里,蒸发端的鳍片效率与热管工作效率均能达到最高值,散热器可以发挥出强大的性能。

 

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评 热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
沟槽与烧结热管对比

  热管的工作原理都是一样的,在内部结构方面分为丝网结构、纤维结构、沟槽结构,烧结式结构,目前几乎所有散热器使用的热管都是最具效率的烧结式,所以这方面我们并不打算做过多的介绍。真正影响到热管效率的是下面一些因素,我们把这些因素归纳为以下五大问题,每一个问题拿两款高端散热器分析对比,以便大家最直观地了解到各种散热设计的优劣。

● 热管五大焦点话题

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评 热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
L型还是U型更有效率?

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评 热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
热管数量对性能有多大影响?

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评 热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
6mm与8mm热管有多大性能差距?

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评 热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
穿Fin工艺与焊接工艺孰优孰劣?

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评 热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
那种热管排布方式更合理?


第3页:塔式PK卧式 利民U120E&猫头鹰

● Thermalright True Black 120

  U型热管的原理是把中间当做蒸发区,把热管两端当做冷凝区,这样就达成了两根热管的效果,使用在塔式散热器上自然会事倍功半,但如果是卧式散热器就无法使用U型热管,具体原因我们用下面的猫头鹰NH-C12P来解释。

  利民True Black 120是教科书一样的散热器,之所以说是教科书,是因为它的设计架构完整合理,但缺乏新意。利民显然没有打算把True Black 120打造成新的旗舰,黑化和6热管带来的视觉冲击强过效能提升,旧的鳍片规模注定了它不变的悲惨命运——在狂堆规模的时代一次次被“大老粗”虐。


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
利民True Black 120

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
U型热管的布局

  经典之所以被称为经典,是因为它还没有被超越。利民True Black 120的6热管使它在动辄5*8mm的时代不至于沦落为“非主流”,而鳍片的折弯处理与排布间距仍是引以为傲的资本,它在全转速区间下都有良好的表现,与很多伪高端靠高转速才能勉强登堂入室是截然不同的境界。至于底部工艺……这个尴尬到需要拿Intel狐假虎威的问题,本文就不做太多的讨论,其实拿AMD的一句话下定论是比较恰当的:解决一个问题的前提是承认你有一个问题。

● Noctua NH-C12P

  猫头鹰是奥地利一家散热器厂商,作为日耳曼民族的分支,奥地利这个国家继承了严谨细致的社会文化,从猫头鹰的风扇产品上就可以看出这种优秀文化的气息。猫头鹰风扇采用SSO轴承,不但加入了传统的磁悬浮设计,其轴承背后还镶嵌有磁铁,用以达到完美的动平衡,传统的磁悬浮风扇难望其背。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
猫头鹰NH-C12P

 

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
单侧六热管

  猫头鹰的风扇是很YY的东西,但散热器就差点火候了。众所周知,热管弯曲会导致热传导效率的降低,一般卧式散热器都只有2个弯折,出现在热管从散热器底部引向鳍片阵列时。而猫头鹰的热管可不止打了2个弯折,三拐弯的6*6mm的L型热管辅以猫头鹰的低转速静音风扇,是难以带动上方庞大热排有效工作的。

  猫头鹰NH-C12P第二个弯折其实是必须的,因为NH-C12P的设计理念是通过长热管把热排尽量架高,以获得理想的散热表面积,但如果不做任何处理地使长长的热管凸在外面,必然会导致严重的兼容问题,卧式散热器不能使用U型热管设计的道理就在于此。面对越来越庞大的主板散热器片,散热器厂商是把兼容性放在第一位考虑的,高效的U型热管与卧式散热器无缘。

  U型热管的排布方式显然更符合CPU对热传导性能的需求,塔式散热器可以被热管毫无顾虑地架高,堆叠出令人惊讶的散热面积,辅以U型热管双倍的热管效果,并且还能把热量吹出箱外,自然成为当前的主流设计方案。


第4页:几根热管够用? Scythe大蛇&Andy

● Scythe Orochi

  散热器领域的最高荣誉不是被其他厂商跟风模仿,而是被仰望,在一片可望而不可及的哀叹中成为世界上独一无二的存在。日本的Scythe配得我们这样说:少了镰刀,散热器领域的一角就黯然失色。因为少了Scythe,散热器就缺失了传承静音血统的忍者系与挑战利民的无极系,更不可能有自然对流的巅峰之作Orochi大蛇存在。


