显卡散热经过这么多年的发展,无论是结构还是设计都已经相当成熟。但成熟归成熟,实际用料和设计方式,还是在深深地影响着显卡的散热性能。本刊近期连续进行了多次有关PC散热的主题测试,涉及笔记本电脑、手机等多个领域。今天,我们将视线转移到显卡散热上,来看看目前的显卡散热技术究竟是怎样的。
风冷散热、水冷散热是目前常见于显卡上的两种散热方式,特别是风冷散热它是目前为常见的显卡散热方式。显卡风冷散热器主要由散热底座、热管、鳍片、风扇组成,基本原理都是散热底座吸收G PU热量并通过热管传递到鳍片上,而后通过风扇将热量带走。不过就算显卡风冷散热技术已经很成熟,但厂商仍然会在已有基础上进行一些差异化设计,终导致显卡散热性能的差异。这就好比同样的食材,不同的厨子做出来的菜品味道肯定也有好有坏。今天,我们将以成名已久的DirectCU,没错,这个华硕显卡重点打造的散热体系来一探显卡风冷散热的设计。
产品的宏观设计决定产品是否有可用性,而产品的微观设计才决定了产品细节的优劣。华硕DirectCU散热技术运用了不少独到的设计,下面我们就一起来看看。
烧结管(图右)和沟槽管的横截面对比,可以看出烧结管增大了毛细结构的面积,利于热管对热量的传导。
从热成像仪的测试结果来看,采用DirectCU散热器的华硕Dragon HD7850显卡(左图)的PCB背面的高温区域比某品牌HD 7850明显要少很多,高温区域集中在核心供电、GPU核心、和PCB上方的显存部分。在高温区域内,其高温度为68.7℃。与之对应的是,某品牌HD 7850的PCB背面的高温区域中高温度为74.4 ℃。
毫无疑问,热管传导率的高低是影响风冷散热器散热性能的重要因素,华硕DirectCU技术秘诀在于直触式散热。正如上文所说,传统的热管需要通过底座将热量导出,热量路径是“发热体→底座→鳍片→热管”。华硕DirectCU取消了底座设计,让高纯度的铜热管与热源G P U实现直接接触,让热管能够更快地将热量传导至散热鳍片,使得热传导效率更高。
我们平时所说的纯铜热管只是接近100%纯度的铜热管。相比较他牌散热器所用99.90%纯度的韧炼铜,运用华硕DirectCU技术的显卡散热器都使用了纯度高达99.96%的高纯度无氧铜作为原材料。这是因为氧铜本身性能要更出色一些,比如导热系数(391W/mk)要稍高于普通的铜(381W/m k),在高温下使用时寿命更长。再加上部分华硕DirectCU散热器上的热管采用了镀镍技术,在一定程度上解决了铜氧化导致外观难看、导热能力下降等问题。
现在市面上游戏显卡普遍采用的热管分为“烧结管”和“沟槽管”两种,烧结管由于内部添加了铜粉,增大了毛细结构的面积,毛细现象的作用发挥更佳,导热更快,热传递能力更强。但原料和工艺的差异导致烧结管比沟槽管的成本更高。华硕DirectCU散热器全面采用的是导热效能更好的烧结管。
那么如何辨识烧结管和沟槽管呢?一般来说,用户可以通过热管折弯处的褶皱判断:沟槽管采用整体成型工艺制造,表面虽然平滑,但当热管出现较大弯折时,其导热性能会大幅度下降;烧结管因内部添加铜粉,在高温烧结后会变软,表面会出现细微条纹,折弯处也易出现皱褶。虽然这种情况比沟槽管平滑的表面来说的确美观稍逊,但导热性却没有太大损失。
华硕DirectCU散热技术的特点在于热管和发热体直接接触。在很多质量较差的热管上,由于热管和发热体直接接触处被压平、打薄,导致长时间使用后热管发生凹坑、变形,进而造成导热能力大幅度下降。而华硕DirectCU散热器采用的热管均增加了30%的热管壁厚度,增加用料避免了因硬度不足而导致的变形问题。同时这也避免了热管与GPU接触面因打磨抛光造成的脆弱问题,有效保证了热管的导热效能。
热管如果要做到和发热体,即GPU核心直接接触,那么接触面必须平滑。部分华硕DirectCU散热器的底座使用了铝材质,而热管使用纯铜。铝和纯铜的硬度不同,热管又相对脆弱,进行平滑加工的难度较高。DirectCU散热器使用的热管与GPU的接触面经过铣床高光打磨后,再用国际平整度标准的大理石平台进行检测,以保证热管与GP U的接触面平整度将达到0.05毫米以内,大程度保证导热效能。
除此之外,DirectCU散热器还在防尘设计上独具匠心,它使用的“防尘风扇”采用了扇叶和轴承处都经过防尘密封的设计方案,降低了灰尘进入电机内部导致电机工作不正常的可能性,在一定程度上延长了电机使用寿命。
正如我们前文所说的那样,显卡散热技术本身已经非常成熟了,但这并不意味着无潜力可挖。事实上,目前显卡散热器仍然可以通过独特的细节设计来提升散热性能,比如本文提到的华硕DirectCU散热技术,它就通过使用热管直触散热、烧结热管等设计来进一步挖掘散热器的散热性能,而创新的防尘风扇设计更是在同类产品中独树一帜。DirectCU散热技术已经在热管的设计上做出了表率,下一个提升显卡散热器的细节设计又将是什么呢?