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春节一过，春暖花开的日子就不远了。你为自家电脑的散热做好准备了吗？很多使用电脑的朋友对电脑内部并不十分了解，为什么我的电脑会降频？为什么电脑和火炉一样？这些，都要从电脑的散热说起来……（图1）

热量是如何产生的？

电脑为什么会发热？从本质上说，通电后的能量转换造成了这个问题。处理器、内存、显卡、主板的PCH芯片，通电后都会产生热能，其实这是电流通过芯片内部冗长细窄的金属丝流动，以及在高频率（其实就是电压快速变化）的催动下“做功”所产生的“废热”，这就是电脑热量的来源。这其中又以处理器、显卡最为严重，称之为“重灾区”都不为过，因此必须配备散热器（图2），也就是我们俗称的风扇。以处理器来说，一般都会标识一个名为“TDP”的标称值，用来衡量热能的“功耗”。

TDP究竟是什么？

TDP其实是一个缩写，全称为Thermal Design Power，精确的翻译应为散热设计功率（图3）。它的含义是当芯片达到最大负荷的时候单位为每瓦特（Watt）热量释放的指标，是电脑的冷却系统必须有能力驱散热量的最大限度，但不是芯片释放热量的功率。

TDP是处理器电流热效应以及处理器工作时产生的单位时间热量，通常作为电脑主板设计、笔记本电脑散热系统设计的散热/降耗设计参考指标。散热系统需要将TDP作为散热能力设计的最低标准，也就是散热系统至少要能散出TDP数值所表示的单位时间热量。

说白了，TDP这个指标本身是指处理器在典型功耗下“可以”散发的热量计量，以此来给散热系统设计做参考（图4）。同样架构下，它也直接和功耗紧密相关，毕竟功耗高了发热自然也更大。但是绝对不可以把TDP和功耗划等号。

功耗又是怎么回事？

功耗（功率）实际上是处理器的重要物理参数，根据电路的基本原理，功率（P）=电流（A）×电压（V）。所以，处理器的功耗（功率）等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积（图5）。处理器的功耗很大程度上是对主板和电源提出的要求，要求主板能够提供相应的电压和电流。

很久以前，处理器的功耗其实是恒定的，从电脑开机加电的那一刻就稳定消耗电能，而且整个工作过程中时没有什么变化的。不过随着使用需求的发展，对处理器的功耗也提出了更苛刻的要求，从而能够放进笔记本电脑使用更长时间。因此像动态频率之类的技术就应运而生了，桌面空载待机的时候，处理器的电压动态调节，包括倍频也降低，以最小消耗支撑系统运行（图6）;复杂的计算任务来了，处理器立即调用资源，相应提高了电力消耗，功耗随之增长。所以很大程度上，你很难对现在处理器的实际功耗给出一个定论，比如它就是X XW 的，这显然不现实。后来，这个技术也被采用到台式机处理器上。

散热方式排排看

当然，无论设计方式如何改变，散热问题始终是必须考虑的事情。目前最主要的散热方式当然是风冷，除此之外还包括了水冷、半导体制冷、液氮制冷几种方式。

● 风冷——我最流行！

从热力学第二定律来看（Second Law ofThermodynamics），热量传递就是一个从高温区域到低溫区域流动的过程，重点是如何创造出低温区域，而且可以持续有效保持低温区域，这就是风冷散热的最根本原理。这种方式最早其实出现在20世纪70年代至80年代。当时超大规模集成电路的计算机刚刚出现，半导体芯片很难在常温状态下稳定维持工作，必须使用辅助的散热手段来解决这个问题，于是风冷这种主动式散热方式就被选中了——因为它的成本最低廉、效果也比较出众（图7）。

到了1990年代，微型处理器时代来临，更高密度的硅基半导体芯片越来越复杂，发热问题也更为明显，处理器风扇的设计就更为成熟（图8），从本质上讲，我们今天的处理器散热设备和当年几乎没有区别，原理都是一样的。

散热器+风扇这种组合方式，简单说就是通过导热材料接触发热源，在有限度的空间里尽可能增大散热面积，然后通过风扇带来的气流进行热量交换，从而达到对处理器的降温工作。比如铝制、铜制的散热器（图9）。不过，你知道为什么最终大家见到的多是这两种材质的散热器吗？

