筆電過熱:
散熱器無法有效處理晶片的發熱量,讓溫度持續上升達到溫度牆
啟動晶片溫度保護,降低運作功耗運作,讓發熱量降低避免過熱
晶片撞溫度牆限縮運作功耗,會耗用大量的I/O資源
讓系統產生LAG延遲,影響使用體驗,當然也會降低晶片的效能發揮能力
筆電過熱的原因了解之後,就知道是散熱器無法有效處理廢熱

筆電的散熱器一般分成下面幾個部份
散熱膏:
這通常是接觸晶片的第一個材料,要讓熱更有效率的傳導出去
散熱膏要能夠跟晶片和散熱器的晶片接觸面材料能夠形成良好浸潤
這樣才能讓熱傳用最有效率的接觸熱傳進行傳導,散熱膏的成份
一般來說矽油這個成份是導熱能力最低的,確是浸潤重要的成份
當該成份隨時間揮發之後,就是散熱膏乾掉劣化了
沒有浸潤就不是最有效的良好接觸熱傳,散熱膏是改散熱傳效率的關鍵
導熱系數1-15的產品都有,筆電的建議使用6以上的產品
相對就算頂尖的散熱膏,導熱系數15也遠低於銅的403甚至比氧化銅的32還低
真正的關鍵是浸潤現象對熱傳的幫助,因此有良好浸潤的前題下
厚度就是讓量通過的關鍵,導熱系數高但是厚度厚反而效果會差
散熱膏也是筆電散熱環節中,最容易成為熱傳瓶頸的部份
因為有利浸潤的材料,大多有揮發的問題,所以會隨時間劣化
是筆電維護保養必須要處理更換的消耗材料
也因為浸潤關鍵材料揮發後是會影響降低熱傳的效果
原本老化劣變的散熱膏在更換處理的時候一定要清除乾淨
不然會影響新的散熱膏,除了厚度增加,也會讓散熱膏更容易劣化

晶片接觸金屬片:
目前大多是銅的,接收散熱膏傳過來的熱量
銅的導熱系數高達403,可以有效的將廢熱快速擴散開
產生有利的溫度差,讓熱傳的效率維持良好,也增加了導管的接觸面積
讓導管的熱量接收更好,更有利於導管內液體接觸熱傳氣化
一般來說晶片接觸金屬片跟導管都是用焊接起來的
熱傳的能力遠遠高過散熱膏,且表面氧化物會保護內部
基本上在筆電的使用期間內不會有甚麼特別的狀況發生
會出問題的是跟散熱膏接觸的晶片接觸面,氧化的問題
氧化銅的導熱系數,會降低到銅的1/10不到
也會成為熱傳的瓶頸之一,是維護保養必需要處理的

熱導管:
筆電的熱導管都是銅材質的導管,導管的運作是利用相變化均溫的原理
在熱端導管內液體吸收熱量氣化之後帶有熱量的氣體分子快速均勻分佈導管內
在散熱片端利用溫度差將熱傳導到散熱器的下一站散熱片上面
導管的熱傳效率可以是銅的數百倍的運作效率,且是物理循環
冷凝後的液體回流熱端,循環運作,不休不止的將廢熱由熱端到冷端
我們都學過國中物理所以上面的說明應該可以了解
也可以知道溫度高之後氣化的速度就會加快,也會增加導管內的壓力
導管都有熱傳能力的上限,如果折彎的品質或是變型
也有可能會影響冷凝後回流的效率,就會影響導管的運作效率
如果散熱片端的廢熱無法被有效帶走,創造有利散熱的溫度差
就會因為導管冷端溫度的上升,降低了導管熱-冷端的溫度差
會慢慢讓熱端導管的溫度跟晶片接觸金屬片溫度差變了
就會影響整個散熱器的熱傳效率,讓散熱能力變差

