解读CPU散热器结构与性能

夏天到来，专注DIY的我们开始对CPU散热器“关怀备至”。其实，这个能让CPU“变废为宝”的小小玩意，始终都是众多DIYer们关心的热门话题，尤其是那些超频发烧友。近期AMD X2处理器不断降价，Intel新双核奔腾、单核酷睿赛扬各显神通，这些低端单/双核超频悍将给主流DIY市场留下了太多的想象空间。跃跃欲试的主流玩家希望购买到最匹配的散热器“压榨”CPU性能。 　　纵观市场上的CPU散热器，从低端的纯铝鳍片，到中端的纯铜、铝鳍塞铜式、铝鳍压铸铜式、热管式，再到高端的水冷、油冷、半导体制冷、压缩机制冷、干冰制冷、液氮制冷、液氦制冷等等一应俱全。散热方式从被动散热到主动散热，再到主动制冷，品种五花八门，种类极其繁多。
　　在如此琳琅满目的散热器产品中，如何才能挑选到适合自己的CPU散热器呢？下面我们就从“理论”入手，详细介绍一下各种材质、结构散热器的性能分析。
风冷散热器
　　作为中低端散热器市场的首要选择，风冷散热器在性价比上获得了很好的平衡。材质普通、结构简单的产品几十元即可买到，应付入门级处理器超频没有问题。而要想获得更高性能，风冷散热器一样可以提供材质高档、结构先进的“前卫”型产品。一套完整的风冷散热器应该是由散热片、风扇和扣具三部分组成，下面我们分别进行介绍。
散热片
1． 纯铝散热片
纯铝散热片
　　这种散热片是目前使用率最高的散热片之一，整体采用纯铝制造。铝是地球上含量最高的金属，成本低和热容低是其主要特点。虽然吸慢，但放热快，散热效果跟其结构和做工成正比。散热片数越多、底部抛光越好，散热效果越好。其散热原理非常简单：利用散热器上的散热片来增大与空气的接触面积，再利用风扇来加速空气流动从而带走散热片上的热量。采用纯铝材质的散热片价格低廉，搭配低端CPU使用性价比合理。
2． 纯铜散热片
纯铜散热片
　　顾名思义，纯铜散热片的材质为纯铜。因为铜跟铝相比有个先天的优点：热传导效能为412w/mk，比铝的226w/mk提高了将近1倍，但铜也有个先天的缺点：热容太高了。也就是说这种散热片吸热快但放热慢，热量在铜片中大量聚集，需要配合高转速大尺寸风扇才能满足散热需求。
　　由于铜具有良好的韧性，因此制造上要比铝容易得多。散热片的密度也可以比铝做得更高，散热面积也相应更大，这些都可以弥补其热容高所导致散热慢的不足。但纯铜的成本要比铝高很多，还要搭配更高档次的风扇才能满足散热需求，直接导致纯铜散热器的价格居高不下，目前已经慢慢退出独立散热器的历史舞台。
3． 铝鳍塞铜式散热片
铝鳍塞铜式散热片
　　这种铝鳍塞铜式散热片可以说用最经济实惠的方式解决了铜和铝的矛盾关系——利用铜吸热快的特性来吸取CPU 热量，再利用铝的快速放热性来释放铜块上的热量。嵌铜散热片的制造过程是利用热胀冷缩的原理，将铝制散热片加热到一定的温度后，再把事先准备好的铜块嵌进去，等铝的温度下降后，收缩就把铜块紧紧地包在了一起。这种散热片的优点是价格便宜，基本上几十元钱就能买到，比起动辄上百元的纯铜散热片来说，既经济实惠，而且效果又好。
4． 铝鳍压铸铜式散热片
铝鳍压铸铜式散热片
　　这种散热片乍看外表颇似铝鳍塞铜式散热片，底座上也有一块铜。但不一样的地方是，这种散热片上的铜块并不像嵌铜散热片那样是利用热胀冷缩的原理嵌进去的，而是使用了最先进的压铸技术，可以说是完全的无缝连接，从根本上保证了铜块与铝座之间的热传导性，因此，具有超强的散热性能。当然，由于制造复杂做工精细，一般采用这种工艺制造的散热器价格都要在500元以上。虽然价格比较昂贵，但散热效果极佳，适合超频发烧友选用。



