真的管用吗？仔细看板卡上的热管设计
你仔细观察过主板或者显卡的散热设计吗？你在购买产品时关注热管的应用吗？如果你认真考察一下就会发现，小小的热管不但是厂商宣传的热点，还为板卡的安全工作担负着极为重要的任务。那么，怎样的热管是优秀的热管，怎样的设计会让热管的效能大化呢？我们在选购板卡时，应该怎样来判断热管的优劣呢？跟着本文走，你将会了解这些内容。
热管的应用不仅仅在电脑上，空调、锅炉、发动机甚至核电站都有热管的身影。在板卡上，热管作为重要的热传导部件，在辅助散热和导出热量方面起着非常重要的作用。
原理弄清晰—热管是怎么工作的
热管是什么？我们之前也介绍过有关热管结构、设计原理等方面的内容。热管在工程中的一种重要提法是“封闭两相传热系统”。区区8个字，概括了热管的方方面面。
热管的内部结构和工作原理示意图
首先，热管是完整的、拥有自己独立特性的传热系统。在不使用任何辅助设备的情况下，热管能顺利将热量从一端迅速导出至另外一端。首先，热管总是将热量由温度高的地方快速转移至温度较低的一端，这是由热管的结构和特性决定的；其次，热管的工作特性是两相—液态，气态。通过液态气态转换过程中的吸热和放热，热管拥有了强大的热传递能力。在实际工作中，热管热端液体吸热后变为气态，随后这些气体在压力下向冷端移动并在冷端凝转变为液体，同时放出热量。这些冷凝液再随着毛细孔回流至热端，完成一个循环。后，热管是封闭的系统，在理论情况下，热管不制造能量也不消耗能量，只作为一个纯粹的热量搬运工。当然，热管本身也要向外辐射热量，具有一定的散热能力。
烧结、沟槽还是丝网—热管工艺大探秘
从表面上来看，热管的外观并没有什么特色，但不同类型的热管在实际工作时的过程却千差万别。上文我们提到热管在工作过程中的一个重要环节是“冷凝液随着毛细孔回流至热端”。它要求热管内壁有足够均匀和稳定的毛细结构以发挥毛细效应——但究竟怎样的毛细结构符合要求？在制造工艺和成本上又有何区别呢？
烧结式热管是目前应用多的产品，它的性能表现也是令人满意的
在不同的制造工艺和成本制约下，热管在发展过程中出现了沟槽式和烧结式两种不同的形态。所谓烧结式，是指在热管制造过程中，用铜粉烧结并固定在热管内壁上，成为天然的均匀毛细结构。目前应用中有80%的热管采用烧结式结构。烧结式热管优点很突出：导热效率高，对方向性不敏感，热管弯折损失较小等。但烧结式热管对制造工艺要求也高，一般需要70～150微米、纯度在99.5%以上的铜粉。在制造烧结式热管的过程中，需要超声波清洗铜管，并且内外壁都需要非常光滑。且烧结过程控制要求较高，对温度和时间的控制都比较严格。为了进一步加强热管的导热效能，一些高档产品采用的热管内部还布置了铜丝和铜网，这些构件与内部毛细孔共同形成了导流构造，进一步加强了热管的热传导效率。
除了烧结式外，沟槽式也是比较常见的热管类型，约有20%的热管采用沟槽式构造。这种热管制造简单，成本较低，可以采用整体成型工艺制造，不需要复杂的烧结过程。因此一般只需要同规格的烧结式热管2/3的价格就可以生产出沟槽式热管。但沟槽式热管的方向性比较强，弯折后导热效率会有明显降低。目前这种热管占据约20%的市场份额，由于价格低廉，常常出现在很多中低端板卡上。沟槽式热管和烧结式热管比较难以分辨。一种比较“土”的分辨方法是看热管弯折处是否出现褶皱丰富的类似“橘皮组织”的折痕，有，则很大程度上可以判定热管为烧结式产品。
