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6up亚洲版AS如何提升笔记本的散热效率

发布时间:2020-07-24 02:51

  相同配置的笔记本,玩同一款游戏时有些可以始终流畅运行,而有些却频繁遇到卡顿问题。而后者卡顿的原因,就多是散热模块不给力,CPU/GPU撞上了“温度墙”而触发降频机制让性能骤降(图1),最终影响了游戏体验。通过上个章节中我们学到的影响笔记本散热模块效率的公式,不难找到让笔记本原理“温度墙”的方法。

  对笔记本而言,温度墙和功耗墙是最不容忽略的两个指标。如果你对这两堵墙感兴趣,请参考本刊2016年22期《今天你撞墙了没有?移动设备的性能为何参差不齐》这篇文章。

  想提升散热鳍片与空气间温度差的方法有很多,只是受限于某一款笔记本的实际厚度、价格定位,笔记本厂商必须在散热效率和成本预算之间加以妥协,而妥协的程度就是影响同配置笔记本之间散热效率有别的根本原因。

  作为发热端(CPU/GPU芯片)和散热端(散热鳍片)之间的桥梁,热管是传递热量的核心干将(图2)。配备更多数量的热管,或是将热管加粗,都可以起到提升温度差的功效。此外,由于热管特殊的内部结构(中空,内部液体使用冷凝散热机制),决定热管并非越长越好,同时减少热管的弯曲,同样也可以让热管的散热效率发挥到最大。

  以戴尔燃7000-14笔记本为例,该产品搭载15W TDP的U系列酷睿处理器(如i5-7200U),同时分为集显版和武装NVIDIA GeForce 940MX独显的两个版本,理论上独显版要承受更大的散热压力。通过实际拆机,集显版和独显版的戴尔燃7000-14都采用了相同规格的风扇和散热鳍片(图3),但独显版却通过弯度更小,更短更粗的热管(图4),解决了同时为CPU和独显GPU降温的目的。由此可见,小小热管所承担的大功效。

  我们的都知道,热管(包括与其相连的散热片)并非直接覆盖在CPU和GPU芯片表面,它们之间还需要一层导热硅脂用来填补金属片与芯片之间的缝隙,确保热量的传递效率。问题来了,很多笔记本只有CPU表面涂抹的是硅脂,而GPU表面却使用导热效率相对差一些的导热贴片(图5),6up亚洲版AS,换成导热硅脂后可明显改善散热效果。

  此外,当笔记本使用一段时间后,硅脂可能变干变脆,起不到原本的导热功能,从而让笔记本温度变高影响稳定性。因此,对动手能力较强的用户而言,每年重新给笔记本重新涂抹一次硅脂还是很有必要的。

  根据笔者的经验,黏稠度低的硅脂并不适用于笔记本。因为硅脂黏稠度低会让覆盖芯片表面的硅脂层变薄,再加上芯片全速运行时的高温会迅速让过薄的硅脂出现油脂分离,使导热部分被挤走,核心只剩硅油。在这里笔者推荐大家优先考虑正品7783或者7921硅脂,这两款硅脂性价比高,而且不需要小心涂抹(压平即可),导热系数也是硅脂中比较靠前的。

  涂抹硅脂前一定要先将热管散热片和芯片表面擦拭干净,然后在芯片中央挤出定量的硅脂,用类似银行卡之类的卡片向四周推,直至均匀(图7),最后再覆盖上热管散热片。感兴趣的读者可以参考这篇CFan网站文章的教程。

  在笔记本的散热模块中,散热鳍片因处于最为犄角旮旯的位置而容易被我们忽视。实际上,散热鳍片的材质对温度差的影响也至关重要。现阶段笔记本散热鳍片主要分为铜、铝两种材质。其中,纯铜的导热系数约380W/m-k,而铝的导热系数则仅有230W/m-k左右,显然是以纯铜作为散热鳍片才是最佳选择。拆开笔记本,如果散热鳍片为银色那基本就可断定它采用了铝(图8),如果是和热管一样的金黄色则可判断为铜(图9)。

  需要注意的是,很多厂商为了保持笔记本内部颜色的统一性,可能会将热管和散热鳍片都涂成黑色或其他颜色,让我们无法直观辨别鳍片的材质(图10)。实际上,哪怕你买的笔记本采用的是铝制鳍片我们也没有任何改善办法,笔记本的热管和鳍片通常都是连体设计无法单独更换(即使能换也没有地方买)。