风扇
　　风扇是组成一个完整的散热器中必不可少的一部分，一个再强大的散热片，如果缺少了风扇的配合，那么它的散热效果也将大打折扣。
1． 风扇类型
滚珠轴承风扇
　　目前主流风扇按马达中轴承原理可以分为普通轴承风扇、滚珠轴承风扇和液态轴承风扇三类。普通轴承风扇价格低廉但寿命不长；滚珠轴承风扇转速比普通轴承风扇要提高不少，用钢珠的滚动来代替普通轴承风扇中的机械摩擦，所以寿命要长得多，相比之下转动时的声音也要小很多，售价比普通轴承风扇稍贵，散热效果相当；液态轴承风扇是用油膜取代滚珠轴承里的钢珠，转动时不会有金属接触，因此噪音和发热量均大幅下降，理论上无磨损。用油膜代替钢珠还使得轴承能有效吸收外来震动，保护轴承表面，从而大大增加了轴承所能承受的撞击力。它所产生的噪音是所有风扇中最小的一种，寿命最长，转速最高，散热效果稳定，但价格也相对较高。
2．风扇转速
　　一个强大的散热片配合一个高转速的风扇是很有必要的。普通轴承风扇由于受其先天缺陷的影响，转速一般不超过每分钟3000转，因此要想保持较大的风压，只能增加风叶的倾斜角度。但风叶的倾斜角度越大，相应所产生的切风声音（噪音）也就越大，所以这种风扇只能使用在低档散热器中。滚珠轴承风扇的转速从每分钟2500转到8000转的都有，转速不同散热效果不同，产生的噪音值也不同。一般5000转以下的是配合塞铜或压铸铜散热片使用，5000转以上的是配合纯铜散热片使用的。液态轴承风扇的最低转速就达到了每分钟5000转以上，平均都在7000转左右，更有甚者超过了每分钟1万转。此外由于采用全自动温控方式，它能感应出散热片的温度，并能根据温度变化自动调节转速及风叶的倾斜角度。
扣具
　　扣具是散热器与CPU的接触桥梁，没有好的扣具，再好的散热器也无用武之地。一款优秀的扣具，可以使散热片与CPU均匀紧密地接触，从而降低接触面间的热阻抗，加强散热片底部的吸热能力。从结构上看，扣具大致可以分为如下
1．短柄式扣具
短柄式扣具
　　这是市面上比较普通的扣具设计，安装时需要使用螺丝刀辅助。这种扣具可以牢固的装在CPU上，缺点是要有工具才能拆卸，不方便。
2．长柄式扣具
长柄式扣具
　　其实短柄式和长柄式扣具设计都属于单扣具式设计。长柄式扣具设计在扣具上有一个加长的安装手柄，能使用户不用费多大的劲就可以把散热片牢牢固定在CPU上。
3．三扣式扣具
三扣式扣具
　　这是AMD建议的扣具设计方式，与传统的单扣式设计相比，三扣式扣具不单使处理器与散热器之间的结合更紧密，同时还相应的提升散热效率，可谓是一举两得。此外，由于三扣式扣具密合度更高，所以也能够避免出现类似单扣式设计由于处理器热膨胀而导致Socket插座断裂的情况。


热管散热器
热管散热器
　　从散热原理讲，热管散热器只能算是风冷散热器的一个分支。它同样也是将散热片吸收来的CPU热量通过风扇加速散发，达到CPU散热的目的。不同的是热管散热片导管中含有导热剂，能够根据温差自动均衡热量，达到平均散热的效果。
热管的工作原理
　　热管的工作原理是：在密闭的铜管中抽真空并填入沸点较低的液体，当铜管的一头温度升高时，这段铜管里面的液体就会受热而汽化，并依靠铜管内部两端的蒸汽压力差而向另一端移动。由于另一端的温度较低，气体移动到这里时，遇冷液化并反向流回，这个反向的流动依靠热管内壁丝网结构提供的毛细泵力进行的。我们知道，当液体变成气体时是要吸收大量的热，而当气体变成液体时会放出大量的热，热管就是利用这个原理来传导热量。
　　散热风扇方面，热管散热器与风冷散热器一般无二，只是搭配滚珠轴承风扇的产品较多，符合产品定位。
水冷散热器
水冷散热器
水冷散热器分类
　　从水冷散热原理来看，可以分为主动式水冷和被动式水冷两大类。主动式水冷除了在具备水冷散热器全部配件外，另外还需要安装散热风扇来辅助散热，这样能够使散热效果得到不小的提升，这一水冷方式适合发烧DIY超频玩家使用。被动式水冷则不安装任何散热风扇，只靠水冷散热器本身来进行散热，最多是增加一些散热片来辅助散热，该水冷方式比主动式水冷效果差一些，但可以做到完全静音效果，适合主流DIY超频用户采用。
　　从水冷的安装方式来看，又可以分为内置水冷和外置水冷两种。对于内置水冷而言，主要由散热器、水管、水泵、足够的水源组成，这就注定了大部分水冷散热系统“体积”较大，而且要求机箱内部空间足够宽余。外置水冷散热器方面，由于其散热水箱以及水泵等工作元件全部安排在机箱之外，不仅减少了机箱内空间的占用，而且能够获得更好的散热效果。
水冷散热器与机箱搭配
　　对于超频玩家来说，仅仅有一套优秀的水冷散热装置是远远不够的，如果机箱设计不合理，则无法发挥水冷散热的优势。由于水冷散热器在体积上比较大，因此用于安装水冷散热的机箱内部空间要够大，这样不仅方便安装设备，其次在扩展能力方面也比较宽裕。因此要获得最为理想的散热效果，建议购买厂商专门设计水冷机箱来搭配水冷散热器。这类机箱在散热效果、安装操作以及可靠性和安全性等方面更加出色。
　　导购总结：散热器虽小，但其结构设计也是颇为讲究的。好的散热器并不是一味使用昂贵的材质、复杂的设计和高速的风扇，合理搭配各部分性能才能制作出令消费者满意的产品。本篇导购文章在讲述CPU散热器原理的基础上，加入了各部分结构对散热器性能的影响分析，希望读者朋友们都能从中学到知识。