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
日本Scythe orochi散热器

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
前所未有的十热管双蒸发端

  Scythe的Orochi散热器前所未有地使用了十根热管,布局为上下层各五根。离CPU最近,吸热效果最强的下层热管对应散热效果较强的顶部鳍片阵列;负担较轻的上层五根热管对应较近的鳍片阵列。这样的布局是为了平衡整个鳍片阵列的热量,同时让每根热管的负担尽量均衡。均衡的热管效率、平衡的鳍片受热、宽大的鳍片间距造就出这样一款堆料但堆得不失水准的散热产品。在Orochi面前,国内散热器厂商显得太徒劳可悲,因为被Orochi剥夺堆料的优势之后,他们只剩下永远无法超越的事实。

● Scythe Andy Samurai Master

  Scythe Andy Samurai Master是一款很奇怪的产品,它与Scythe的传统设计大相径庭,无论是鳍片排布还是热管设计,在它身上都看不到Scythe的影子。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
Scythe Andy Samurai Master

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
六热管设计

  抛开3片一簇的鳍片规格,Andy看起来活像Orochi去掉一半鳍片与热管的样子,所以我们拿它来说明:热管需要对应规模的鳍片才能有效工作,热管数量与鳍片规模应该有合理的配比,理想的状态是每根热管负担均衡,单纯地堆热管是最没水平的做法。


第5页:热管粗细之争 Tt SpinQ&利民IFX-14

● Thermalright IFX-14

  一群人今天大骂U120的散热器底座不可原谅是垃圾,同样的一群人明天叫嚣U120是风冷之王但已经被某神作超越,当然这时散热器底座问题已经被自动无视了。利民其实并不在意U120在现实或意淫中被超越,因为它辉煌的时代已经过去,利民的旗舰早已换位IFX-14,不过这款散热器成为风冷之王估计还需要很久很久,因为有一个条件太难具备:有接近或打平它性能的国产散热器样品出现。


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
Thermalright IFX-14

 

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
IFX 14使用了8mm直径的热管

  关于热管直径的理论数据是:6mm直径的热管可以负担15W左右功耗,8mm直径热管可以负担25W左右功耗,可见8mm直径热管在热传导方面有足够的优势,但这是充足鳍片搭配下的理想效能。我们可以把热管与鳍片对整体散热性能的影响用木桶原理来解释,热管与鳍片应该是完美匹配的,任何一方出现短板都会劣化散热器的整体性能。

  4根8mm U型热管的理论热传导性能是4×2×25W=200W,可见热管通常并不会是瓶颈,高端散热器性能突破的关键是控制体积与重量的前提下,把散热表面积尽量扩充。IFX 14 108片散热鳍片的总散热面积达到10000平方厘米以上,双塔架构风扇中置,鳍片在抽风与吹风的双重风力带动下能更有效地工作,这种双塔架构也避免了传统内置风扇引发的高切风噪声。

● Thermaltake SpinQ

  Tt的SpinQ采用6*6mm的热管规格,L型热管经过两次弯折,热传导性能还剩下几成?然而这样一个散热器搭配的是庞大的环形鳍片,我们暂时还不知道具体的散热面积,但散热器瓶颈明显出在热管上面,只是严重性不得而知。抛开乱流不谈,这款产品既没有卧式散热器应有的全面散热特性,也没有塔式散热器应有的高效能。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
Thermaltake SpinQ

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
Thermaltake SpinQ

  对于塔式热管散热器来说,6*6mm或4*8mm的热管规模已经是理性的极限,散热厂商应该把更多的精力应该放在如何扩充散热表面,如何提升资源利用率,而不是拿越来越大、越来越重的高价怪物引起消费者反感。


第6页:布局决定效率 Scythe忍者PK忍者II

● Scythe Ninja

忍者是大概是国内最广为人知的Scythe散热器了,它的设计理念代表着Scythe的核心价值:低转速区间完美的性能/噪音比。著名的Orochi就是以忍者的设计思路扩充规模得来。


