| 出版日期：2005-06-13 总期号：1419 本年期号：42 |
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炎炎夏日如何偷得半点凉？
炎炎夏日， 你是否因为手里的笔记本电脑烫得可能烤鸡蛋而发愁？ 你是否因为投影机所吹出的阵阵热浪而不堪忍受？ 你是否因为台式电脑的散热问题频频死机而苦恼不堪？ 你是否为了UPS发“高烧”而架设了座式风扇？ 计算机设备诚如人性，当内热不得散，则必生变，导之有法，散之有道，则顺也。在炎炎夏日里，如何让我们的设备偷得半点凉？ 我们都怕热 因为散热不良而频频出问题的，莫过于笔记本电脑了。笔记本内部空间越小，其电子元件的集中程度越高，内部对流空气越少，对散热的方式和效率的要求也就越高。像如今的一些超薄笔记本，都被迫采用了超低电压版CPU以减少能耗，降低散热成本。但这是以降低笔记本的整体性能为代价的，牺牲了用户的使用感受。还有一些性能发烧的笔记本采用了强劲的CPU、图形显示芯片，同时也不得不加上强劲的散热模块，风扇产生的噪音丝毫不亚于一台台式电脑。 当然，台式PC的散热问题也不容忽视。据有关调研报告显示，55％的PC产品故障源于其工作温度不合理，超过了其他所有故障的总和。在商用电脑越来越多地介入商业核心业务的今天，如果系统由于散热问题频繁死机，那带来的将是灾难性的后果。因此，散热性能就成为用户选购PC产品必须考虑的因素之一，是否具备优秀的电脑系统散热设计能力也成为衡量一个公司的技术实力的重要指标。 随着服务器的集成密度越来越高，像刀片服务器和机架服务器等大量的普及使用，服务器的散热也越来越受到厂商和用户的高度重视。例如，对于刀片服务器来说，高计算力需要多CPU，而CPU本身以及相关设备都需要刀片机柜具备强大的散热降温能力。同笔记本电脑、台式PC，以及投影机等相比，服务器的散热系统更加庞大。例如，有的服务器产品，甚至采用了“中央空调式”的整体散热技术，以帮助服务器进行降温。此外，像液冷散热等先进的技术， 在服务器上也得到了充分利用。 散热，各有绝招 从目前来看，不管是什么产品，都有不同的散热方式。并且，不同的产品，所侧重的散热方式各不相同。 目前，散热技术主要有风冷散热、液冷散热、热管散热和电子制冷散热等方式。风冷散热是主流的散热方式，被广泛地应用在PC、笔记本、服务器，以及投影机等产品中。 风冷散热主要用在设备的主要发热源上。加载风扇，从而把发热源产生的热量散发出去。例如PC、服务器中的处理器、主板芯片，以及图形处理芯片等。此外，硬盘也是一个发热大户，特别是在服务器中，当采用阵列式的多个硬盘时，多个硬盘也需要风扇进行散热。 在笔记本电脑这样空间狭小的产品中，仅有风扇还不够。它必须要同良好的热导管相配合才行。由于笔记本电脑的厚度受到限制，在一般的情况下，直接在处理器、芯片组上加载风扇是不现实的。这样，就需要一个导热性能非常高的金属管，一般是铜管，置于处理器、主板芯片组的上边，把热量导到笔记本电脑的外壳旁边，再通过风扇把热量吹出去。在超小型笔记本电脑中，由于太薄，有的笔记本电脑甚至不用风扇了。例如SONY X505，它就没有风扇，而采用了石墨材料的体表散热。 与笔记本电脑相对的是，服务器就非常需要风扇了。甚至，在某些大型服务器系统中，风冷散热也已经不能满足需求了。这就需要更先进的散热方式——液冷散热。 目前，在服务器系统中，液冷散热已经比较普遍了。形象点说，液冷散热就如同生活中的水管取暖一样，通过液晶管中的液体流动，把热量带出去。只不过，取暖系统是把热量带进来，液冷系统是把热量带出去。 液冷散热系统比风扇散热系统有更强的散热能力。一般的液冷系统是闭合的管道，如果在某些大型的服务器系统中，可能还会用上带有电力泵的液冷系统，这会加快液体循环，从而加快散热。 此外，我们还可以看到这样的景象：在大型投影机旁，人为地架设了一个座扇，专门去吹投影机，从而帮助投影机散热。同样，我们还可以看到，UPS机房里，在本来就有强力空调的情况下，还架设了座扇，以便于机房散热。 我们所看到的，是各种各样的散热方式，不管如何，它们共同的目的，就是为了保证设备可靠地工作。这也是我们为何要在炎炎夏日中，挣得半点凉的用意。 （唐川） 远离高温热源 芯片散热技术解析 夏日的高温天气是对芯片稳定性的一大考验，而不断提高的工作频率又使得各个部件的发热量不断提高，因此各大厂商都着力开发相应的散热技术。从产品本身降低发热量到利用空间散热环境，乃至更为先进的散热技术，业界可谓绞尽脑汁，多管齐下之后终于达到不错的效果。 
