微软XBOX天蝎座的散热：游戏主机散热的新风向标

scott2016 2017-04-16

近几年伴随VR/AR显示技术以及4K画质的新生需求，以及电竞行业的越来越受重视（CCTV5还在DOTA2亚洲邀请赛期间还专门做了5分钟的新闻报道，这在之前是不可想象的），传统硬件厂商均在这一新生市场不惜砸下重金，以开发出各种各项的“专业”设备来迎合消费者的“专业”需求。硬件外设方面，专业显示器，注重手感的机械键盘，高DPI的游戏专用鼠标，游戏耳机甚至专业的游戏鼠标垫都呈现在消费者面前，当然作为最核心的游戏主机，自然也是主机厂开发的重点。今天就来讲讲“不干正事的微软爸爸”在E3期间发布的，即将于2017年年底正式推出的XBOX天蝎座。
先来一段简单的背景介绍吧。很多朋友都知道XBOX是由微软公司开发并于2001年发售的一款家用游戏主机，其死对头就是SONY大法的PS系列。去年SONY发布了最新的PS4 PRO，相比前一代PS4, CPU/GPU主频有限提升，内存带宽小幅提升，GPU增加了一倍数目的运算单元（CU），并全面开始支持4K。要知道微软Xbox One因为先天机能短板，其上的不少跨平台游戏仅能跑出720p效果，更因此而被很多玩家黑成了“Xbox 720”。实际上，这正是很多玩家放弃Xbox One选择PS4的关键原因之一。作为发布时间稍晚于对手的XBOX最新产品，天蝎座必定是后来者居上的架势，方可保住自己的面子，下面是PS/XBOX的性能对比。

天蝎主机的主要参数如下图：

从硬件指标上来讲，可以说天蝎座可以说是完全碾压PS4 Pro，当然伴随着这些牛逼性能的背后，也是产品发热量的巨大增加。那么微软是如何处理天蝎座的发热问题的呢？

1， 总体设计方案
虽然天蝎座在产品性能上几倍于自家前辈XBOX ONE，但从发布的信息来看，其尺寸反而比XBOX ONE小了一圈，（官方通过拿掉XBOX ONE主机露出天蝎座主机尺寸的方式直观有趣地展示了天蝎座的小巧尺寸，相关视频请参考如下链接：http://www.theverge.com/2016/6/13/11890842/microsoft-xbox-project-scorpio-virtual-reality-e3-2016）不过这也符合微软作为全球科技零头羊的气质，绝不向不可能低头。所以小巧紧凑的尺寸限制更要求严格的散热设计了。从总体上讲，风道尽可能短且有效，热源应尽可能在同一条风道上，而且系统的风道阻抗应设计的尽可能小。出于尺寸的限制，不可能有太多的散热器空间，因此必须尽可能提高散热器的性能以及风流的对流换热系数。高风压离心风扇（提供高风速及较多有效风量）和超薄（产生尽可能小的系统阻抗）高密度（尽可能多的散热面积）高导热（尽可能低的齿-顶热阻）翅片。在内部导热的设计上，应通过超高导热系数材料的应用来尽可能减少传导热阻。

2， 系统进出风设计
天蝎座采用了侧边开圆形大进风口进风，后部开出风口出风的设计，这样的设计可以最大程度上保证用户体验度（系统的热风不会被用户感觉到）。出于外观设计的要求，进风口采用了隐藏式设计，但从下面两图片仍可以清晰看出。当然，虽然没有见到真机，但进风口的防尘网肯定是少不了的。下图中的散热孔面积尺寸还是比较大的，相信天蝎座的散热工程师一定没少与工业设计工程师在这个设计点上争执。

3， 内部风道设计
进风口风流进入系统后，很快被离心风扇吸入，并从风扇出风口吹到高密度散热齿上，再由渐弯外框结构导风到出风口吹出，整个风道相对很短且有效。

4， 内部导热及散热设计
为达到最佳的导热效果，天蝎座采用了蒸汽腔均温板作为CPU芯片的基板，该均温板可以最大程度上将芯片上面的热量均匀地扩散到整个均温版表面。同时，较大的表面也可以为CPU芯片周围的供电芯片提供较好的导热路径。芯片与均温版之间应采用高导热的硅脂或相变材料来获得最低的接触热阻。超薄高密度散热齿可通过焊接扣合齿或者铲齿工艺实现，以获取尽可能多的散热面积和通风面积。同时，较高的导热系数可以最大程度上提升散热器的效率。同时具有超强性能的离心风扇可以提供最有效的风流，为主芯片在处理数据过程中产生的巨大热量提供充足的风量，随时满足其散热的需求。同时还能最大程度上降低设备噪音，提升用户体验度。
除此之外，从媒体上发布的相关新闻上来看的话，好像还有什么专门的水冷设计。但是以天蝎座目前的空间及设计曝光点来看，应该是不会在采用水冷设计（已经有足够的散热面积及专门的风扇了）了，所谓的水冷应该指的就是VP里面的那点水了。