而从材质本身的散热来讲，铝也好、铜也罢，其实并不是最好的导热材料。比如导热最好的其实是金刚石，它的导热效率是金属银的五倍之多。不过金刚石的硬度和成本不可能被应用;排名第二的是硅，就是硅脂的主要成分，但是它不易成型（图10），也无法使用;导热效果第三的就是金属银了，当然，价格和质地也是阻碍它被选用的最重要原因;第四名就是我们常见的铜（图11），导热效果很好，质量略大;第四名则是金属金，价格和质量密度更是难以选用，效费比太低了;排名第六的则是重金属铍，不过这种材质属于有毒重金属，也不可能使用;排名第七的就是我们散热器中最常见的铝（图12）了，无论是成本、导热效率还是可塑性、重量，铝都是最为平衡的一种散热材料。当然，目前有很多散热器采用铜质热管+铜底，再配以铝质散热片的形式来进一步增强散热能力，而不是单一使用某一种金属材质来制作散热器。

那么，散热器如何才能在機箱这么狭小的空间尽可能提高散热效力呢？第一个就是接触发热源的面积，自然是越大越好，但是这不可能超过处理器顶盖面积。散热器底部的金属和处理器顶盖看似平滑，实际放大镜下观察也是坑坑洼洼的，如何让二者紧密的结合在一起呢？

这就需要硅脂来“填补”它们之间的缝隙了——贴合越紧密、热量传导的效率就越高，也可将导热性能不佳的空气挤出去，避免它阻隔导热（图13）。

其次，就是如何进一步提高散热面积，这也是为什么现如今的散热器鳍片众多的根本原因，这些“叠”在一起的鳍片（图14）无论是铝制还是铜制，其展开后的面积远比看起来大很多，目的就是增大散热面积，让风扇可以将其传导的热量迅速带走。此外，很多散热器还会增加热管来加强热交换效率。简单说，热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导——热管的热传导效率其实是超过我们知道的任何一种金属介质的。最后，就是如何在控制住噪音的同时，尽可能让散热风扇（图15）的风量大一些，这样可以加速热量的传导交换，从而达到降温的目的。

当然，风冷散热风扇的指标可不仅仅是风量（单位：CFM）这么一个，如何增强风扇的做工效率，也是科技研发者研究的重点，甚至于，叶片的数目、倾角、间距、曲率，都是左右其做工效率高低的因素。

1叶片数目

不知道大家注意到没有，一般散热器风扇的叶片都是奇数的，比如5片、7片、9片、11片这样的，而没有6片、8片、10片这样的偶数叶片数量。这是因为，如果采用的是偶数叶片，那么它们就会形成对称状态（图16）。可能有人会说对称不好吗？答案是真的非常不好——因为无法有效掌握平衡，当电机转子转动时，必然会产生叶片共振的问题，长时间运行会导致叶片断裂、甚至是电机转子的轴承断裂。而奇数叶片就不会有这个问题，所以，散热器风扇几乎无一例外都是采用奇数叶片的设计。

2叶片间距

刚刚我们也提到，叶片的数量问题。叶片的数量多与少，其实也会影响风扇的气流流动效力（图17）。首先，它们之间的间距决定着气流通过是否更为顺畅，气流通过的越顺畅，导热效率会越高;其次，在风扇转动的时候，每一片其实都在与空气进行摩擦，叶片数量如果过多，摩擦得也就越多，阻力也就越大，从而影响到转速，噪音也会加大;另一方面，如果叶片数量过少，每一片叶片的压力损失也会增加，这样导致风压不足，风量自然也跟不上了。

3叶片倾角

为了在极为有限的空间内增加风量，叶片的倾角角度也是非常关键的设计（图18）。在相同的转速下，叶片的倾角如果太大，叶片两面的风压就越大，这容易造成一个后果：产生回流效应，热量的传递反而会下降，散热效果自然也就会差一些。所以，叶片的倾角设计也至关重要。

4叶片曲率

散热风扇的叶片除了数量、间距、倾角角度之外，还有一个问题就是叶片自身的曲率。在一定的范围之内，如果散热风扇叶片的曲率太大，在同等转速条件下，气体的动能会更大，简单说就是风量与风压越大，叶片受到的阻力也越大，电机转子的扭矩就会被“浪费”掉一部分，用以抵消。所以，你可以看到一款设16 计优秀的散热风扇，它的曲率未必是非常弯曲的。

