评价散热性能的重要参数——热阻详解

之前的新闻报道已经使我们了解九州风神ICE WING 6是一款应用6根热管，并且带有“DVT减震”、“悬翼”等多项特点的全平台散热产品。然而，一个悬而未决的问题还萦绕着我们：如何评价这种应用？更进一步，如何评价一款CPU散热器的性能是一个值得深入探讨的问题。 　　在这里，我们将引入热阻的概念。实际上，在专业实验室中，“热阻”也是最常用来评价散热性能的参量值。 什么是热阻？ 　　所谓“热阻”（thermal resistance），是指反映阻止热量传递的能力的综合参量。热阻的概念与电阻非常类似，单位也与之相仿——℃/W，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。对散热器而言，导热路径的两端分别是发热物体（CPU）与环境空气。 　　热阻的计算有一套完整的公式，通过下面的公式，我们可以得出一款散热器的热阻值。 Rca=（Tc-Ta）/P 　　其中Tc为CPU表面温度，Intel和AMD都规定其为CPU铜盖表面正中心位置的温度。 　　Ta为环境温度，但Ta不同于我们通常理解的“机箱温度”，而是指散热器风扇的进风口温度。Intel和AMD都严格的规定，Ta是在风扇进风口上方，非常靠近风扇的位置取得的一组测试值的算数平均值。 　　P代表CPU功率，是Intel和AMD给出的散热设计功率（TDP），也是某款CPU能达到的最大功率。 　　对于CPU散热器而言，其热阻的计算即：散热器热阻＝（CPU表面温度－环境温度）÷导热功率。 　　实际上，为了更好地理解热阻的含义，我们可以把“热阻”理解为电路中的电阻，两个温度的差值相当于电压，而CPU的功率相当于电流。在一定的环境温度和CPU功率下，热阻小的散热器会让CPU表面温度更低，其性能也更好。 　　在弄清了热阻的含义以及它对于评价一款散热器性能的重要性后，我们需要寻找一套科学、适用的工具和方法，借以实测ICE WING 6的热阻，验证它的散热能力。 　　热阻的测量 　　一颗散热器的热阻，主要取决于散热器的设计、材质、风扇尺寸、转速等自身参数。针对同一个平台，散热器的热阻数值基本不变，相当于一个常数，用来衡量众多的散热器性能非常方便。 　　目前，九州风神对散热器热阻的测试主要采用由Intel和AMD原厂提供的TTV（Thermal Test Vehicle）和TTK（Thermal Test Kit）两种测试平台。 　　TTV和TTK测试平台 　　TTV是一个仿真CPU，内部是按照真是CPU设置的发热元件。其表面铜盖上有经高速数控机床精密加工的槽，将热电偶低温焊接于CPU中心，这样就能得到CPU表面温度Tc。环境温度Ta可以通过被测散热器进风口上方布设的四组温度传感器量测值经过算数平均计算后取得。至于CPU功率P，可以通过将外部输入的电压和电流相乘得到。至此我们通过TTV得到了计算散热器热阻值得所有参数，经过简单计算就可得出热阻数据。 　　TTK与TTV不同的地方在于TTK是一颗经过芯片厂官方严格标定的真实CPU，通过运行特定的烧机软件，测量即时的核心电压，可通过查表得知精确的工作电流，从而计算即时功率。同时TTK测试组件是一套完整的硬件系统，需要用真实的主板、电源、显卡、内存、硬盘和机箱等组成完整的硬件系统进行测试，这一点与TTV有着很大的不同。但对于CPU表面温度Tc和环境温度Ta的量测，TTK、TTV确是一样的。 　　以上述理论为前提，我们应用TTV测试平台测出ICE WING 6的热阻值，并以此来评价它的散热性能成为科学、有效的方法。最终，ICE WING 6实测热阻仅有0.221，作为对比，AMD盒包CPU为0.414，充分验证了整合6热管、“DVT减震”、“悬翼”三项特点的ICE WING 6强劲的散热性能。