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
忍者一代散热器

  忍者使用独特的双层热管设计,6根U型热管等效12热管的效能,CPU散发出的每一分热量均被以最快的速度传递至蒸发端。忍者系最显著的特征是间距特别大的鳍片排布方式,大间距是为了尽可能地利用自然对流,同时在500-800RPM下也会有比较优秀的表现。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
忍者的热管排布

● Scythe Ninja 2

  忍者II完全遵循一代宽松的鳍片间距,同时扩充了一定规模的散热表面积,单单依靠鳍片规模,忍者II就已经超越前作,更何况忍者II还把热管重新排序。

 

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
忍者II散热器

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
忍者II散热器的热管排布

  忍者II的最大改进就是热管排序,6根6mm热管打乱处理,每根热管提供了相同的工作量。CPU散热器的热管排布方式是散热器设计最重要的一环,它决定了热管的效率。


第7页:焊接PK穿FIN Mugen2&猫头鹰U12P

● Noctua NH-U12P

  常见的热管与鳍片的固定工艺分为两种,一种是穿Fin,另一种是焊接。通常我们认为焊接工艺的热阻最低,并且固定牢靠,鳍片不易松散变形。穿Fin工艺的成本较低,理论上接触面的热阻比焊接高一点,其实优秀的穿Fin工艺与焊接工艺相比并不会有明显的性能差距,关键还是要看厂商的工艺水准。


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
猫头鹰NH-U12P散热器

  猫头鹰NH-U12P是一款塔式热管散热器,它采用4*6mm的热管规格,U型热管等效8热管,辅以庞大体积的蒸发端。NH-U12P的鳍片阵列看似分量十足,其实这款散热器的实际重量仅仅770g,在高端散热器中算是标准身材。因为考虑到如何用标配的1300RPM风扇驱动整个热排高效工作,NH-U12P使用了间距较大的鳍片排布,才给人臃肿的印象。对于1300RPM的12cm风扇来说,完全没必要考虑切风声,但是NH-U12P还是认真地把鳍片做了波浪形处理,以谋求极致的静音效果。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
焊接工艺

  焊接工艺的一个明显特征是,热管附近会焊接孔。如上图,每个热管下方都有与热管导通的小圆孔。如果是穿Fin工艺,最上面一张鳍片必然要做加固处理,否则鳍片很容易脱落,例如下面的Scythe Mugen 2。

● Scythe Mugen 2

  Scythe的Mugen 2也就是我们谈论的无极系,如果说忍者系定位于静音,那么无极系就是谋求强大性能的一族。Mugen 2的鳍片阵列分为独立的五个模块,按照Scythe的解释,密集并且独立的鳍片簇更容易被1200RPM的风扇驱动。5*6mm热管的规模则很难定义,传统思维认为,边缘热管的负担会比中间低,而中间热管对应的鳍片恰恰是风扇盲区,所以类似Mugen 2这样平均分配蒸发端的做法比较令人费解。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
Scythe Mugen 2

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
顶部加固处理

 

  Mugen 2这样的穿Fin工艺比较令人赞同,国内消费者之所以一直反感穿Fin,是因为很多厂商对顶部鳍片的处理太粗糙,要么没有合理地加固,要么有1/10左右鳍片使用的其实是热管末梢,根本没有与热管有效接触。


第8页:热管工艺决定成败 卧式将成主流

● Thermalright AXP-140

  塔式热管散热器无非是用热管把蒸发端架高,扩充可观的散热表面积,同时U型热管带来廉价高效的热传导性能,通过12cm风扇把热量排出。这种散热架构发展到今天已经到了巅峰,换一种说法就是很难再有突破。这时卧式散热器伴随新的热管使用方式重新回归。


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
利民AXP-140

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
等效10热管的散热设计

● Scythe Zipang

  卧式散热器的另一大利好消息是机箱的变革,传统38℃风道设计正面临一些新思维的挑战,以乌鸦II为首的次世代风道机箱不断推动变革,电源下置等设计大有成为标准的趋势。当电源下置之后,绝大多数机箱厂商选择在机箱顶部开孔,这种设计大大减轻了机箱风道对散热器的要求,加上利民与Scysis高效的U型热管设计,卧式散热器大有与塔式散热器一搏的资本,14cm风扇垂直吹到整个CPU供电区更是塔式难及的优势。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
Scythe Zipang

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
Scythe Zipang的高效热管设计

  类似利民AXP-140与Scythe Zipang这样的散热器有不输于塔式热管的实力,它们需要的是与之匹配的机箱产品,卧式热管散热器的综合散热性能是沉迷CPU散热的塔式架构所无法做到的,比较符合普通消费者对平台散热的需求。


第9页:塔式热管攻陷低端 80元你买什么?

