“从原始到奢华！十五年之显卡散热物语”

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第1页:显卡:欲望不满的产物

欲，贪婪。 ——《辩解字》。 【礼曲礼】欲不服从。 【稀疏】心是欲望。 还有【礼运】人情是什么？ 喜怒哀愁爱欲七者，弗学而能……

欲望这个词在从中国以前传来的愚民文化中经常被混淆为耻辱和贪婪，可见鄙视的盛行上升到了道德的高度。 像无欲一样刚毅，无欲的无欲都告诉思想崇高的人不欲望。 但是近代西方的哲学认为人类的欲望是推动社会快速发展的源泉。

泡沫图形频道7月5日虚拟现实3d的崛起是佐证。 当人们不再满足单一的颜色时，当大家对呆板的2d图像感到厌烦时。 这些欲望的不满不断激励着最新技术的迅速发展，促进了显卡领域的爆炸性快速发展。 从最初简单的显示功能到至今为止疯狂的3d速度，显卡的性能飞跃性地提高，本身的性状也是沧海桑田。 不管速度、画质、接口类型和视频功能，显卡这十年改革创新的速度让cpu汗流浃背。

随着图形性能的提高，用于显示芯片的晶体管数量也在几何学上增加，目前最强的图形晶体管数量达到了数十亿水平。 性能大幅度增加，显卡制造商也存在发热量问题，散热器也成为显卡迅速发展史的附属品，证明了显卡经历过的风雨。

散热器从显卡上没有的东西到简单的被动的东西到很多有噪音的风路式的东西。 在短短十年中，视频散热器经历了几次技术变革。 你还记得当初的显卡是什么样的吗？

第2页:原始社会好！ 裸奔是健康的

1995年11月，voodoo显卡诞生，把我们的视觉带入了3d世界。 从那以后，pc机几乎与街机( 16人)具有同等的3d解决能力，开创了真正的3d解决技术时代。 从这时开始3d技术迅速发展到不可收拾。

当时voodoo显卡刚上市的时候，没有散热设施，核心上的参数裸露在我们面前。 与现在主流的显卡相比，当时没有gpu的说法。 显卡上主要核心芯片的解决能力比现在的网卡弱，所以发热量几乎可以忽略，不需要额外的热设备辅助，显卡在“裸奔”的状态下工作。

nv3=riva 128zx :散热器采用元祖

在1997年8月riva 128上市之前，nvidia是一家尚不为人知的小企业，处女作nv1是声卡的两个一体化产品，没有被所有制造商认可。 nv2死于胎内； nv3凭借微软对windows系统的完美支持和direct3d标准的增长而闻名，被称为当时图形霸主3dfx的强大竞争对手。

凭借100m/的像素填充率和对opengl的良好支持，riva 128在glide api以外的游戏中完全超过了voodoo，迅速受到顾客和oem制造商的欢迎。

1999年4月，核心代码发布了nv5的rivatnt2。 由于使用了0.25微米工艺，tnt2标准版的频率提高到了125mhz，通过频率的提高和核心内部的优化，rivatnt2的性能大大飞跃，性能当时无人能及。 后期rivatnt2还使用了0.22微米工艺，频率进一步提高。 名称riva tntriva tnt2架构nv4nv5制造过程0.35 micron0.25 micron晶体管数7 million15 milliondirectx， 66顶点管线11vs版本-像素管线2 x 12 x 1ps版本-支持核心频率90 mhz125 mhz填充率180 M texels/S250 M texels/s显示内存位宽128-bit S128/64 -。

从tnt2到nvidia将产品市场化，在高中低端，tnt2芯片衍生出tnt2 vanta、tnt2 m64、tnt2、tnt2 pro、tnt2 ultra等不同型号的产品，具有不同的内存容量， tnt2系列使用空冷散热！

第四页:怪兽显卡谁能驯服涡轮风扇？ 工厂

可以说这张显卡的散热进入了近代史。 但是各大显卡制造商的专柜才刚刚开始。 因为从这时开始，无论是nvidia还是ati，在架构设计上无法保持距离的情况下，全力堆积晶体管无疑是称霸市场的最有效手段。 高端显卡从没离开过风扇身边.。

当然，离心风扇也有很大的缺点。 正常业务所需的转速相对较高，产生的噪音也较大，是真正没有普及的最大原因。

第5页:必须超频，使安静奢侈的水冷粉墨水登场

鱼和熊掌不能兼得。 噪音和温度似乎也很难兼顾。 真的是这样吗？

说到cpu水冷，可以追溯到上世纪，1998年、1999年左右台湾开始流行cpu水冷散热。 diy利用自己的条件制作了各种水冷系统，但大多以开放结构为中心，从diy来看，当时的cpu已经是“发热量巨大”的怪物。

