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重装CPU、GPU时代下的机内散热设计

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 致冷器技术

 其次是处理器用电愈来愈凶且愈来愈热烫,用电动风扇散热已逐渐难以因应,因此开始有业者提出用热电致冷器(ThermoElectric Cooler;TEC)的方案,将致冷器装置于处理器封装的上端,然后再将散热片、电动风扇装置于致冷器之上,如此致冷器快速将封装表面的温度导引到散热片上,然后再用风扇加速对流,以此使热获得更快的消散。

 硬件监督机制与致冷器,都约在1996年、1997年间提出,硬件监督机制从提出到今已经成为各型款PC的基础管理功能,而致冷器则因诸多因素而未能持续,一是致冷器与电动风扇相同,自身也需要耗用电力,属主动式的散热器(Active Cooler),且相同的热能消散要比风扇耗用更高的电力,致使PC的总体用电量大幅增加。

 致冷器的另一个问题是:若设计与考量不当,致冷器的强力散热效果会使周遭的空气凝结成水,如同从冰箱拿出一杯冰水放在室温的客厅,杯子因过于冰冷而使杯子的外部表面开始凝结出水滴(杯外附近的空气遭受冷却),致冷器若因强冷而将空气凝成水滴,且水滴未全然蒸发而流至电子系统板上,就会招致危险。

 不过,之后业者将硬件监督机制与致冷器结合,当侦测到处理器温度降低时,也会连带控制致冷器将冷却效率降低,如此就不会发生冷却过度而产生空气凝结成水的问题,使致冷器用于散热设计的实用性获得提升,然而致冷器的冷却用电效率依旧偏高,所以依然只在高阶高热处理器(或GPU绘图处理器)上使用,而未大量普及。

▲2000年Apple Computer公司推出的个人计算机:PowerMac G4 Cube,就以全机完全无风扇为其特点,完全只用散热片进行散热。

■尝试舍弃风扇 失败

 Pentium世代之后是PentiumⅡ世代,由于PentiumⅡ处理器舍弃过往传统的接座式连接,而改采卡匣型态的插槽式连接,如此使处理器的体积大增,同时也因此让Intel有意改善处理器散热的想法,期望不再用额外消耗电能的风扇散热,而只用不需电力的散热片、被动式散热器(Passive Cooler),不过由于PentiumⅡ处理器实在太热,即便可装置比过往处理器更厚大的散热片,依旧无法完全因应,所以后续(266MHz以后)的PentiumⅡ仍然回归到风扇散热的作法。

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