散熱片:
散熱片有分成銅的和鋁的,目前使用鋁的比率是比較高的
因為銅的密度是鋁的3倍左右,重量比較重,鋁的加工成本也比較低
散熱片主要是提供熱交換的面積,所以導熱系數夠就好
筆電的厚度通常也沒有很厚,所以鋁的導熱系數也夠了
這就是為什麼大部份筆電散熱器的散熱片是鋁材質的關係了
散熱片模組是讓風扇驅動的空氣通過,帶走廢熱的設計
風扇轉動就會跟空氣磨擦,這樣就會產生靜電
靜電會轉附在被風扇代進來的灰塵棉絮的上面
在接近散熱片的時候就會吸附上去,累積之後就會影響氣流
風扇驅動的氣流沒有辦法有效通過散熱片,就沒有辦法帶走廢熱
散熱器運作的效能就會降低,隨時間灰塵累積更多
散熱的能力就越來越差了,維護保養,清除散熱片的灰塵是重要的

風扇:
風扇是驅動氣流帶走散熱片上廢熱的零件
風扇的功率越大,轉速越高通常就是能夠驅動更多的氣流
達到更好的散熱效果,12V的風扇也比5V的有更高的反應速度
不過風扇的轉速越高,相對的也會有更大的運作噪音
會影響到筆電使用的舒適度,還有就是越高的轉速
通常也會帶來更多的灰塵量,因此沒有必要不要特別拉高轉速
讓筆電自動去控制就可以了,12V風扇的轉速拉升效率比5V高很多
相對的軸心承受的壓力也會大很多,更容易損壞
在桌機的部份因為風扇夠厚,耐受能力也會比較高
如果是薄型筆電使用12V風扇要留意轉速升降控制EC的設定
不然會有風扇壽命過短的問題,華碩的筆電就有不少的狀況

散熱能力是需要維護保養的:
上面解說了筆電散熱器全部的詳細說明了
在風扇還能夠正常運作的狀況下
因為8代之後的筆電效能大幅度的提升
散熱膏的熱傳能力已經面臨了嚴格的挑戰
更高導熱系數的產品和更薄的施作處理方式
是可以讓熱傳瓶頸有更好的一些改善的可能
但是更薄的散熱膏施作就會讓散熱膏的耐久度降低
因為能夠揮發的浸潤材料也就相對比較少了
製程的微縮也會讓晶片的面積縮小,相同的運作功耗
單位面積要通過的熱通量就會變大,散熱膏相對不夠力了
散熱膏就會變成晶片接觸面的部份因為熱量高
快速的升溫倒接近晶片的溫度,溫度差過小就非常不利熱傳
散熱膏來不及把晶片的發熱有效的傳到晶片接觸金屬片
這樣的狀況就是積熱,積熱一發生就會讓晶片撞到溫度牆
就會啟動過熱防護機制,就會影響到使用者的體驗和效能的發揮

液金是目前解決散熱膏熱傳瓶頸的最佳方案:
目前使用液態金屬取代散熱膏是最好的解決方案
當然施作的安全性和液金對晶片和晶片接觸金屬片的浸潤狀況
都是解決散熱膏熱傳瓶頸的重要關鍵
液金更薄,導熱系數也高,能夠更有效率的將熱傳到散熱器
這就是液金比散熱膏好很多的重要關鍵

降低了功耗,就會降低發熱量:
如果散熱器的散熱設計真的已經到了極限了
那麼要解決過熱的問題,就剩下降低發熱量來解決了
這跟過熱保護不就是一樣了嗎,效能降低就是代價
當然這樣也是值得的,只要不撞溫度牆就不會處發過熱保護
對使用體驗的幫助其實已經是很大的了
這就是部份筆電會把運作功耗降低
雖然測試的跑分比較低但是使用的體驗反而可以比較好
也是新機過熱不錯的處理解決方案

有不降低效能只降低運作功耗的方式:
降低運作的功耗,是可以有效降低發熱量,但是效能也降低了
有沒有更好的解決處理方法呢,其實是有的
測試了解晶片的體質,合理的調降運作的電壓
這樣一樣可以降低運作的功耗讓發熱量降下來
運作一樣的效能,在更低的功耗,就會有比較低的發熱量
當然就可以有效的降低運作的溫度了,這就是優化調整

有效處理筆電過熱的方式:
維護保養:
定期處理必要的維護保養,清除影響熱交換的灰塵
還有清除老化的散熱膏,並重新處理良好的施作品質
優化調整:
透過優化電壓和運作的功耗,讓筆電有更好的運作可能
甚至有更高的效能和更低的運作溫度
散熱加強:
使用液金解決熱傳的瓶頸,讓散熱器能夠發揮更好的效率



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