丽台的TwinTurbo-II专利散热系统 AMD：Cool 'n' Quiet 内因解决方案 针对CPU散热量大的问题，AMD研发了Cool 'n' Quiet技术，并且在多款Socket 939和Socket 754型号的新Athlon 64处理器中使用。该项技术被正式命名为“清凉安静技术”，使处理器可以根据所执行的运算工作来改变自己的频率，降低处理器的发热量，减小CPU风扇的工作量。 Cool 'n' Quiet类似于移动版Athlon 64所采用的PowerNow!技术，它可自动调节处理器的工作频率，并搭配测温器件，自动调速散热器达到降温静音效果。Cool 'n' Quiet技术的效果十分明显，但是也需要主板和操作系统的配合。并非所有的K8主板都能兼容Cool 'n' Quiet技术，因此大家在产品选购时需要注意这一点，部分主板可以通过升级BIOS来实现对这项功能的支持。至于操作系统则需要升级CPU驱动，并且打开控制面板中的电源选项，将电源使用方案设置变更为最小电源管理。在连夜BT下载或者长时间办公处理中，我们并不需要很强大的CPU性能，而Cool 'n' Quiet技术的这项功能无疑有着很高的实用性。 
在主板BIOS中打开Cool 'n' Quiet功能 Intel：Thermal Monitor 2智能频率调整 热量监视（Thermal Monitor）功能是随Pentium4处理器一起诞生的，只要采用NetBurst架构的处理器，不管其核心是Willamatte、Northwood或是Prescott，都会具备TM功能。它的主要用途是监视处理器的温度，TM保护处理器是通过处理器内部的热量控制电路（Thermal Control Circuit）来实现的。但是热量监视仅仅是一个过热保护系统，还是无法在散热上做出更大的贡献，因此Thermal Monitor 2应运而生。Thermal Monitor 2是一个保护处理器因过热而受损的机制，当出现温度过高时，处理器会降低频率（通过调节倍频）和降低处理器输入电压。当温度恢复正常，频率和电压值也都会恢复正常。Thermal Monitor和Thermal Monitor 2的区别主要是Thermal Monitor不能调节电压，当然Thermal Monitor 2也需要BIOS的支持。 与AMD的Cool 'n' uiet技术相比，Thermal Monitor 2丝毫不逊色，只不过两者的工作原理不同：AMD根据应用程序负荷来调整工作频率，而Intel根据CPU检测温度调整工作频率。另外需要指出的是，Intel之所以采取这种方法，与其CPU针脚中的测温功能有很大的关系，而K8系列处理器似乎延续了K7时代的传统，尽管也有针脚负责温度检测，但是稳定性并不高，而且更加需要主板的辅助。 
Thermal Monitor 2运行时的电压、频率与温度变化 CPU制作工艺： 最直接的降温手段 降低CPU的温度一直有两个思路：通过新材料新工艺降低发热量以及使用监控技术实时改变运行状态来达到降温目的。前者肯定有着更好的效果，而且实用价值更为明显。半导体的工艺进步主要体现在线宽（Line Length）的不断缩小上。线宽越小则芯片的集成度就越高，同样面积的芯片内可以容纳下更多的晶体管，在相同集成度时的发热量也就大幅度降低。 我们通常所说的CPU纳米制作工艺实际上指的是一种工艺尺寸，代表在一块硅晶圆片上集成数以万计的晶体管之间的连线宽度。以90纳米制造工艺为例，此时门电路间的连线宽度为90nm。这微小的连线宽度决定了CPU的实际性能。CPU生产厂商为此不遗余力地减小晶体管间的连线宽度，以提高在单位面积上所集成的晶体管数量。采用65纳米制造工艺之后，与90纳米工艺相比，绝对不是简单地令连线宽度减少了35纳米，而是芯片制造工艺上的一个质的飞跃。 从0.13微米到90纳米，为何我们基本没有看到明显的发热量改进？其实这主要还是晶体管集成度的提高掩盖了这一真相。而未来65纳米制作工艺即将普及，对于不使用双核心的处理器而言，其低发热量将是十分令人期待的。如今最新的65纳米制造工艺可以在不增加芯片体积的前提下，多集成将近一倍的晶体管，使芯片的功能得到扩展。 显示芯片散热：创新中谋发展 与CPU相比，如今显卡GPU的晶体管集成度已经更高，因此发热量绝对不可小视。大功率风扇与大面积散热片自然是最简单的解决方案，但是追求更高表现的显卡厂商并不满足。TwinTurbo-Ⅱ是丽台的专利散热系统，也被称为第二代全覆式双涡轮散热风扇。此时散热片完全地覆盖整张卡，启动时空气会顺着一个方向经两把风扇一出一入，能够有效地将芯片及显卡的热力迅速带走。而且两把球轴承风扇能有效减低噪音，再加上金属散热网令寿命更长久。 追求最强的散热效果是一个方面，而在追求稳定性的同时又追求静音表现是另一种发展模式，近期热门的热管散热器在显卡中已经应用得很普遍。至于最新的GeForce 6800Ultra或者X850XT，我们看到了不少厂商开始采用风道型散热结构，这可以认为是丽台TwinTurbo-Ⅱ技术的改进版。采用这种设计的显卡将发热部分与机箱内部基本割裂，通过密封的风管直接与机箱挡板的外部形成风道，此时可以获得更好的热交换效果。 小结 不仅仅是以上我们所介绍的几项技术，所有的散热技术在近几年的发展将会成为业界关注的焦点。目前Intel准备推广散热通道更为合理的BTX架构，而水冷技术的呼声也越来越高，同时散热器厂商不断融合新材料与新技术，提高散热力度。在笔记本方面，各种巧妙的散热方式也开始浮现，最终为我们的设备稳定运行而保驾护航。 |
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