同德專家：散熱對于顯卡性能上的影響
作者介紹:
Palit機構(gòu)研發(fā)部主管 許仁俊 先生
臺灣省云林縣人，于風扇散熱領(lǐng)域超過十五年經(jīng)驗, 并成功開發(fā)出超過二十幾項風扇機構(gòu)專利。
經(jīng)歷:
1.現(xiàn)任: Palit 機構(gòu)研發(fā)部主管
2.鼎沛電子股份有限公司研發(fā)處經(jīng)理
3.奇鋐電子股份有限公司NB事業(yè)處研發(fā)經(jīng)理
4.隆騰電子散熱事業(yè)處協(xié)理
專利名稱:
1. Chipset保護結(jié)構(gòu)
2. 散熱器固定結(jié)構(gòu)
3. 散熱鰭片固定結(jié)構(gòu)
散熱對于顯卡性能上的影響
VGA產(chǎn)品的散熱技術(shù)、散熱管理等的設(shè)計，其重要性正與日俱增。有越來越多的顯卡在設(shè)計時必須要考慮到熱的問題，但同樣的應(yīng)用設(shè)計在過去卻沒有問題，或是使用簡單的追加設(shè)計就能解決，如今卻無法用相同的作法來打發(fā)。
另外，從今而后的散熱設(shè)計也越來越艱困，過去的散熱設(shè)計主要在于保護性，保護產(chǎn)品在運作時不致發(fā)生過熱，或在過熱之前加以因應(yīng)，而今這只是散熱設(shè)計的最初步，現(xiàn)在則有更多的取向、因素必須去滿足。
今日我們要討論顯卡散熱設(shè)計：
1.顯卡散熱模塊的設(shè)計必須顧及系統(tǒng)的使用環(huán)境、使用條件、系統(tǒng)所允許的操作溫度(operation temperature)、亮麗的外觀等，故顯卡散熱模塊的設(shè)計工作是需要產(chǎn)品設(shè)計師(designer)、熱傳分析師(thermal engineer)及可靠度工程師(CR engineer)等工作人員密切配合來完成的，含括產(chǎn)品設(shè)計、流場分析以及系統(tǒng)可靠度測試等諸多學問。
只有外觀與性能并重的散熱器才能征服玩家的心
例如一片新的顯卡散熱器的開發(fā)，首先由可靠度工程師訂定使用環(huán)境的需求條件，產(chǎn)品設(shè)計師考慮環(huán)境限制來設(shè)計產(chǎn)品，熱傳分析師進行產(chǎn)品的散熱分析，最后再回到可靠度工程師來進行驗證的工作，以確保顯卡的散熱設(shè)計符合需求。
2.顯卡散熱模塊設(shè)計，所面臨的問題我們大約可以區(qū)分如下：
A.空間的限制：顯示卡散熱模塊的空間被限制在2 Slot以內(nèi)。
顯卡散熱器的高度最多只能占用兩個主板插槽的空間
B.熱密度問題：制程再更縮密后，裸晶的發(fā)熱位置將更縮小、集中，如此芯片封裝的散熱技術(shù)就更重要。
Geforce3
Geforce7800
G92
芯片的面積越來越小，導(dǎo)致散熱器與核心的界面熱阻抗越來越高，以前的散熱設(shè)計很難迅速將熱量從核心帶走。
C. 成本問題：顯卡更新?lián)Q代很快，各品牌顯卡間的價格戰(zhàn)愈演愈烈，在保證顯卡散熱OK的情況下合理控制成本，才能為玩家們提供最具性價比的顯卡，這也是我們不得不認真考慮的問題。
現(xiàn)在我們以近期最熱門的G92（8800GT）的散熱設(shè)計來談一下我們?nèi)绾瓮瓿梢豢钚碌娘@卡的散熱設(shè)計：