5叶片光滑度

很多人并不关心，散热器风扇的叶片光滑与否也能影响散热效力？答案是肯定的，叶片越光滑越平整，它在转动的过程中与气体的摩擦就越小、阻力也相应变小，带来的结果就是效率提高。反之，如果不够平整，在风扇转动起来的时候，一定会产生紊流，空气摩擦让阻力变大，而且会产生更多的噪音，从而影响散热效果。当然，叶片的光滑与否，最终取决于厂商的模具成型，以及后期的处理工艺。要注意的是，有些叶片上特意设计的纵向起伏甚至棱线（图19）是有着特殊功能的，并不能算是“不光滑”

● 水冷——酷炫低温！

除了散热器风扇，还有一种水冷散热装置（图20），无论是处理器还是显卡都有对应的产品，甚至会有二合一的产品。相比于风冷，水冷散热器的散热效率出奇的高，但是弊端同优点一样明显。不过本质上，水冷散热器的原理和风冷一样，都是通过热量交换实现的，只不过载体不同罢了。

水冷散热器一共分为两种，第一种是被动式水冷散热器，另一种是主动式水冷散热器。对于被动型水冷散热器，其原理是冷却剂在发热的处理器一端因热量汽化，汽化后的蒸汽到散熱器端后冷凝变回液体，如此往复循环。不过，这种被动式水冷散热器对冷却液的沸点要求非常低，而且对散热器端要求较高，目前鲜有产品。

而主动式水冷散热器就是我们大家非常常见的款式了。这种水冷散热设备其实依旧需要散热风扇的辅助。它的原理和被动式散热器差不多，只是多了风扇加强散热。同时，这种方式对冷却液的沸点要求就不像被动式水冷散热器那么严苛了。如果深究它的构成，水冷散热器主要的部件包括了导热金属用以接触处理器、显卡核心，然通过直流水泵，将耐高温水管内的冷却液泵到散热排处进行循环，实现热交换（图21）。

水冷散热器的优点具体来说是温度波动小，控温效果非常明显，处理器、显卡核心始终保持一个非常“舒适”的温度区间工作，而且采用直流电机的泵体本身震动很小且噪音比较低。缺点则是，安装难度较大，部分产品甚至需要定制水管，包括长度、角度等等（图22），也就是说需要一定的专业知识;其次，水冷散热器存在漏液风险，或是安装问题，或是老化造成，一旦出现问题电脑损坏后的维修非常麻烦;最后就是成本较高，需要不菲的投资才能实现。

● 半导体——冷还是热？！

除了风冷、水冷的散热方式之外，其实还有一个降温效果奇佳的方式—— 半导体制冷（Thermo Electric Cooler）。半导体制冷，利用的其实是热电效应（ Thermoelectric effect）原理。所谓热电效应，就是通过电压的压差来让热电介质的两面产生温差。和传统意义上的散热装置相比，半导体制冷的温差控制甚至可以精确到±0.1℃，而且可以将温度控制在室温之下，最重要的是使用寿命非常久——半导体制冷设备为固体器件，没有任何机械结构（图23），寿命超过20万小时，且失效率很低。也正是因为它没有任何机械结构，所以它也不产生任何噪音。

具体来说，半导体制冷片通过金属的导流片构成一个回路，当连接电源的时候，一面会开始吸热，另一端放热，从而产生温差。通俗的讲就是其中一面会非常冷，另一面则发热（图24），当将冷面与处理器接触的时候，自然就起到了降温、控温的效果。

那么，这么优秀的散热设备为什么不能大规模应用呢？第一个问题是在于半导体制冷的功耗颇大，对比风冷或是水冷散热器几乎可以忽略不计的功耗，半导体制冷的功耗甚至堪比处理器。另外一点，半导体制冷会产生凝露现象，这可比水冷漏液问题严重许多——时至今日，半导体制冷的产品化只是在手机配件中出现（图25），为手机游戏玩家辅助降温——毕竟手机产品的外壳具备一定的防水性，半导体制冷的凝露现象不会侵害到手机内部。

● 液氮&压缩机制冷——终极散热！但是……

那还有没有更厉害的散热方式呢？答案是有，第一种就是液氮，这是极限超频玩家会用到的散热方式，通过液氮加注，处理器甚至可以以零下的温度长时间工作（图26）。但是它需要非常精准的不断调整液氮的加入量，因为处理器自身也是由适用的温度区间的，如果超过它设定的下限阈值（例如﹣40℃），处理器会触发保护机制，就如同过热关机一个道理。

