热管散热和风扇散热,笔记本散热器是风扇吗

　　热管散热和风扇散热,笔记本散热器是风扇吗

　　现在很多童鞋在选购笔记本时，更倾向于以窄边框元素的轻薄产品为主，也就是我们常说的“轻薄本”。这些产品的硬件已经升级到英特尔第八代酷睿处理器，以性能为导向的产品将额外配备MX150级专属显示屏。

　　问题来了。为什么几款配置相近的轻薄本散热效果差距很大？

　　轻薄本认准15W处理器

　　轻薄本方面，英特尔主要的处理器平台有Kaby Lake-Y(七代酷睿M，4.5W TDP，如酷睿M-7Y30)和Kaby Lake-Refresh(八代酷睿，15W TDP，如酷睿i5-8250U)。

　　从性能上看，只有后者才能满足重度办公和娱乐的需求。所以，除非你只是想买一台轻办公的“备用机”，否则请认准15W TDP处理器的产品。

　　问题来了。据说4.5W TDP的Core M不用风扇也能跑。15W TDP的八代酷睿是不是特别“热情”，必须粉丝辅助？

　　首先我们要知道轻薄散热模组的基本结构：风扇+热管(铜)+散热鳍片。下面的内容都是围绕这三个组成部分来讨论的。

　　先从New Surface Pro 谈起

　　微软新款Surface Pro(2017年上市，又名Surface Pro 5)就是一款非常典型的产品。

　　它提供了七代酷睿M(4.5W)、七代酷睿i5和i7(均为15W)处理器可供选择。酷睿M和酷睿i5两个版本都采用了无风扇设计，只有搭载酷睿i7的高配版本配备了额外的散热风扇。

　　从新款Surface Pro的设计上，我们很容易得出结论，酷睿i7的发热量远高于酷睿i5，酷睿i5有机会摆脱风扇，在合理散热结构的优化下稳定运行。

　　根据新Surface Pro的拆解图，这款产品为处理器准备了两根又长又粗的热管，一根是波浪形的，一根是U形的。它们将CPU产生的热量分散到更大的区域，使整个金属后盖充当“散热器”。

　　根据用户的实际反馈，新款Surface Pro的Core i5版本在全速运行时，后盖明显发热但不烫手，分布非常均匀，CPU没有明显的降频现象。

　　可以看出，当热管和散热片(金属后盖)的面积足够大时，就足以“禁”掉风扇，满足酷睿i5处理器的散热要求。

　　但是在轻薄领域，像全新Surface Pro这样完全使用底盖散热的产品非常少见。他们最多是利用金属底盖(或者在塑料底盖里面贴上石墨翅片)“稍微”达到一些辅助散热的效果。

　　为什么轻薄本离不开风扇

　　作为二合一的PC平板形态，New Surface Pro在散热优化上为轻薄本提供了很好的优化思路，但为什么没有类似设计的轻薄本呢？

　　答案很简单。高导热的全金属后盖成本不低。想象一下新Surface Pro的热管向四个方向延伸(避免热量集中在一点)。需要重新设计PCB主板，优化热管的走线，不要因为导热而影响到周围的电子元器件。与其投入这方面的研发，不如沿袭传统，采用风扇+热管+翅片的经典组合。

　　既然用后盖散热不现实，为什么不用面积足够大的翅片代替风扇呢？可惜现在的轻薄本都在想尽一切办法“减肥”。从引入窄边框、采用板载内存颗粒、取消2.5寸硬盘等角度来看，更大的屏幕已经被塞进了更小尺寸的模具里，根本没有多余的空间来放置面积更大的鳍片。

　　现实中，轻薄笔记本的“空间危机”已经非常严重，散热片的面积越来越小，甚至缩小到和热管一样宽，长度只有40mm左右。

　　因此，为了使传导到翅片上的热量尽快在短时间内消散，从而提高其对连续传递热量的吸收率，就需要通过风扇对翅片进行“吹风”。

　　问题又来了。从材料的角度来看，翅片可以是纯铝或纯铜。哪个更好？

　　关于散热片材质的争议从来没有停止过。如果能解决铜热管和翅片之间的热阻，铝散热翅片比铜好，因为前者的热容量比铜大很多，同样的面积能吸收更多的热量。这也是高端台式散热器采用大面积铝翅片的原因，大量热管均匀插在铝翅片的不同位置。

　　但是轻薄笔记本的鳍片面积很小。要提高热管和铝翅片的热阻，热管必须完全包裹(覆盖)铝翅片的一面或多面，这样会增加风阻，影响出风量。所以理论上，对于轻薄的鳍片，纯铜比纯铝更好。利用铜的导热系数大于铝的特性，在不影响风道的情况下，热管与铝之间只需要很小的接触面积就可以完成传热。