  塔式散热器之所以流行,并不完全因为高散热性能,而在于它的散热性能是以较为低廉的成本来实现的,这种特性是打造低价高效散热器产品的关键。当百元以下市场出现塔式热管架构,传统的低端卧式散热器还有继续存在的可能么?


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
40元的Intel原装散热器

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
70元的热管卧式散热器

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
80元的塔式热管散热器

  虽然塔式热管散热器要比普通卧式散热器贵出一倍的价格,但它提供的散热性能超越普通卧式不止一丁半点。塔式热管能够使用更强的处理器,并且有对多平台的良好兼容性。最关键的是,塔式热管的风道与主板平行,热风直接吹出机箱,能够避免影响到其他配件的散热,卧式散热器则会使机箱成为暖气房。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
九州风扇冰凌200

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
双热管纯铜底座

  市场中类似九州风神冰凌200这样的散热器已经有3、4款,售价均在百元以内,它们在散热性能与静音效果方面都有压倒性的优势,如此廉价高效的产品放在面前,我们想不出任何理由为了节省2、30元而购买卧式散热器,百元以下低端市场将全面过渡到塔式热管时代。


第10页:从热管解读散热器的未来

● 热管对高端散热器的影响

  一直以来,阻碍卧式散热器普及的两大问题是机箱风道与热管效能。现在机箱风道开始弱化对散热器的依赖,高效的U型热管卧式散热器也变成现实,卧式热管架构的前途一片光明。


热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
卧式散热器的春天来了

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
双倍效率的热管设计

  卧式散热器的垂直吹风能够顺便为主板散热,这种全面的散热能力更贴合消费者的真正需求,所以在高端领域,卧式热管设计会越来越受到重视。

● 热管对中低端散热器的影响

  2009年之前,0-200元价位的散热器市场没有理想的塔式热管产品,各大厂商都在拼命堆叠热管与鳍片,推销高价产品。目前在百元以下价位的低端市场与一百多元的中端市场中,开始涌现出类似九州风扇冰凌系列这样的廉价塔式热管散热器,配得上性价比三个字的产品终于出现。

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
九州风扇冰凌200

热管工艺巅峰十大经典散热器逐一点评
双热管塔式架构

  与高端市场不同,热管在中低端开始帮助塔式驱逐卧式。相同铝材质与热管数量制作出的塔式散热器比卧式有太大的优势,无论是考虑绝对的散热性能还是对周边设备的辅助散热,塔式热管架构都是唯一选择。

  今天我们谈论的五大问题是业界对于热管技术的不同思维,它们共同指向热管对散热器的重要性,是热管技术拓展了散热器在风冷领域的深度,孕育出无数经典的散热器产品,把散热器的风冷性能推向一个又一个巅峰,主导着未来高端的效能提升与低端的效率革新。

责任编辑: banye 参与评论
本站地图|热管配套|企业邮局|产品说明

Copyright © 1996-2010 China Harbin DawnHappy Heat Pipe Technology Co., Ltd.
哈尔滨晨怡热管技术有限公司   电话:0451-82589558 82589508 82589538   传真:0451-82552085 技术支持:13704813968
地址:哈尔滨市南岗区南通大街256号  邮编:150001  电子信箱:heatpipe@yahoo.cn   heat-pipe@hotmail.com heat.pipe@yahoo.com.cn 
本站永久域名:http://china-heatpipe.net     http://heatpipe.net.cn    http://rg.nx8.net     http://nx8.net  
中华人民共和国信息产业部ICP/IP地址信息备案:黑ICP备07500228  哈尔滨市公安局国际联网备案登记:哈公网监备23010002001165

Powered By: KingCMS 3.0 Beta