  大家可以回顾一下家里的暖气,暖气片片数越多,家里的温度也就越暖和。笔记本散热鳍片的原理和暖气类似,散热鳍片的片数越多(图11),在被风扇吹风的过程中就可实现更高效率的散热目的。

  提升散热鳍片面积的最简单方案就是鳍片片数,只是鳍片模组的宽度普遍就6cm到8cm,不可能无限制的让鳍片变得更密。因此,无论是轻薄本还是游戏本,现在都更青睐第二种提升鳍片面积的方案:改用双风扇散热模块设计两个风扇就代表两套鳍片,直接就让鳍片面积×2(图12)。

  在双风扇设计的基础上,还有一种进阶型的改进方案,那就是在某个风扇的两侧各开一个孔洞,同时配上两套散热鳍片,与另外风扇配套的散热鳍片加起来可以获得×3的面积(图13)。可惜,散热鳍片数量越多,意味着对笔记本模具和内部结构的改动越大,在笔记本利润率越来越低的今天,已经鲜有采取如此设计的笔记本出现了。

  当笔记本使用一段时间后,我们往往会遭遇散热鳍片面积减小的情况。原因很简单,散热鳍片的缝隙已经被灰尘毛屑所堵塞了(图14)。因此,养成定期为笔记本除尘清灰的习惯同样很重要。不同型号笔记本的拆机难度不同,动手能力较强的玩家可以自行处理(建议同时重新涂抹硅脂),没有自信的用户则可去客服中心处理。

  需要注意的是,很多品牌的笔记本除尘服务是需要收取费用的,价格在50元到200元不等。由此可见,笔记本是否采用了简易化的拆机结构,对用户后续的升级维护是多么重要。

  热管的职责是将芯片温度传递到鳍片,鳍片的作用则是尽可能放大散热面积,最终起决定性作用的还得是依靠足够的风量让鳍片冷却下来。因此,提升风量,即气流速度也是提升散热效率的关键一环。

  提升气流速度很简单,只需增加散热风扇的功率,让其转速更快,扇页更多即可。然而,使用笔记本时我们都会希望身处一个安静的环境中,如果笔记本风扇噪音很大无疑是件非常尴尬的事情。

  因此,无论是轻薄本还是游戏本,更高效率的静音风扇才是大家所追求的发展方向(图15)。至于实现方法,业界普遍采取三招组合拳的策略:第一招,增加风扇叶片数量,从而提高风扇对热量的引导效率;第二招,内部加入防尘网和防静电措施,避免细小颗粒的吸附堵住散热鳍片缝隙;第三种,改变叶片设计或在叶片尖端部位设置凸起物,打散风扇运行时产生的大漩涡,减少风扇划过空气时的乱流,从而起到降低噪音实现静音的目的。

  无论如何,为了让风扇静音,总会损失一定的风量。因此,现在很多独显超薄本和游戏本会采用双风扇模块,风扇数量越多自然可以带来更大的风量,加速散热鳍片的冷却效果。但是,双风扇设计必定导致它们位于机身后部,对转轴设计就提出了更高的要求。

  比如,很多轻薄本为了瘦身,不得不采用下沉式转轴设计,此时风扇对应的散热孔刚好位于转轴和屏幕的夹角中,有一部分热浪会被屏幕下端挡住(图16)。而对散热效率要求更高的游戏本,则大都采取分体式的转轴,无论屏幕开合到多少角度都不会挡住出风口(图17)。因此,轻薄本转轴设计是否为散热孔预留了充裕的夹角空间,游戏本屏幕打开后是否会挡住散热孔,就是我们重点考核的对象了。

  对热管和鳍片进行“手术”根本不是普通用户可以做到的,但提升气流速度就没什么难度可言了。其中,最简单的方案就是购买散热底座(图18),这类外设的原理是通过底座内的风扇朝上吹风,从而增加笔记本底部散热孔的进风量,提升空气流通改善散热效果。因此,在选购散热底座时我们就需要留一下以下几点:

  2.底座的风扇要足够大(风量大且静音)。如果是小风扇设计,要选择可以随意挪动风扇位置的产品,好让风扇正对着笔记本底部的散热孔“送风”;