大陆水冷的制作相对缓慢，大多集中在个体的制作水平上，出现了杭州中裕的coolmax等几个个体制作销售的水冷产品，其中coolmax水冷已经具备了体面的包装和配套，也在普及中运作。

2000年以后，随着显卡竞争的加剧，晶体管集成规模的增加速度几乎接近疯狂。 到了2003年，水冷又开始活跃在大陆市场，终于aic不堪寂寞，把以前cpu使用的水冷方案改造成显卡应用了。

事实上，解决水冷cpu/gpu散热的能力远远高于任何空冷散热器，而不受机箱中高温的影响。 在低功率cpu中使用时，水冷散热器在cpu降温方面不如优秀的空冷散热器强。 但是，如果采用产生大量热量的高端或极度超频cpu，即使是小diy水冷系统，cpu的温度也会保持相当低。

其次，在日常采用中，水冷没有高端空冷散热那样提高性能，但得到低温，能够产生比任何空冷方式都小得多的噪音。 这两大优点是高端diy播放器趋向水冷。

事实上，水冷不仅可以在pc上找到痕迹，还可以在服务器和超级计算机上找到痕迹。 ibm的power 575超级计算机配备了水冷散热系统，及时吸收大量的废热。

第6页:冲击极限研究极利器液氮液氦

水是自然界中比热最大的物质，但沸点高达100℃，热通过水管循环，已知最终在散热片上利用热传播的效果散热。 其原理注定水冷设备不能把芯片温度降低到环境温度以下。 cpu和gpu等很多芯片在温度极端低时有特殊的电气性能，主频率再次上升。 所以如果是想做极限超频来创造记录的职业选手，水冷不行，液氮是不二选择。 没有施加过液氮的人感觉不到极限超频的真正信息，只有专业设备才能创造奇迹吧。 我承认这张照片有点雷。

如果液氮是职业选手的专利，那液氦是对物理极限的挑战。 氮的沸点为77°k(-196℃)，在正常的大气压下在零下196°c以下形成液氮，但由于氦原子之间的相互作用(范德瓦尔斯力)和原子质量小，因此难以液化，难以凝固。 富同位素4he的气液相变化曲线的临界温度和临界压力分别为5.20k和2.26大气压，1大气压下的温度为4.215k。 在常压下，温度从临界温度下降到绝对零度时，氦总是保持液体不凝固，只有在大于25大气压时才会出现固体。

液氦在常温下的挥发速度这么快，液氦不能“倒”，所以需要“喷”。 液氦非常昂贵，数万美元的液氦很快就用完了。 所有的代价都是低于液氮的几十度，很多时候这几十度决定了比赛的输赢。

第7页:科学技术才是王道揭开热管的神秘面纱

极限超频作为竞技活动，选手的技能、知识、勇气受到考验，已经脱离实用范畴，回到原点。 近年来，空冷技术也没有停滞，除了效率更高的风扇以外，最神秘和引人注目的是“热管”。

热管技术是美国losalamos国家实验室的g.m.grover在1963年发明的。 完全利用热传导的原理和制冷剂快速传热的性质，通过热管将发热物体的热量迅速传播到热源之外，其热传导能力超过了任何已知的金属热传导能力。

从热力学的角度来看，为什么热管有这么好的热传导能力呢？ 这也从传热的三种方法、放射、对流、传导、三种方法说起……。

单从热传导来说，银是热传导最快的金属或合金，其次是铜。 但是，即使是那样的单一材料也远远不及热管的热传导效率。 因为热管通常由管壳、吸液芯和端盖构成。 热管内部在被拉入负压的状态下填充了适当的液体，但该液体沸点低，容易挥发。 管壁有吸液芯，由毛细管多孔材料构成。 热管的一段是蒸发端，另一段是冷凝端，热管的一段受热时，毛细管内的液体迅速蒸发，蒸汽以微小的压力差向另外一端释放，释放热量再次凝结成液体，液体沿着多孔质材料在毛细管力下返回蒸发段，这里 这个循环进展迅速，热量不断传导。 热管利用蒸发冷却，进行热量的传播和对流，以最快的速度平衡热管两端的温差，实现热量的迅速传导。

热管在实现这种热转移的过程中包括以下六个相互关联的主要过程。

(1)热从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯向(液---蒸汽)界面传播

(2)液体在蒸发段内的(液- -蒸汽)界面蒸发

(3)蒸汽室内蒸汽从蒸发段流向冷凝段

(4)蒸汽在冷凝段内蒸汽液界面冷凝:

