权威揭密 重扣轰杀笔记本散热认知误区

stuca

第1页：序言：性能配置之外的角逐 散热
所所开篇：各位早，又是周一了。按惯例为大家推出本周的重头文章，也就是权威揭密系列的第三篇：笔记本散热技术最强剖析。其实关于笔记本散热的问题网上讨论的已经很多，但都不是很到位，希望这篇文章可以将你心中的疑惑一并解答。另外大家希望在下期看到什么方面的文章也可以在读者评论中讨论一下，只有贴近用户想法的文章才会真正受到欢迎，而我们才能写着更带劲哦。
    随着笔记本计算机的降价风潮，我们身边的笔记本使用者也越来越多。而笔记本电脑的一些设计上的不足，也在使用者越来越多的情况下被暴露出来。所以我们也时常能听到某些朋友抱怨：“我的电脑好热！”
    诚然，在笔记本计算机性能进步的同时，越来越多的热量正在被散发出来，如果对此处理不好，很容易导致使用者的舒适度进而影响机器的稳定性。虽然随着CENTRINO和即将推出的SONOMA技术的流行，笔记本厂商对热量控制的压力比P4-M小了很多，但即使在相同的平台上，但是我们还是能在实际的使用上得出区别。













笔记本中的各类散热技术是不是让你看的眼花缭乱？
    比如某款机器用起来不热，一夜BT下载后也仅仅是温温的感觉，而某款机器可能平时打打字，做做文字处理就开始热的让你手心冒汗。而这就是由笔记本的散热系统的不同而造成，本文就旨在通过分析散热技术的方方面面来考量在笔记本的设计过程、以及使用者的实际感受中，散热技术的发展和其重要性。

masculine

看看有用。 ..

Vodka

好长啊.看完需要点时间~

freedown

严重的支持一下！

晓乔流水

支持，真是受益不浅啊。

zheng04d1

恩，此文，果然是经典之作

chaichai

那我也跟着顶

mouse

如此好文，不顶者有罪！！

bobwu

顶！！！！强文。

stuca

第23页：结束语：散热无极限 终极目标清凉笔记本
    无论是从散热片散热到水冷散热，也不管是IBM ThinkPad 240到最后的索尼X505，笔记本散热技术无不在整个系统中扮演着重要的角色。
    对消费者而言，在体现在其使用的舒适度和稳定性上；对生产商来说，这也体现着其先进的制造工艺和强大的设计能力。无论如何，一台散热不好的笔记本是难为消费者所接受的。
    虽然处理器的性能越来越强，功耗也越来越大，但我们也看到，越来越先进的制程、更新型的材料以及更有效的手段正被运用到笔记本的设计中去。所以，我们有理由相信，未来的笔记本，终将是“清凉”的笔记本。

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第22页：特色的笔记本散热技术：水冷散热（2）
    而在今天8月份，日本NEC公司在他们的笔记本产品线中又投下了一颗重磅炸弹——LaVie G Type C。说他是重磅炸弹，其实是第一款采用水冷散热的笔记本机型。


    NEC向外界透露其纤巧型水冷模块，利用了压电泵驱动方法，与此前的水冷技术相比，NEC的压电泵水冷模块有了较大的突破，可以实现笔记本电脑卓越的性能、纤巧的外形与低工作噪音的完美统一。
    NEC所研发的水冷模块是采用压电泵来驱动冷冻液体，全新的水冷模块结构是将压电泵、水箱和包含水循环通道的铝散热板有机地集成在一起。作为新式的水冷模块，NEC的压电泵水冷模块主要具有如下一些特征：
（1）借助散热板的出色设计和CPU周围区域之间的创新冷却通道配置，模块能够对功耗为80瓦的系统进行制冷，效果达到传统水冷系统的2 倍，实现了更高功耗的降温，更能适用目前高端的CPU，从而提供了高效的水冷性能。另一方面，NEC的压电泵水冷模块在提高效能的同时，其优质结构还可将 工作噪音降至约30dB，近似人们平时的低声细语。
（2）借助具有较高水压和外形纤巧（厚度为5毫米）的压电泵，包含水循环通道的铝散热板的厚度降至不足3毫米。机箱需要增加的厚度减少 至4毫米，只相当于传统水冷系统的一半。同时，由于NEC的压电泵水冷模块的铝散热板、水箱和压电泵是集成在一起的，更易于在笔记本上安装，并能够确保长 期的可靠性。
（3）由于NEC的压电泵水冷模块使用低渗透度的材料，绝缘密封层得到了进一步改善，而制冷液体箱的大小也因此减至传统水箱的十分之一。
    NEC开发出的水冷模块是目前世界上体积最小的模块，应用于笔记本电脑时，可最大限度地降低机箱需要增加的厚度。在有的IT设备中，它不仅适用于笔记本电脑，而且也是服务器和台式机的理想之选。