　　设计了带铜翅片的散热模块，从颜色上可以识别翅片材料。

　　当然，理论就是理论。现实中因为铜鳍的成本更高，铝鳍的效果也就刚刚好。所以至少在轻薄领域，使用铜鳍的产品很少，小鳍的材质体现了厂商的良心。

　　有关热管你必须知道的事

　　讨论完翅片，接下来就是热管的出现了。热管是一种扁平空心的“金属管”，由纯铜制成，内充冷凝液。它的工作原理是：在真空状态下，冷凝液的沸点很低。当热管的一端受热(蒸发端)时，管内液体会蒸发，蒸汽在轻微的压力差下流向另一端放出热量，凝结成液体(凝结端)。然后液体在毛细力的作用下沿着毛细多孔材料制成的热管内壁流回蒸发端，如此循环不会熄灭。

　　不同的轻薄版热管由数量、形状、方向、长度、厚度等关键词组成。

　　对于轻薄笔记本来说，散热管越多越好。截面积是影响热管导热效率的关键因素。一根12毫米宽的热管的导热效率与两根6毫米宽的热管几乎相同。

　　另外，即使你为轻薄笔记本准备了三根12mm热管，如果不同步增加鳍片面积和风扇功率，对实际散热效果的提升并不明显。换句话说，有足够多的热管(2根轻薄的)是好的，但多了就不经济了(厂商看到这个观点应该很高兴)。

　　对于搭载独立显卡的轻薄笔记本来说，还有一个头疼的问题：热管是否同时贯穿一端的CPU和GPU？

　　还是把鳍两端的CPU和GPU分开？

　　还是分别为CPU和GPU准备一个热管？

　　从理论上讲，CPU和GPU独立热管的设计，可以减少轻薄笔记本在日常待机时的发热；热管通过CPU和GPU的设计，可以提高满负荷时的传热效率，各有千秋。

　　热管和翅片之间最短的直线效果最好。此图来自贴吧用户。

　　至于怎么设计，也要看厂商在主板设计上的技术水平。一般来说，热管应该遵循CPU和GPU尽量靠近风扇和散热片的设计理念，减少热管的长度和弯曲程度，远离SSD、内存等其他热源。

　　风扇是“万能调和剂”

　　在笔记本的散热模块中，风扇可以充当“万能空调”。热管是不是又细又长又弯？鳍面积不够大？这些问题都可以通过粉丝来“调和”。举个例子，如果同时安装两个风扇，说明翅片的面积是2，风量是2。

　　另外，轻薄本为了保持身材，内置风扇的厚度一般只有游戏本的1/3到1/2，有的只有4mm厚。众所周知，风扇叶片越宽，相同转速下的风量越大。

　　为了弥补超薄风扇叶片的缺陷，业内普遍的做法是采用金属叶片、增加叶片数量、增加风扇电机功率等手段增加超薄风扇的风量来帮助翅片散热。

　　还有谁在影响轻薄本的散热

　　除了上面提到的风扇、热管(铜)和翅片，薄出风口的开口位置也很重要。为了尽可能的纤薄，现在的轻薄本大多采用下沉式轴，外围接口布置在机身两侧，出风口只能放在轴内。

　　此时转轴对应的散热孔角度，屏幕下端是否会影响排气，这些细节也会影响轻薄笔记本的实际散热效果。理论上最好的效果是散热孔放在侧面或者后面(避开转轴)。

　　另外，轻薄本通常在对应芯片、风扇、内存、硬盘的D面都有散热孔。这些孔洞是否密集，总面积是否足够大，也会影响冷热空气的交换效率。

　　同时，我们使用笔记本的环境温度对轻薄笔记本的散热也有很大的影响。空调房和没有空调的阳光房温差可能在10摄氏度以上。

　　用轻薄笔记本玩游戏时，经常会意想不到的用书本抬高笔记本背面，增加底部散热孔与桌面的距离。

　　需要注意的是，每一款轻薄本出厂前，厂商都会结合具体配置、定位和对稳定性的预期，为CPU和GPU设置不同门槛的温度墙和功耗墙。有些产品还可以在BIOS或者系统软件中开启风扇转速的自定义调节。这些因素也会影响轻薄本的实际散热性能。

　　小结

　　如何在有限的空间内采用最合理的风扇+热管(铜)+散热片的组合，是一个非常考验技术基础和诚意的重要答案。一些轻薄本虽然跑分很高，但是玩游戏的时候经常卡顿，这往往是因为散热不够，CPU/GPU降频造成的。

　　作为消费者，我们需要做的是合理利用现有的试用、体验、拆机文章等线上资源，分析价格相近、配置感兴趣的产品内部设计，找出实际散热效果最好的那一款，在以后的使用中100%甚至120%释放所有应有的性能。