另外，还有一种比较少见的丝网类型的热管。这种设计方式是在热管内壁布置几层细密的铜网，利用多层网之间的毛细孔来导流液体。一般网层数有1～4层，实际使用中配置了不同粗细孔径的丝网来同时满足液体回流和气体扩散的需求。不过丝网类型的热管热阻相比沟槽式和烧结式都要大，工艺重复性也较差，对弯曲更为敏感，因此应用稀少，逐渐被前两者热管所替代，目前很难在实际产品中看到。
热管在主板上使用的意义有多大？
热管的作用在于传导热量，避免热量堆积。比如在显卡核心瞬间高热等状态下，热管散热器的作用就开始凸显。在这些苛刻条件下使用热管是理所当然的。但目前主板散热并没有到这样严苛的地步，一些主流芯片组比如英特尔 P43/P55、AMD 770X等产品，本身北桥工艺都比较先进，发热量控制也很出色。特别是P55、AMD 770X等这些取消了内存控制器或PCI-E控制器的北桥芯片，结构更简单、发热量相对更低。因此这类产品使用较好的散热片设计方案或者普通热管散热器足矣。当然，诸如X58等本身功耗较高，又专为超频玩家设计的主板，使用热管是有必要的。但绝大部分主板单纯为了好看或增加卖点而设计热管，毫无疑问是华而不实的产品。
除此之外，主板上另一个重要发热点就是CPU供电部分，而MOSFET又是这个部分的发热大户，这也是豪华热管喜欢光顾的地方。我们可以简单对比一下显卡和主板上的散热配置。以高端显卡GeForce GTX 275+为例，它的发热量和供电需求都不低，但大部分产品的MOSFET上也只贴着简单的散热片即可稳定工作。同时，该卡的核心供电设计也一般采用四相、六相等常见方案，与普通主板设计基本相当。也就是说，高热量的GPU仅使用简单散热片就能满足MOSFET散热需求，那承载同等甚至更低功耗的主板MOSFET为什么要使用热管、密集鳍片等豪华装备呢？当然，有些用户需要超频使用，适当增加MOSFET是正确的。这样看来，虽然主板上的热管设计很豪华，但实际意义却不像那华丽的外表一样出色，况且后买单的还是消费者自己。因此笔者认为普通用户并没有必要花大价钱购买搭配豪华热管的主板。
应该怎么选—从应用看散热设计差异
热管有着强大的热传导能力，比如常见的直径为5mm的热管，能够在2个周期内传递高达50W的热能，更粗大的8mm热管更是能在0.6个周期内传递80W的热量！这样强大的热传能力，如果没有很好的散热设计的配合，也是难以发挥效能的。总的来说，在实际选购板卡中，需要注意以下几个方面：
1.粗的热管导热能力更强
热管的直径大小和热管的导热性能成正比。比如直径为3mm的热管的热阻高达0.33，直径为5mm的热管热阻就降低至0.11，直径为8mm的热管的热阻进一步降低到0.0625—这几乎只有3mm直径热管的1/5！一般来说，在高端显卡或者以散热为卖点的显卡上，我们可以看到这类产品的散热器大多采用了直径为8mm的热管，例如Radeon HD 4870公版显卡。而普通显卡的散热器的热管直径多为4mm。在主板方面，高端主板常见的热管直径多为5mm到6mm。部分显卡的散热器的热管直径之所以比部分主板的热管直径更大，是因为GPU对散热的需求相对更高，因此大直径的热管更能快速导出GPU的热量。反观主板，由于散热要求相对不高，因此多使用5mm的热管。
目前高端显卡普遍使用8mm热管，或者8mm和6mm热管搭配使用，以迅速传导GPU的热量。
图为ATI公版Radeon HD 4870散热器，粗壮的8mm热管非常抢眼。
小结：高端显卡大量使用大直径的热管，会带来比小直径热管更为强大的导热性能。反观主板，由于散热要求相对不高，往往使用较细的热管来节约成本，一般多为5mm左右。