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第21页：特色的笔记本散热技术：水冷散热（1）
    在美国英特尔主办的开发商论坛“Intel Developer Forum（IDF） Spring 2002”上，日立展出了水冷笔记本电脑的样品。与以前使用散热风扇的空气冷却方式相比，其特点是能消除散热风扇带来的噪音。


　 　这种水冷方式是通过使加入防冻液的水不断地在机器内进行循环，从而散出CPU等部件所产生的热量。通过内置于电脑主机内的厚度为15mm的泵来使让水以 每分钟1ml的速度在直径约为3mm的铝管里循环。铝管与CPU散热金属相连，能吸收CPU产生的热量。同时铝管内置于笔记本电脑主机中，还与电脑的散热 板相互接触，可将CPU等产生的热量传给这个散热板，从而就可以冷却不断循环的水。  


　　与此前的空气冷却方式一样，除键盘下等位置安装有散热板外，在液晶面板后面也安装有散热板。


泵内置于笔记本的键盘下面
    整体散热效果与以前的空气冷却方式完全一样，同时具有“可将空气冷却方式的风扇所产生的噪音降低到10dB左右”。为了解决水分的蒸发问题，在液晶显示器的后面和键盘下面配置有蓄水槽(A4笔记本电脑约为50ml)。

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第20页：特色笔记本散热技术：无风扇设计
    比较有创意并且已经量产的当属无风扇设计，无风扇设计的好处很明显，安静、省电，不过要在无风扇的情况下控制好热量的分布就不是那么容易的事了。在这里，我们不能不提PANASONIC的Let’s Note系列笔记本。在此之前好像只有采用全美达或者VIA C3处理器的笔记本使用无风扇设计，而松下打破了这种状况，用超低电压版的Banias同样达到了无风扇的设计，我想这也是导致全美达退出CPU研发制造的原因吧。

松下全系列笔记本均采用无风扇设计

就连14英寸的Y2也是无风扇设计，不得不佩服啊
    另外一个就是家喻户晓的SONY X505，我们做简单了解。



    X505主散热系统也没有使用风扇来作为散热驱动，而是利用导热性良好的材料来设计一个全新的散热系统：


　　从官方提供散热系统的示意图来看，其散热的原理比较明了，采用导热非常好的碳合成物－石墨合成材料，首先把处理器产生的热量通过合成片上向四方延展的叶片把热量分散距CPU较远的位置，因为延展叶片与外壳密合成一体，所以延展叶片上的热量又通过外壳进行自然的热传导与外界空气进行热交换，力求达到热平衡，这也就形成了散热的驱动源，可以保证热交换过程的循环体系正常运作。


索尼X505的底板结构
    要说稍微有点总结的话，那就是这类机型的散热很大程度上依赖着新型的材料和强大的机构设计实力，另外性能牺牲也是在所难免。由于这些机型内部的图片并不全，所以笔者就只当是给各位看客一点调剂，不再多费笔墨了。

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第19页：整机的散热结构：硬盘篇
    在实际的使用过程中，T4X的右掌托还是比左掌托高出不少，但比其T2X系列就好太多了。究其原因是其在硬盘上方放置了金属片，并做成镂空状，方便硬盘热量的散发。而硬盘本身也变成发热更低的80GN和5K80，在整体上，掌托发热的情况得以很好的改观。


