計算機CPU散熱技術研究

曹巍耀

摘 要：在計算機工藝水平與制造技術的發展下，計算機CPU也開始朝著小型化、集成化以及高頻化的趨勢進行發展，CPU熱量也越來越高，為了保證計算機的穩定運行，必須要采取科學的CPU散熱技術。本文主要針對這一散熱技術的應用進行分析。

關鍵詞：計算機；CPU散熱技術；應用

隨著互聯網技術的不斷發展和信息技術的廣泛應用，計算機的功能也日益強大。隨之而來的是計算機的能耗也日益增加。計算機的CPU也就是中央處理器的集成度越來越高，體積越來越小，CPU散熱功能的優良程度對計算機的工作的穩定性產生重要的影響。一旦計算機的CPU散熱不及時，CPU的功能就會受到影響甚至產生故障，導致計算機無法啟動，所以計算機CPU的散熱技術成為提高計算機硬件系統工作穩定性和可靠性的一個關鍵。

一、風冷散熱技術的應用

臺式計算機CPU芯片散熱技術主要是風冷散熱技術。這種技術的應用就是在計算機的中央處理器上安裝散熱風扇，通過風扇產生的強對流把散熱器傳導的中央處理器的熱量發散到空中，從而控制中央處理器的溫度，讓其可以處于相對穩定的狀態而不會產生大幅度溫度的持續上升。

風冷散熱技術的使用主要是根據熱傳導和熱對流的原理研發出來的，它可以依靠空氣作為導熱的媒體介質，制造工藝簡單，價格低廉普及性強。但是這種散熱技術散熱效率較低而且容易產生較大的噪音，是目前相對成熟的計算機CPU的散熱技術，應用十分廣泛。

二、水冷散熱的應用

我們也可以對計算機的CPU系統采用水冷散熱技術進行處理。這種水冷散熱系統是由水冷塊、循環冷卻液、水泵、相應的管道和換熱器組成。水冷塊一般是銅塊或者鋁塊，它們的熱傳遞性能優良，在這些金屬塊的內部預留真空管道以儲存冷卻液并使之循環。水冷塊和計算機的CPU可以直接接觸并吸收CPU產生的熱量，循環冷卻液通過水泵的強制作用不斷在水冷塊的流動管道中往復流動，從而不斷把吸收的CPU的熱量帶走，把高溫變成低溫，從而達到對計算機的中央處理器進行散熱的目的。

熱量傳遞出來之后可以通過換熱器進入散熱片中，散熱片的表面積大，散熱效果好，風扇則把熱量以強對流的方式散入到空氣當中。計算機CPU的這種水冷散熱技術的優點是散熱效果好，噪音低。但是這種冷水散熱的方式由于管子眾多安裝起來由于體積的龐大較為麻煩，而且性能并不可靠，經常會出現漏水和結露問題，造價也相對較高，在某些大型的服務站當中應用較為廣泛。

三、蒸發散熱技術的應用

蒸發散熱技術是結合了風冷散熱和水冷散熱技術的一種計算機CPU散熱技術。既借助了風冷散熱的散熱器結構，也省去了水冷散熱結構復雜管子眾多的缺陷。這種技術只需要對原先風冷的散熱器的翅片進行改裝，做出中空的容器結構以儲存少量冷水，散熱器的表面改裝成金屬滲透膜，利用滲透膜滲出的水分在風扇的強制熱對流的蒸發作用帶走熱量來達到降溫的作用。這種蒸發散熱技術同樣具備結構簡單和成本低廉的優點，同時散熱的效果非常良好。

四、熱管散熱技術的應用

熱管散熱技術也可以被用來進行計算機的CPU散熱。這種散熱技術主要是由封閉的熱管及其毛細結構組成，散熱的過程需要低沸點的工作介質來輔助完成。在熱管完成密閉設置之后，就形成了真空的環境，一旦注入適量的低沸點工作介質，工作介質就會處于一種持續的飽和狀態。當熱管這個密閉的容器與計算機的CPU接觸之后就會受熱，工作介質在熱量傳導過來之后吸熱發生汽化現象，產生的熱蒸汽在低溫處受冷凝結成水，這種液態水借助重力的作用或者毛細結構的作用力自然回流到原來的位置，熱量的交換循環全部完成。目前這種熱管散熱技術還因為核心技術的不成熟未投入使用。而且其熱管的制造工藝非常復雜，整個熱管散熱系統的制造成本高，實用性并不太強，距離產品的實際應用和大規模市場化還十分遙遠。

綜上所述，計算機的CPU的使用壽命的長短很大程度上會受到高集成的芯片溫度的影響。這種體積很小但功耗較大的計算機芯片經常會出現過熱失效的問題，從而影響計算機功能的正常運行。我們需要對計算機的中央處理器進行散熱處理以保證計算機的正常的工作狀態。風冷散熱是目前應用最廣泛的計算機CPU散熱技術，它基于熱傳導和熱對流的原理，通過風扇的強制熱對流的形式把CPU產生的熱量疏散到空中，其散熱效果低但結構簡單。水冷散熱的效果較好，但結構復雜而且造價較高。蒸發散熱結合了上述兩種散熱技術的優點，散熱技術好但其金屬滲透膜的材質問題還有待改進。熱管散熱技術是目前人們關注的一個熱點，但其核心技術還很不成熟，距離市場應用還有一定的距離。

參考文獻：

[1] 唐金沙，李艷紅，黃偉，馬雯波，劉吉普.CPU風冷散熱器散熱性能的實驗測試[J].現代電子技術，2009（12）.

[2] 高翔，凌惠琴，李明，毛大立.CPU散熱技術的最新研究進展[J].上海交通大學學報，2007（S2）.

[3] 王鵬，葉立，許伍，胡永海.計算機CPU熱管散熱器換熱性能研究[J].制冷，2011（01）.

[4] 王儉，潘欣裕，谷慧娟.面向動態熱管理的CPU芯片溫度分析與應用[J].蘇州科技學院學報（工程技術版），2011（03）.