(5)热从(蒸汽-液)界面通过吸液芯、液体、管壁传递到冷热源

(6)在吸液芯内通过毛细管作用使凝结的工作液体回流到蒸发段。

当然，水平放置的有芯热管，由于内部循环动力是毛细管力，因此，其任一端受热时成为蒸发段，另一端向外散热时成为凝结段。

根据热管轴芯的结构样式，热管大致分为紧贴管壁的单层及多层网芯、烧结粉末芯、轴向通道型芯和组合芯。 根据结构有不同的物理属性，可以适用于不同的环境，但基本原理相同，所以这里省略说明。

简单来说，热管是一种高效的导热体，由密封的容器和工作介质两个基本部件组成。 传热管是被动传热，没有运动部件。 这也不消耗能量，所以不需要零部件，工作稳定，除非外壳破裂或受到外力而产生大的变形，否则传热管具有耐久性，不需要维护。

第8页:高端空冷新趋势真空均热板降临

最近，名为“均热板”的散热装置非常引人注目。 据说比热管散热器更有效率。 那到底是什么来历？

有些人喜欢叫均热板，真空均热板。 因为是内壁有微细结构的真空型腔。 均热板一般是铜制的，当热量从热源传递到蒸发区域时，模腔内的冷却液在低真空度的环境下被加热，开始产生冷却液的气化现象，此时吸收热能的同时体积迅速膨胀，气相的冷却介质迅速充满模腔整体 凝结的现象释放出蒸发时蓄积的热量，凝结的冷却液通过微细结构的毛细管返回蒸发热源，该动作在腔室内周重新开始。

其中有铜柱的支持。 均热板的上下两铜板以无氧铜为材质，一般以纯水为工作流体，毛细管结构通过铜粉烧结或铜网的工艺制作。 均热板只要维持其平板的特征，造型轮廓就不受应用的散热模块的环境的限制，采用时也没有设置立场的限制。 实际应用时平板任意两点测量的温差在10℃以内，比热管对热源的传导效果均匀，均热板的名字也来自这里。

这里发现，均热板的原理和热管其实很相似，但物理性状和细节技术不同。 均热板与从一维到二维面的热传导相比，热管扩大了，均热板甚至可以认为是大的热管压在芯片上。 均热板自然具有热管的极好的热传导效果，通常用于需要小体积和快速高热的电子产品。 目前，它被用于服务器、高级显卡等产品，是热管散热方法的有力竞争对手。

热管散热模块的技术成熟，因此价格低，均热板现在的市场竞争力依然不敌热管。 但是，由于均热板迅速散热的优势，现在，cpu和gpu等比较电子产品的耗电量在80w~100w以上的市场得到应用。 将来也可以应用于高端电信设备、高输出亮度的led照明等散热。

第9页:被动散热介绍和散热改造体会

显卡和cpu或计算机其他发热部件的散热方法分为“散热器”和“散热器和风扇组合”的形式，也称为被动散热和主动散热。

随着大型3d高画质游戏的普及和对相应硬件要求的上升，图形芯片制造商的技术越来越精益求精。 大功耗、高性能、高热功能的显卡逐渐普及到数千万普通玩家的pc，显卡全高效运行游戏时的温度经常让玩家煎鸡蛋，炸鸡，于是动手能力强的diyer的动作

更换视频散热器的注意事项:

1、高端显卡，核心温度在90度以下，尽量不要更换显卡。 千元以下的显卡尽量选择一线企业品牌，不需要更换散热器。

2 .更换显卡更换散热器后，无法获得质量保证。

3、图形散热器不通用，选择的散热器散热能力必须比原来的产品强，硅胶只用来填补间隙，薄而足够。

4、散热器螺丝力均匀，特别是gpu散热器的安装要斜着慢慢拧紧好几次，一次拧紧，以免破解芯片破损。

第10页:详细决策的成败与未来多法并存

现在的图形散热器是五花八门，各种新设计、新技术应用于以前传来的空冷散热，空冷系统依然占据主流市场。 但是，面对芯片越来越大的发热量，以前空冷散热系统表现出疲劳状态。 开发新的散热系统已成为科研人员的重要课题，新的导热体、新的导热设计、新的冷却剂可能会在近期与各玩家见面。

开放式散热器多提供给第三方散热器制造商，理论上比空之间受限制的排气式散热器，例如裸机的状态散热效率高，差异最显着。 此外，不需要转速的温度调节，提供良好的风量/静音比。 但是，其结构特征是，一般只要将显卡发出的热释放到框体内，不能马上释放到框体外，这些热就会反馈到开放型散热器露出的散热片，形成恶性循环。 这不容易在壳体内保持开放式散热器的特征，因此，重要的是准备风路优良的壳体。

在图形卡本身同质化严重的今天，许多制造商致力于散热器的研究，期待着通过以前传来的空冷系统的改造设计，在外形和性能上取得突破。 通常，空冷对许多玩家来说仍然是必须的，兄弟显卡的对象如下。

风扇尺寸越大，转速越慢，最终噪音反而越低。

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