  此外,现在还有一种抽风式的散热底座,它可以固定在笔记本散热出风口的位置,通过类似抽油烟机的原理,加速将笔记本散热鳍片的热量“吸”出来。可惜,这种抽风式散热底座仅适合出风口侧置的笔记本(图19),6up亚洲版AS而如今越来越多产品都将出风口放在了笔记本后部,这类散热底座也就没有了用武之地。

  看到这里,相信大家已经对影响笔记本散热效率的存在有了更为直观的认识。好消息是,笔记本的散热能力已经引起了业内的广泛重视,下面我们就看看笔记本品牌代表微星和独立显卡供应商NVIDIA分别都提出了哪些改进手段吧。

  在刚刚结束的台北电脑展上,微星发布了全新的GT、GS、GE系列游戏本,并展示这三大系列新品所配备的散热模块设计,堪称将散热公式的精髓进行到底。

  比如,定位主流游戏本市场的GE系列,CPU和GPU分别覆盖四根热管和三根热管,而且两个风扇也各配有两组散热鳍片,最终实现双风扇、七热管、四鳍片的豪华散热套餐(图20);针对轻薄游戏本设计的GS系列则改用三个超薄风扇、五根热管和面积超大的散热鳍片(图21);针对高端游戏本定制的GT系列则拥有更夸张的十一根热管,散热风扇和鳍片的尺寸更是惊人(图22)。

  微星的这种设计固然有效,但注定会大幅提升游戏本的成本,很难在整个行业中推广开来。那么,还有没有更为通用的解决方案?

  NVIDIA在台北电脑展上发布的“Max-Q”,就是一项更为通用且更有效的笔记本散热设计解决方案(图23)。通过这个设计,可以让游戏本做到原本1/3的厚度,同时还可以降低1/5重量,性能提高3.3倍以上!那么,Max-Q是如何实现的呢?

  “Max-Q”源自于航天工程学名词,代表了宇宙飞船在大气中飞行时候所能承载的最大动态压力,而宇宙飞船也必须根据Max-Q值进行精确设计。NVIDIA提出Max-Q概念的初衷,就是希望通过一系列优化,让顶级游戏本也能做到和MacBook Air一样轻薄,将GTX1080独显塞进18mm厚的笔记本不再是梦想。

  Max-Q是一台需要软硬结合的设计解决方案,它并非是强制性的,厂商们可以适当修改和免费使用。但是,如果哪一款产品想贴上符合Max-Q标准的标签,则需要NVIDIA的审核和检测。具体来说,Max-Q是通过对四个方面的改进(图25 ),最终才实现了让顶级游戏本瘦身的目的:

  Max-Q是基于NVIDIA Pascal GPU而生的技术,初期仅支持GTX1060、GTX1070和GTX1080。NVIDIA通过一系列测试找到了这三款独显的最佳能耗比节点。比如,GTX1080满血运行需要180W TDP,但事实上只需90W就能获得将近90%的性能。同理,80W的GTX1060最佳能耗比节点是60W。换句话说,采用Max-Q方案的显卡,是通过牺牲极小的性能,换取了最合理的功耗和发热量。

  通过全新的散热模块设计,可以将厚度只有18mm~20mm的游戏本满载温度控制在一个合适的温度上。同时,为了兼顾玩家的游戏体验,NVIDIA还将提出了静音模式的概念,启用后散热风扇产生的噪音可将至40dB。

  NVIDIA这次推出了一套更加高效的电压转换系统,可以有效减少电压转换损耗,从而实现提供更高的供电能力。

  在原有的NVIDIA Geforce Experience和Game Ready基础上进行优化,让用户在玩任何游戏时,驱动程序都能找到一个确保画质和流畅度,同时还能降低温度和功耗的优化节点,做到性能、画质的兼顾。

  在台北电脑展上,NVIDIA展示了两款符合Max-Q标准的游戏本:华硕ROG Zephyrus与宏碁Triton 700(图26),两款机器都武装GTX1080独显,但身材都非常骨感。有趣的是,这两款游戏本都开始尝试将键盘移动到笔记本下方(图27),让热量足以在D面和C面散去。而NVIDIA则表示不会直接干预OEM厂商的散热做法,而是对风扇噪音,通风效率以及运行模式加以建议,确保Max-Q游戏本可以符合40dB以下的噪音以及20mm以下厚度的最低标准。当你拿到本期杂志时,一大波Max-Q游戏本应该就已正式发布和上市,届时游戏本终于可以和“性感”一次挂上关系了。