IBM T4X的硬盘散热处理
    而一些低价笔记本的硬盘放置却有着严重的问题。比如他们会把硬盘放在触摸板的下面，在长时间运行后触摸板就变的非常热，而你的手指就不得不在上面忍受着烘烤。


    上图是某笔记本的硬盘放置，就在触摸板的下方。有时候笔者也觉得，其实这种对于热量分布的考虑应该非常的简单（仅指高热元件的摆放，不指整个系统）。只要动脑筋想一想就能知道，可是为什么还是会出现这样的设计呢？如果说了节省成本而采用过时的模具的话那也无可厚非，但是如果是全新的设计却不考虑这些能让用户明显感受到的缺点就实在是不应该了。
    就整体上来说，笔记本的散热问题可能会涉及到更多的领域，比如空气动力学等等。笔者也曾看到过THERMAL工程师对其进行复杂的计算，反正公式是一套一套的，呵呵。而笔者在这方面连入门的资格都没达到，所以就不再多说。

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第18页：整机的散热结构：CPU篇
    相比T30，T4X由于要做的更薄，所以没办法采用T30的散热方式。在主板的正面，我们看到T4X的CPU由一个巨大的纯铜打造的散热器。在高端的采用ATI FIRE GL T2的机型上，我们会看到延长的散热器，帮助显卡散热，而在普通的采用ATI 7500的T4X上并没采用显卡的散热系统。虽然笔者对T23/T30的散热系统的精妙一直推崇备至，不过到了T4X上为了更薄，IBM也只好放弃了这样的做法，我相信IBM肯定也是不得已而为之，毕竟，在成本上，T4X的散热器高出太多了。
    我们整体来分析一下T4X的CPU部分散热。CPU及显示芯片产生的废热经由热导管迅速地带到散热片左侧，然后再透过高性能的温控风扇将废热排出机体外，如此不断地循环。从ThinkPad T23/30的散热机构上便已证明了热导管并非万能的，当CPU热度过高时，干脆用强力风扇猛吹才是王道呀～～～，也因此搭配 Intel Mobile Pentium4-M的ThinkPad为了能迅速排除废热，普遍性都有出风口高温气流的现象，很庆幸由于Pentium-M的问世，ThinkPad T4X的出风口已经不再有如此强劲的热气流，而且ThinkPad T4X的温控风扇相当安静，且非必要时不会激活，即使在夜深人静时也不会打扰使用者。



IBM T42的纯铜散热器
    而作为比较，有些品牌的笔记本就不会使用纯铜的散热器，而采用导热性能略逊于纯铜的铝制散热器。当然，在鳍片的选择上，一般都会采用纯铜。



上图为三星X30的散热器，并未采用纯铜的散热器
    三星X30的设计失败在其散热管的长度太大了，而且其散热片与空气的接触面积不够大，风扇功率也比较小。在实际的使用中也发现三星的发热量比较大，键盘有明显的温升。



微星ART3200的散热器，和三星X30的一样，不过做工好像更粗糙一点。

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第17页：整机的散热结构：内存篇
    有了良好的散热设备，由于笔记本空间的限制，一般都会对整个笔记本的散热结构做整理的规划。将一些比较容易发热的部件分散到主机的各个地方，使得整机的发热能比较均衡。我们来以发热情况控制比较好的IBM T4X和一些其他笔记本作为比较，来分析一下散热系统在笔记本上的应用。
    T4X由于比较薄，所以IBM为了保证T4X在膝上使用时候不至于发烫，将大发热的元件都放在了主板正面，而仅留一根内存插槽在底部，在实际使用过程中，如果插上这根内存的话，还是能明显感受到那份热量的。不过这比起那些把两根DIMM放在一起的做法无疑好了很多。