另外就是压缩机制冷的方式了。说白了，就是一种处理器用的“特制空调”，效果自然出类拔萃，但是它的成本甚至可以抵得过一台电脑本身的价格，因此也不具备任何实用性。

总的来说，现阶段还是风冷、水冷散热器更具实用性，价格因素也可以被大众所接受。

利民（Thermalright）AS120 Plus 刺灵

利民AS120 Plus是一款备受欢迎的CPU散热器，其散热效果十分出众。由于这款散热器配备了利民TL-C12风扇，很多玩家调侃买风扇送散热器。散热器部分采用四热管穿FIN工艺设计，所谓穿FIN就是将导热热管穿插在散热鳍片之中，二者中间没有任何导热介质，只靠直接接触来传导热量，这非常考究工艺水平，好在利民是此中好手。

实际使用中，它的最大特点就是静音，在拥有高达66.17CFM风量的TL-C12风扇上，噪音不过区区25.6dB，这实属难得。如果你对双风扇版本的AS120 刺灵体积不大感冒，还可以选择AS120刺灵的单风扇版本，价格还要便宜不少呢！

超频三（PCCOOLER）东海X6

超频三东海X6是一款性价比十足的产品，做工精细，但是要注意扣具的安装，笔者强烈推荐一定要仔细查阅说明书再使用——很多用户在购买了东海X6后都是用蛮力安装，实际上它的安装方式非常精巧，根本不需要蛮力。这款产品的散热效果肉眼可见，5热管设计，同时也配备了双风扇。有趣的是它的两个风扇规格并不相同，风扇1具备调速功能，而风扇2只能定速运行。噪音方面为18dB-30.8dB之间，如果负载很低的时候你甚至听不到风扇运行的声音。

九州风神（DEEPCOOL）玄冰400双刃

玄冰40 0是九州风神非常热销的一个系列产品，玄冰40 0双刃的散热效果出众，同时静音效果不错，风扇转速更是只有500RPM-1650RPM±10%的水平，十分难得。它的散热效果之所以出众，还要得益于4热管+56片散热鳍片的设计，论工艺，玄冰400双刃可能不算最好的，但是要说散热效果，玄冰400双刃可是非常有竞争力的。

不过需要注意一点，这款散热器的体积着实不小，它的高度达到了157.5mm，如果你使用小型化的机箱，要特别注意一下散热器的限定高度，有不少机箱会限定155mm以内的散热器高度，这是必须提前了解的事情。

ID-COOLING四热管双扇散热器SE-40

相比于动辄三四百元价位的产品，ID-COOLING SE-40这款只有百余元价位的产品可是一点也不差。这款产品最大的特色是双风扇中，第二风扇的厚度只有17mm，可以有效避免与内存模组互别的尴尬——部分主板在设计散热器安装位的时候考虑的并不充分，以至于有些个头较大的散热器无法顺利安装，IDCOOLINGSE-40就没有这个问题。

SE-40为4热管设计，风量更是达到了惊人的76.16CFM，難怪散热效果出众，只不过风扇的噪音略微大了一些，这是用户要权衡清楚的事情。可喜的是，这款产品可以更换LGA 1700扣具，官方提供了申领方式，用户可以免费更换，实现平滑升级。

猫头鹰（NOCTUA）NH-L9i

如果你是迷你电脑的狂热发烧友，猫头鹰NH-L9i是一款绝对无法忽视的产品，它是所有37mm高度散热器中散热效果最出色的产品之一，在极限空间内37mm的高度已经到顶，NHL9i就是这样一款踩着高度红线的扛鼎之作。而且别看它的风扇转速达到了2500RPM，但是噪音只有23.6dB，如果你搭配低噪音转接线（Low-Noise Adaptor， LNA），转速还能进一步降低到1800RPM，噪音只有14.8dB！对于ITX迷你电脑的发烧友，NH-L9i恐怕是最好的选择之一了。

需要注意，如果你是AMD平台用户，在购买NH-L9i的同时还需要额外购入NM-AM4-L9aL9i套件才可以使用。

酷冷至尊（CoolerMaster） 冰神B240 ARGB水冷散热器

水冷散热器中，酷冷至尊冰神B240是一款性价比突出的产品，这款产品采用双腔体水冷头设计，它巧妙的地方在于通过增加压力，制造更告诉的喷射水流，让冷却液加快流动以带走热量，通过两个RGB风扇快速将热量带走。而且， 酷冷至尊 冰神B240的安装方式在水冷散热器产品中算是比较方便的，这种240规格的散热器最重要的就是将散热排安装固定好即可。