2018年初輕薄筆記本選購指南（配置及需求分析七：散熱）

筆記本電腦在工作中會產生一定的熱量，需要散熱系統。散熱系統的有兩個目的，一是將晶元產生的熱量帶到其它介質上，最終將熱量發散到空氣當中，使其溫度控制在一個合理穩定的範圍內，避免高溫降頻。另外，由於筆記本電腦在使用過程中經常會和人體接觸，根據人體工程學原理，必須把筆記本電腦的表面溫度也控制在一定的範圍內，使人們能夠舒適的使用筆記本電腦，為了達到這兩個目的而設計的系統就是筆記本電腦的散熱系統。

筆記本電腦散熱系統從散熱原理上可大致分為自然對流和強迫對流設計。

自然對流就是我們常稱的無風扇設計，主要應用於酷睿M系列等低功耗CPU。其整個散熱系統是通過各種散熱材料擴散熱量，然後通過筆記本電腦的表面和空氣的自然對流換熱來散熱。由於自然對流散熱能力有限，這種散熱系統要求CPU等晶元及主要零部件低功耗運行,限制了筆記本電腦的性能，但其優點是筆記本電腦獲得了便攜性、長效電池使用時間及低噪音。

強迫對流設計就是散熱系統由風扇進行強迫對流,這大大提高了熱交換效率，可有效解決筆記本電腦性能的要求。

本文主要說的散熱系統就是強迫對流設計。強迫對流散熱系統可分為3個部分的設計,即散熱模組、風扇、流場。

1.散熱模組

散熱模組的作用是通過散熱介質材料，把CPU、GPU等主要發熱晶元的熱量從筆記本內部傳遞到筆記本電腦邊緣，方便風扇進行強迫對流換熱。

(1)熱管。筆記本電腦散熱模組的主要組成部件,其構成有密閉容器、毛細結構和工作介質。

熱管工作原理是在密閉的真空密閉容器中，當加熱段受熱後,密閉容器中工作介質發生相變，由液體變成氣體，由於蒸發段的壓力大於冷卻段的壓力，兩端會形成壓差，驅動氣體從加熱端經過中間絕緣段流動至冷卻段。在冷卻段受到冷卻後，密閉容器中工作介質再由氣體相變成液體，液體工作介質藉由密閉容器內的毛細結構迴流至的加熱段，這樣就完成了一個循環。不斷反覆此循環動作，完成熱量從輸入端到輸出端的傳遞。

當前筆記本電腦業界一般使用銅管作為密閉容器的材料。

在同樣的條件下，熱管的直徑越粗，熱管的形狀越圓，熱管的彎曲程度越少，長度越短，熱管數量越多,該熱管的散熱越好。

此外，熱管的連接形式也對散熱有影響，有些機器是將CPU和GPU串聯到一起，有些是獨立的，這會使兩者的溫度表現有不同。一般來說，串聯程度越高，CPU和GPU的溫差越大，有時CPU會比GPU熱15度以上。

(2) 鰭片:該部件一般位於筆記本電腦散熱模組的尾端,起到和空氣進行熱交換的作用。鰭片與熱管通過焊接連接在一起,熱管帶來的熱量傳遞到鰭片上後,通過風扇對錯片的強制對流,使空氣和鰭片進行熱交換,從而帶走鰭片上的熱量。

目前筆記本電腦散熱模組鰭片主流材料是金屬銅。一般鰭片體積越大散熱越強。

(3) 散熱底板，主流材料是銅底，銅底的厚度越大，面積越大，散熱能力越強。

台式機上整體均熱板底座直接連接鰭片，這是最好的散熱形式，但是筆記本空間不允許。

縮水散熱模組經常是縮材料，把銅縮成鋁或者鐵，熱管細數量少，散熱底板面積少，鰭片體積少。

優秀的散熱底板還覆蓋到供電等其他晶元的散熱。

(4)散熱介質材料：TIM是填充散熱板與發熱元件的介質。由於散熱板與發熱元件的表面不是理想平面,並且其表面存在微觀凹凸不平的現象,應此需要使用散熱介質材料來補充表面的凹坑。散熱介質材料主要有導熱硅脂、相變化材料、散熱硅膠墊等,其導熱率及厚度各不相同,我們需要依據發熱元件的功率及散熱設計來選擇合適的材料。

(5)螺絲:螺絲使固定主板與散熱模組的連接材料,主要有彈簧螺絲與普通螺絲之分。為了保持散熱模組和發熱元件之間恆定的壓力,一般選用彈簧螺絲作為連接材料,依靠彈簧螺絲提供的恆定壓力,可使散熱模組與發熱元件有長效的接觸,並提供穩定的低熱阻值。

