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眾所周知,電子器件的工作溫度直接決定其使用壽命和穩定性,要讓PC各部件的工作溫度保持在合理的范圍內,除了保證PC工作環境的溫度在合理范圍內之外,還必須要對齊進行散熱處理。而隨著PC計算能力的增強,功耗與散熱問題日益成為不容回避的問題。
一般來說,PC內的熱源大戶包括CPU、主板、顯卡以及其他部件入硬盤等,它們工作時小號的電能會有相當一部分轉化未熱量。尤其對目前的高端顯卡而言,動輒可達到200W功耗,其內部元件的發熱量不可小覷,要保證其穩定地工作更必須有效地散熱。
● 第一代——沒有散熱概念的年代
1995年11月,Voodoo顯卡的誕生,把我們的視覺帶入了3D世界,PC機從此具有了幾乎和街機同級的3D處理能力,開創了真正的3D處理技術時代。從此以後,圖形芯片的發展一發不可收拾,核心工作頻率由100MHz提昇到現在的900MHz,紋理填充率從1億每秒飆昇到如今的420億每秒(GTX480)。面對性能如此大的改變,發熱量是可想而知的,風冷、熱管、半導體制冷片等散熱設備也運用到了顯卡身上。今天就給他大家介紹下主流顯卡散熱設備的發展和趨勢。
當年的Voodoo顯卡剛推出的時候,是沒有任何散熱設施的,核心上的參數赤裸裸的暴露在我們面前。與目前的主流顯卡相比,當時並沒有GPU的說法。而顯卡上的主要核心芯片處理能力甚至比當前的網卡還要弱,所以發熱量幾乎為零,幾乎不需要另外散熱設備輔助。
● 第二代——散熱片的運用
1997年8月,NVIDIA再次殺入3D圖形芯片市場,發布了NV3,也就是Riva 128圖形芯片,Riva 128是一款128bit的2D、3D加速圖形核心,核心頻率為60MHz,核心的發熱也逐漸成為問題,散熱片的運用正式進入顯卡領域。
● 第三代——風冷散熱時代的到來
TNT2的發布如同一顆重磅子彈狠狠地射入3dfx的心髒。核心頻率為150MHz,它支持當時幾乎所有的3D加速特性,包括32位渲染、24位Z緩衝、各向異性濾波、全景反鋸齒、硬件凸凹貼圖等,性能增強意味著核心發熱的增加,而工藝上卻沒有很大進步仍然采用的0.25微米,所以散熱片這種被動的方式已經不能滿足現行的需求,主動式散熱方式正式進入顯卡的舞臺。
從GF2 400 MX開始顯卡的超頻終於可以帶來性能大幅度提昇,各顯卡廠商大打超頻牌來爭奪市場。高檔風扇已不在是CPU的專利,顯卡采用高檔風扇也不在是希奇事了。
大功率風扇和散熱片的大面積運用
使用了麗臺專利散熱系統TwinTurbo-II(第二代全覆式雙渦輪散熱風扇),散熱片完全地覆蓋整張卡,啟動時空氣會順著一個方向經兩把風扇一出一入,能夠有效地將芯片及顯存的熱力迅速帶走。而且兩把球軸承風扇能有效減低噪音,再加上金屬散熱網令壽命更長久。
多風扇設計
雖然高速的風扇是解決散熱問題的最好辦法,可是有些朋友在享受3D游戲無窮樂趣的同時無法忍受『抽油煙機』般的噪音。好在熱管技術的應用正好解決了這個問題,一般是由核心吸熱塊、背部吸熱塊、兩塊大面積散熱片以及一條熱管組成。熱管做為一種被動式的熱傳導裝置,通過內部工作流體的相態變化將熱量從吸熱段迅速轉移到放熱段,再依靠內部的毛細管結構回流到吸熱段,循環往復,不耗電也不產生噪音,而且熱傳導能力強,是在有限的空間內實現熱量迅速轉移,進而增大散熱面積,大幅提昇被動散熱效果的有效手段。但是這樣的散熱方式還是有缺點的,因為散熱能力不夠強勁,只能運用在中端卡上面,高端如果要采用此技術就必須要加個風扇了。
熱管散熱的風靡
『向外熱排氣系統』是現時極為流行的顯卡散熱系統,以前曾用在機箱和原裝機的CPU上。由於現在的顯示內核的溫度越來越高,終於引入到顯卡中,雖然不是什麼新設計,確實也吸引了不少眼球。一般用於當年最高端的6800U。
風道型顯卡散熱系統
渦輪式散熱器
一體化散熱技術是風冷散熱的頂峰
七彩虹iGame260+ GD3 UP烈焰戰神896M采用雙流系統散熱方案,更強調風道系統性散熱。此外,純銅散熱器與5熱導管的熱傳遞配備也保證了顯卡長時間超頻運行時保持在一個舒適的溫度,與此同時,33片全銅鰭片均采用雙面凸點設計也增加了散熱面積。針對卡內流和卡外流的一體化設計,可以說是目前風冷散熱的巔峰設計。
● 第四代——未來的方向
為了應付日漸高漲的顯卡功耗,有很多散熱方式已經開始脫離風冷散熱的大框架。雖然目前比較常見的水冷散熱技術,在散熱片層面上確實是與風扇脫離了,但是水槽依舊要配合風扇來散熱。不過可以看到,風冷散熱並非是顯卡的未來,那究竟第四代的散熱器未來的方向在哪?
iGame定制玩家收工打造的水冷版GTX 480
半導體散熱技術
半導體致冷法,是較新的散熱技術,根據有關方面初步實驗,在不接顯卡的時候,冷面溫度可達零下15度,這個時候功耗也將達到最大值,就是最差情況下,把燙手的顯卡芯片降到20度以下是沒問題的,但是也必須加裝一個風扇,纔能保證好它的散熱和通風。筆者估計如果這種散熱方式,如果隨著生產規模的擴大,價格很容易降下來,並得到普及,將成為以後的主流散熱方式。
現在顯卡的散熱設備確實是越做越大,越做越漂亮,但直接導致的後果就是機箱噪音的急劇增高。隨著生活品質的提高,在大部分家電都講究靜音的同時,顯卡所制造的噪音卻越來越多,不能不說是一個遺憾。其實,在筆者看來,隨著技術的發展,在GPU高速運算的同時,發熱量能得到有效的控制,並不會急速飆昇。希望有朝一日,我們還能回到最初那不用散熱設備卻還能享受高效能的年代。