在設(shè)計的初期，我們手上會有一些官方提供的G92的數(shù)據(jù)，從而得知其TDP以及版型和組件位置的相關(guān)數(shù)據(jù)。我們會同時設(shè)計好幾款散熱器，以滿足業(yè)務(wù)的不同需求，同時在其中一個設(shè)計不能滿足要求時可以盡快拿出備用方案。設(shè)計方案完成后，我們會使用一些模擬軟件進行模擬分析，以評估此設(shè)計是否可以滿足散熱需求。
在NVIDIA完成G92的公版的時候，我們很快就拿到幾片公版，并進行測試。為了保證產(chǎn)品的高可靠度，我們的測試要求是在溫度53℃，濕度45%的環(huán)境中進行烤機，GPU芯片不能高于100℃，非常嚴苛。G92在使用公版散熱器時開始測試不久，溫度就升到了100℃，然后GPU進行自動降頻，pixel shader的幀數(shù)也由開始的六七百fps降到三四百fps。在更新BIOS之后，G92在溫度升到100℃時不再降頻，但是GPU的溫度卻一直升到109℃。
G92公版散熱器溫度測試曲線圖
由此可見，該公版散熱器并不能在我們的測試環(huán)境中將G92控制在合理的溫度范圍之內(nèi)。
公版散熱器（含3根熱管）
自設(shè)計鋁擠散熱器
接著測試我們自己設(shè)計的散熱器，首先是一款鋁擠太陽花散熱器。也許有人會想，這種鋁擠散熱器怎么比得上公版的熱管散熱器？沒關(guān)系，我們測測再說。
經(jīng)測試，在同樣的環(huán)境下，這款鋁擠散熱器可以將G92的核心溫度壓制到95℃，比公版熱管散熱器要低了十多度，且噪音還更低。
自設(shè)計鋁擠散熱器溫度測試曲線圖
為什么這款看似普通的鋁擠散熱器的性能要強過公版的熱管散熱器？奧妙就在于設(shè)計。首先，我們使用了一種性能很好的ThermalPad，同德的RD在多種高端PAD中進行嚴格的測試和篩選，最終才選定了這種PAD，它可以比其它一般的PAD更快的將熱量從GPU芯片上傳導(dǎo)到散熱器上，從而降低了散熱模塊的整體阻抗。
接著，我們看看這顆鋁擠，它是最常見的太陽花造型，太陽花的好處在于，中心的柱體可以將熱量迅速的傳導(dǎo)到鰭片，而柱體周圍的鰭片又可以提供較大的散熱面積，這顆太陽花體積較大，可以容納和散掉更多的熱量，鰭片的厚度、長度、間距，中心柱體的大小，甚至包括風扇槽的深度，風扇的選擇，都經(jīng)過細心的考慮，并分不同種情況制作了樣品進行對比測試，最后才確定了這顆太陽花的所有重要尺寸，將鋁擠太陽花的性能發(fā)揮到了極限。
由此看來，散熱器的設(shè)計是很重要的，具有優(yōu)秀設(shè)計的鋁擠散熱器可以強過一般的熱管散熱器，那么有沒有設(shè)計優(yōu)秀的熱管散熱器呢？
上圖這顆散熱器的底座采用CNC精密加工，可以與GPU接觸的更完美，GPU發(fā)出的熱量傳到銅底上，很快又會被兩只熱管帶走，并傳至上方的散熱片，而這顆散熱器的最新穎之處就在于風扇的使用，它使用的是一顆8015的直吹風扇，這種風扇風量很大，它通過吸風的方式給上方的散熱片散熱，在保證散熱效果的同時降低了噪音（注：噪音向來是吹風方式散熱的主要副作用之一）。吸入的風再吹向PCB板，又對板上的其它組件進行了散熱，達到了一個“整體散熱”的目的。在我們的嚴苛測試中，這顆散熱器可以把G92的溫度壓制到91℃，在玩家們的實際使用中，它的溫度還會低很多，有了它，G92可是涼到心里去了。
玩家朋友們，現(xiàn)在應(yīng)該對散熱器有更深的了解了吧，其實散熱器的學問還遠不止這些，很多東西因為技術(shù)機密的原因，不便在這里向大家講述，但是請相信，我們會盡最大的努力，設(shè)計出最優(yōu)良的散熱器，讓大家在暢玩游戲的時候還能讓顯卡有顆清涼的“芯”。<
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