随着电子设备性能和功耗的不断提升,散热成为了一个关键问题。这几年,我们越来越听到一个新的散热组件名词——均热板。它是怎么工作的?比传统散热系统有什么优劣势呢?

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什么是均热板

均热板(Vapor Chamber),又叫“蒸汽腔”,是一种通过液体-蒸气相变进行热量传递的散热技术。均热板通常由高导热材料如铜制成,内部封闭有少量的工作液体,如去离子水或丙酮。

均热板与传统鳍片-热管式散热装甲
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均热板与传统鳍片-热管式散热装甲

均热板的工作原理是:当电子设备运作时,热源(如CPU或GPU)产生的热量被均热板吸收。板内的液体受热后蒸发成蒸汽,蒸汽因吸收热量迅速膨胀,从高压区向低压区移动,迅速扩散到均热板的冷却区域,在此处蒸汽在低压区接触到温度较低的内壁时迅速凝结成液体,冷凝并释放热量并形成液体。最后液体通过毛细作用返回到热源处,如此循环往复。这种循环过程可以高效地将热量从源头传导出去,从而防止设备过热。

一般来说,现在的中高端板卡为了更好散热,在均热板之上往往还增加了传统的散热鳍片并连接散热风扇,从而进一步提高散热效率。

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均热板通常由导热性较强的铜制成,但内部的微结构制作工艺有所不同。常见的微结构有以下几种:

铜粉烧结:通过烧结铜粉形成毛细结构,但这种工艺的质量控制较为困难。

多层铜网:通过多层铜网的扩散接合,形成均匀的微结构,这种工艺的孔径一致性较好,质量更稳定。

沟槽、金属薄膜:其他技术方法也在不断发展,以提高均热板的热传导效果

一张RX7900 XTX显卡的均热板剖面,可见是烧结铜粉工艺
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一张RX7900 XTX显卡的均热板剖面,可见是烧结铜粉工艺

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为什么均热板在高端硬件中普及?

均热板相比传统的散热技术如热管、风冷和液冷,有着明显的优势。下面对几种常见散热技术进行比较:

热管的原理与均热板相似,也是利用液体的蒸发和冷凝进行热传递。热管可以灵活地弯曲和布置,适用于将热量从热源远距离传导至冷却区域的情况。然而,热管的热量传导方向性较强,热量分布不均匀,一般需要配合比较大体积的鳍片进行散热和均热。

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风冷:风冷散热主要依靠散热片和风扇进行热量传递和排散。尽管风冷成本较低且易于维护,但其散热效率相对较低,且需要较大的空间来安装风扇和散热片。在高性能设备中,风冷常常显得力不从心。

液冷:液冷通过泵送液体来带走热量,然后在散热器中冷却。液冷系统的散热性能优异,适合高性能计算和游戏设备,但系统复杂,成本较高,维护也较为繁琐,而且漏液的风险始终存在。

而均热板,能够高效均匀地分布热量,避免局部过热,提升整体散热效率。其紧凑设计使得均热板特别适合空间受限的设备,如笔记本电脑、小型机箱需要使用的轻薄显卡、智能手机等。均热板没有机械运动部件,减少了故障风险和噪音问题。

与热管相比,均热板的热传导能力更强,热分布更均匀。在一些高性能显卡和处理器中,均热板的应用可以显著提高设备的散热效果和稳定性。与风冷相比,均热板不依赖风扇等机械部件,减少了噪音和故障风险。而与液冷系统相比,均热板在性能上虽稍逊一筹,但其安装和维护更加简便,且成本相对较低。

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均热板好坏怎么鉴别?

在评估板卡的均热板做工和效果时,可以从以下几个方面入手:

1. 材料质量:高质量的均热板通常采用高纯度铜作为基材,因为铜具有优异的导热性。一些均热板可能会使用铝制散热翅片来减少重量。材料的纯度和加工工艺直接影响均热板的散热性能。

材质不佳的均热板时间久了可能会因为腐蚀锈穿
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材质不佳的均热板时间久了可能会因为腐蚀锈穿

2.工艺设计:均热板内部的毛细结构设计至关重要。好的设计能确保液体迅速且均匀地分布,提升散热效率。均热板内部的微结构是否均匀,孔隙率是否适中,都会对其散热效果产生影响。

3.厚度和表面积:均热板的厚度和表面积也影响其散热性能。较薄的均热板能更好地适应空间限制,而较大的表面积则能更有效地散热。对于一些需要高效散热的小型设备,选择合适厚度和表面积的均热板至关重要。

未来,随着电子设备功率密度的增加和技术的不断进步,均热板的应用前景将更加广阔,将均热板技术是否采用,以及均热板品质作为选购办卡和笔记本产品的重要参考条件,已经是十分必要。

来源:钛师父

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