2.風扇

風扇是筆記本散熱模組對流換熱主要驅動元件,是筆記本電腦散熱系統重要部件之一。電腦中常用風扇有軸流式和離心式兩種類型。

軸流風扇的特點是流體沿著扇葉的軸向流過。比如電風扇和家庭里的排氣扇。離心風扇是將流體從風扇的軸向吸入後利用離心力將流體從圓周方向甩出去，比如鼓風機，抽油煙機。

軸流風扇體積大、風量大、風壓低,適用於台式電腦及伺服器類的散熱功耗大且使用空間大的散熱模組中;離心風扇可做到較小尺寸的,且風量風壓控制範圍較廣,因而在空間狹小,在筆記本電腦中被大量使用。在滿足筆記本電腦空間布局的前提下,要儘可能選擇風量大靜壓髙的風扇,這樣可有效的將系統內部產生的熱量帶出至外界,降低系統的核心溫度和表面溫度。

風量是指散熱風扇每分鐘排出或納入的空氣總體積，如果按立方英尺來計算，風量單位就是CFM；如果按立方米來算，就是CMM。散熱風扇經常使用的風量單位是CFM(約為0.028立方米/分鐘)。

風扇轉速是指風扇扇葉每分鐘旋轉的次數，單位是rpm。風扇轉速由電機內線圈的匝數、工作電壓、風扇扇葉的數量、傾角、高度、直徑和軸承系統共同決定。轉速和風扇質量沒有必然的聯繫。風扇的轉速可以通過內部的轉速信號進行測量，也可以通過外部進行測量。

風扇噪音與摩擦力、空氣流動有關。風扇轉速越高、風量越大，造成的噪音也會越大，另外風扇自身的震動也是不可忽視的因素。當然高品質的風扇的自身震動會很小，但前面兩個者卻是難以克服的。要解決這個問題，我們可以嘗試使用尺寸較大的風扇。應在在風量相同的情況下，大風扇在較低轉速時的工作雜訊要小於小風扇在高轉速時的工作雜訊。另外一個我們容易忽略的因素是風扇的軸承。由於風扇高速轉動時轉軸和軸承之間要摩擦碰撞，所以也是風扇雜訊的一個主要來源。

風扇的數量當然是散熱能力的體現，很多筆記本都上了雙風扇散熱，有的遊戲本上了三風扇。

最簡單的來說，風扇尺寸越大，厚度越厚，扇片越多的風扇噪音越低、風量越大。

另外，筆記本D面（底面）進風口也影響進風量。如果進風口直接在風扇下方，那麼這是對風量最有利的，如果進風口不在風扇下方，進風口面積需要足夠大；如果進風口很小，也沒有在風扇正下方，那就會拖累散熱。

3.流場

一個筆記本電腦散熱系統的優劣很大程度上由流場設計是否合理決定,即使散熱片和風扇的散熱能力足夠強,如果流場設計不合理,也會導致熱風迴流、表面溫度過高等現象。

風扇位置對於散熱系統有一定影響。一定範圍內，風扇位置越靠下,風扇的上進風口流量増加較多,下進風口流量少量減少,總流量増加,從而増加了鰭片端的熱交換效率,提高了散熱系統的性能。當然風扇位置不能極端的靠下，下進風量和上進風量有平衡取捨。對於不同的模具，風扇位置有不同的最佳位置。

有些筆記本流場設計不太合理，簡單粗暴把筆記本墊高就能明顯提升散熱表現。

4.C面鍵盤溫度

用戶最常接觸的就是鍵盤面，而掌托部位以及左鍵盤則是整個鍵盤被手掌觸摸最久的地方，這個部位的溫度也是考量散熱表現的一個指標，因為這個溫度直接影響到用戶體驗的舒適度。

人體最適宜的溫度是18℃到24℃，那麼人體正常溫度是37℃左右，因此如果筆記本電腦掌托溫度在24℃到37℃之間，人的手掌是完全可以接受。當然，相對來說溫度越低也就越接近適宜溫度，舒適度也就越高。C面高溫度的位置分布也影響體驗，高溫區分布在鍵盤右側的相對來說好一些。

總結

筆記本有降頻設計，散熱模組好壞可以影響性能發揮。風扇噪音和鍵盤溫度影響體驗。優秀的散熱設計毫不吝惜地大量使用銅底板，銅鰭片，銅管多又粗，風扇厚而大，有效的散熱接觸面和較好的硅脂，具有良好的流場設計和溫度分布。筆記本可以很好地發揮性能，又能低噪音，C面的溫度合理分布。

由於散熱系統不會在筆記本配置表裡量化說明，在內殼裡的散熱模組和風扇不拆機直接看不到。所以很多人忽略筆記本的散熱系統。其實散熱系統還是有很大影響的，比如縮水的坑人散熱會讓性能發揮不出來，風扇噪音大，鍵盤常觸摸區域溫度高。

散熱系統非常複雜，優秀的散熱對筆記本廠商來說是個考驗。一些良心廠商努力提高散熱能力，優化散熱設計，不惜大量金屬銅堆料。但是，一些黑心廠商卻投機取巧，用坑爹散熱，細細的銅管，捨不得上銅鰭片和銅底板，各種降頻設計，縮TDP功耗。這種直接用降頻去解決散熱問題的做法遲早藥丸。