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整体散热的优势 索泰霹雳散热片结构解析
2013-04-18 11:25:26   编辑:sunshine   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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散热能力一直都是显卡性能的一个重要量化指标,对于整机电脑平台来讲,显卡GPU的功耗和发热也已经开始超越CPU,是必须重视的发热源头,因此在显卡的设计中,散热器的设计一直都是重中之重。对于使用芯片制造生产显卡的显卡厂商来讲,技术研发成面的研究成果很大一部分也会体现在显卡散热器部分的设计上。

索泰作为全球实力雄厚的显卡厂商,一直在显卡散热器设计方面有着良好的口碑和成就。从最早的8800GT冰恺士的一体化水冷散热系统在市场上广受好评之后,索泰的良好口碑开始逐渐在显卡界传开。无论是广受好评的至尊版,还是性价为王的毁灭者、雷霆版,索泰显卡一直都在散热方面有着自己独特的绝招。特别是近两年,索泰自主研发的DTC散热系统为显卡市场注入了一股新的血液。

整体散热的优势 索泰霹雳散热片结构解析

这段时间,索泰加紧研发,在中端显卡系列又推出了全新的系列——索泰霹雳版显卡。霹雳版显卡定位于中端,是针对性价比市场的又一发强炮。全新设计的霹雳版显卡,在外观上很像索泰的至尊系列,采用了全新的散热设计,其中重要之一就是全新的散热片设计。

超介质传导,全新高效传导结构

热管散热器的优势在于,能够将芯片的热量快速传递到散热器的整个热交换表面(即散热鳍片)上,避免热量局部堆积,使得热交换表面的利用率得以提升,达到更好的散热效果。

整体散热的优势 索泰霹雳散热片结构解析

显卡常用的热管散热器使用一种“千层糕”式的结构。芯片的热量首先传递至散热器与之直接接触的热接触片上(通常是比热容较高的铜或铝材质),再由热接触片将热量传递到焊接在接触片另一面的热管上,再通过热管的冷凝循环作用将热量传递到鳍片上(热管与鳍片的接触面多采用穿FIN或焊接工艺,焊接工艺效率略高于穿FIN),最后由散热片与环境产生热交换。

在整个热传导过程中,热量要经过热接触片(铜或铝的底座)-锡膏(底座与热管的焊接介质)-热管-锡膏(热管与鳍片的焊接介质)-热交换面(散热片) 层层传递。而由于传递环节不同介质的材质不同,那么在“热吸收”与“热扩散”的过程中不可避免地出现传导瓶颈。实验证实,每增加一个传导环节会损失大约10%的效率,因此,传统热管散热器的结构仍然无法避免热量堆积的问题,很难发挥出热管的最大效能。

整体散热的优势 索泰霹雳散热片结构解析

索泰霹雳系列显卡使用介入式热管散热器,采用全新的散热器结构设计,它简化了热量传导过程的中间环节,通过3000吨的冲压机床两次冲压,将热管直接嵌入散热片,使热管和散热片的物理接触面达到无缝啮合状态,同时底部则采用近年来比较流行的HDT(热管直接接触)工艺,热传递过程为:热管-热交换表面(鳍片),整个过程非常简单高效,相比于传统热管散热器结构而言,热传递效率提高70%以上。

双倍等效热管,更大散热面积

热管在散热器中,属于高效率的“热传导”工具,其作用是将热量快速传递到整个热交换模块上,从而提高热交换模块的效率。对于热管而言,要高效实现热传递,除了热管本身的长度与直径外,有效接触长度也是一个重要的指标。

整体散热的优势 索泰霹雳散热片结构解析

受限于显卡长度、厚度的影响,显卡上的热管散热器通普遍采用U形热管。普通穿FIN或焊接工艺,U形热管只有末端与散热片接触,只占到热管总长度的1/3-1/2不等。而且受U形热管180度弯曲特性的影响,热管末端(冷端)的导热率是整根热管中最低的一段,对于烧结热管而言,弯曲180度后热传导效率下降最高可达50%(沟槽热管弯曲180度后效能只剩不到30%,因此沟槽热管通常不做U形管)。

而索泰霹雳版显卡采用的介入式热管设计,在散热片的上、下两个表面都与热管直接接触,其有效接触长度大于热管总长度的3/4。并且与散热片下表面接触的热管在U形弯之前,此段热管毛细节构没有因弯折而中断,导热效率极高。而实际上70%的冷凝液在这一段都可以完成冷凝回流,从而大大提高了热管的效率。

整体散热的优势 索泰霹雳散热片结构解析

实际测量一下,同样是21cm热管,普通穿FIN或焊接工艺的有效接触长度仅为7.9cm,而索泰介入式热管与散热片的有效接触长度为15.1CM。先不说U形管热前端与末端效率的差距,索泰介入式热管散热器,仅管热有效接触长度就提高了一倍多。

垂直挤压鳍片,更快速传导

如果说热管在整个散热器中的作用是加快“热传导”,那么最终起到“热交换”(即散热)作用的就是散热片。

铝挤工艺在散热器中并不少见。铝挤工艺因为型材利用率高、技术成熟、鳍片厚度大单位热容量高、且不易变形而得到广泛应用。但传统的铝挤工艺也有技术劣势,首先因为金属内部应力的关系,很难提高散热片密度,在散热片尺寸受限的条件下,就限制了散热面积。其次是无法使用热管。

整体散热的优势 索泰霹雳散热片结构解析

而索泰超临界散热器技术率引进德国曼内斯曼4000吨级垂直挤压机组加工散热片,可以最大限度抵消金属内部应力(此类设备常用于车船制造、航空航天、石油、能源、军工等领域),将鳍片密度增加40%以上,过铣床开槽后再两次冲压嵌入热管,完全解决了传统铝挤散热片的先天局限性,而且4倍于普通FIN片的厚度带来的散热片热容量提升也是极为可观的。

整体来说,索泰霹雳系列显卡全新设计的散热片除了拥有上述优点之外,还加入了易除尘技术。相比市面上其他科拆卸的显卡而言,拥有更大的固定面积,以及更为稳定的侧面制程,提升了结构的强度。另外搭配高效的散热模组,必定能把显卡的寿命延长。

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