上图为T42的内存摆放
    如果内存全部放在正面的话，那么内存的升级会颇为不便，而且空间比较紧迫。IBM这样设计平衡了发热的控制和升级的容易性。


  上图为神舟某型号笔记本的内存插槽，如果你放在膝盖上使用的话……嘿嘿。

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第16页：显示芯片和芯片组同样需要更多关怀
    除了CPU的散热问题外，我们还需要多诸如显示卡，北桥，电源模块做一些散热的设计，因为这些模块都在主机内部，他们的散热不良，同样会影响到系统的稳定性。而由于为了方便更换，内存和硬盘一般都设计在用户比较能“感受”到的部位，因此他们散热的效果是否良好也直接影响到用户的使用舒适度。
    显卡部分。由于一般笔记本电脑都采用了移动版的GPU，首先他们的热量就能控制在一个比较好的范围之内，所以对GPU的散热就显得比CPU省力很多了。而更有一些笔记本电脑采用了集成显卡的855GM/E系列，那就更加省力了，只要做好北桥的散热工作就好了。



    上图为BenQ JB8100的散热模块。我们可以明显看到CPU和北桥共用了一根散热管。但笔者认为下面的ASUS的W1N的设计更好，但采用两根散热管成本就更高了。



    图为ASUS WIN整个散热系统。我们可以明显的看到散热器分成两个部分，左侧较长的部分是给ATI M10显卡和Intel 855PM芯片组散热的，右侧较短的部分只负责CPU，如果你够仔细，就会发现两个部分是不互相接触的，较短的CPU散热部分可以迅速把较高的热量传导到出风口处，同时不会把热量传导到温度较低的显卡和芯片组散热部分。
    除了芯片组外，电源部分的散热有时候也会被考虑。但这部分由于其散发的热量比较低，所以即使有采取措施，一般也是借助于键盘或者底壳来辅助散热。

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第15页：迅驰功耗的节省更胜P4-M一筹
作为比较，我们看一下P4-M的热功耗：


    可以看出其最大功耗在35W（100°C），而最低的功耗也在2.9W(35°C)。也正是这个原因，才导致了P4-M早早的退出了市场。
    而我们一直说BANIAS是PIII的内核加上P4的FSB，我们顺便来看一下PIII的功耗：


    我们可以看到 PIII的内核的CPU的功耗跟BANIAS相比稍微低一点点，所以“BANIAS是PIII的内核加上P4的FSB”虽然INTEL不可能承认,笔者也觉得不妥，但在功耗上来说，PIII和PM确实还是有点相似的。


    作为比较我列出了从PIII到PM CPU的TDP和平均功耗。表中也列举了相对应的南北桥的功耗，读者可以比较一下。

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第14页：CPU不同状态的散热控制十分简单高效

    而站在硬件的角度上来看，我们会发现，在CPU在各个运行状态间切换的时候，只需要STPCLK#/SLP# asserted/DPSLP#/一些产生Halt break的信号（A20M#, INIT#, INTR, NMI, PREQ#, RESET#, SMI#, or APIC interrupt）。而这些信号一般都由INTEL配套的ICH4-M来提供，对设计人员而言将是非常简单的（只是简单的点到点连接）。


    唯一比较复杂的是在系统进入Deeper Sleep的状态时，则必须由CPU发出VID到电压调节器来调节CPU的核心电压（即core voltage raised/lowered），以达到更为省电的目的。
    作为进一步的了解，读者可以自行到INTEL的网站下载。http://developer.intel.ru/design/mobile/datashts/252337.htm，其中第145，146页有详细的说明。

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第13页：迅驰CPU对于热量的控制机制
    说了那么多关于CPU的散热，我们现在来看看热量的源头——CPU自身的热量控制机制。
    在INTEL推出了P4-M后，高发热和低效率成为媒体的众矢之的，这似乎INTEL很没面子。于是在P4-M处理器推出不久，就推出了更新的BANIAS处理器，脱掉了高频低能的帽子。而其宣传点也从主频换成了 “无线”，迅速成为市场的新宠。而媒体一般称为迅驰CPU。
    迅驰CPU加强了对功耗的控制和散热的控制。在加强的SPEEDSTEP技术中，更多的频率变的可选，系统能在功耗（散热）/性能中取得一个更好的平衡点。
在INTEL的PENTIUM-M CPU的规格书里，我们看到了更多的CPU的状态。
    从NORMAL一直到Deeper Sleep，其中的耗电量以PENTIUM-M 765为例子，在NORMAL状态下是21W（At 100°C），而在Deeper Sleep Power的情况下，更是只有0.8W（At 35°C）。


INTEL的CPU的功耗