2.不必过分追究是焊接还是穿Fin，但要细致查看做工
热管的主要作用是导热，但如何将导出的热量有效散发的重任就落到鳍片上了。鳍片作为主要的散热部件，需要和热管紧密贴合，降低热阻，终达到有效散热的目的。目前鳍片和热管的连接技术主要为焊接和穿Fin工艺。
焊接技术从字面上看更为结实牢靠，焊接后鳍片和热管紧紧粘合在一起，优秀的焊接会带来较低的热阻和更高的稳定性。但焊接对技术要求较高，如果焊接操作不当出现如空洞、焊料堆积等情况，也会降低整体散热效能。因此焊接连接方法对厂商技术实力有较高要求，成本相对也比较高。
穿Fin工艺由于成本较低、制造方便而渐渐流行了起来。诸如技嘉、华硕以及其他主板生产商普遍采用此类技术。这款高端X58主板散热片就采用了穿Fin技术。
穿Fin工艺在很多情况下的性能不如焊接工艺，实际上优秀的穿Fin工艺会也有不亚于焊接工艺的出色效能。我们常看到一些优秀的散热器采用穿Fin工艺后，鳍片上拥有均匀而紧密的贴合片，紧紧贴合在热管上，两者结合处几乎没有任何空隙。但也有一些散热器在鳍片和热管的结合处显得松垮而不均匀。相对来说，焊接和穿Fin的主要区别都并非工艺本身，而是相关厂商的技术实力和加工能力，并不能简单以工艺论英雄。
主板上热管和散热片的“特殊工艺”
不同于焊接和穿Fin工艺，在主板上经常可以看到热管直接穿过整个金属块的实体部分的情况。比如在金属块中打一个洞，让热管从中穿入。这种情况下就很难使用焊接或者穿Fin等类似工艺，厂商往往使用导热膏或者导热贴将热管与金属块之间的缝隙填满。由于工艺千差万别，甚至同型号产品的热管和金属孔匹配都不太一致，因此这种设计的效果表现在工艺一般的情况下是难以和焊接、穿Fin鳍片相比的。
主板上的“特殊工艺”
小结：无论是穿Fin还是焊接，都是优秀的鳍片和热管连接技术，但是厂商的工艺和技术差别造成了散热性能的差异化。因此消费者在选购板卡时，需要细致查看鳍片和热管的连接情况。如果有不均匀、疙疙瘩瘩甚至有翘起、毛刺等情况，散热效果肯定大打折扣。
3.增加镀层的热管的外观稳定性更强，寿命表现也更出色
热管的主要材料是铜，铜是一种比较活泼的金属，在空气中较容易氧化，特别是在湿润的环境下。氧化除了导致热管外观发黑以外，氧化后的表层对热传导也有不利影响，容易导致散热性能下降。为了解决这个问题，部分热管外部会镀上一层不活泼金属来防止热管氧化。常见的热管镀层都是镀镍，镀镍能在很大程度上保证热管表面的安全和稳定。
小结：在可能的情况下，尽量选择有镀层比如镀镍的热管，不仅外观漂亮，抗氧化能力也强，长时间使用后稳定性表现更胜一筹。
4.注意看热管是否紧贴发热设备，而不是单独悬空
从设计目标来说，设计者希望发热部件产生的热量能快速、直接地转移到散热片。在实际应用中，厂商设计了如导热膏、散热贴等中间介质加强热量的传递。但另一个问题是，作为导热快的部件，热管如何设计才能让热量传递更迅速？
HDT技术多出现在显卡上
好是热管直接贴合在发热部件上，显卡散热器常使用这种设计。比如我们常看到一些厂商所谓的HDT散热，它是将热管的一端通过加工直接和热源紧密贴合，直接和迅速地传导热量的一种方式。同时在主板上，还有一些采用“共用鳍片”的设计方式，将北桥的热量由紧贴芯片的热管引出，再导出至鳍片上，这些鳍片可能还负责MOS管等其他发热部件的散热。这种设计也是常见的主板加强散热方式。
小结：购买板卡产品要务实，不能“为了热管而热管”，一些设计拙劣的产品只是徒增成本，实在没有选购的必要。
