高端卡看散熱，《顯卡散熱識別》速成班
2023-12-01 18:08:25 2
假如你買了一片顯卡，回來之後才發現散熱差怎麼辦？假如不通過專業溫度測試，你如何能夠判斷顯卡的大概散熱能力呢？為什麼玩家都有一種共識，優異非公版顯卡的散熱一般都比公版顯卡強呢？其實只要給出顯卡風扇拆解圖，懂行的人都能大概判斷出孰優孰劣，這不是經驗，而是一種學問，這門學問其實並不難！
常見的顯卡散熱無非三類：風冷、水冷、液氮。風冷是最為普遍的散熱方式，主要靠風扇氣流進行散熱；而水冷則相對高端，散熱效果也更好，不過成本也更高，而且組裝困難，因此水冷還並未成為標配，但是在未來，水冷或許將代替風冷形成普及之勢；液氮散熱，那就離普通玩家太遙遠了，液氮一般只存在部分專業的超頻領域，用於挑戰顯卡極限頻率，跟普通玩家也沒多大關係了。風冷散熱就是今天的主題。
要想學會分辨顯卡散熱設計優劣，做到以下三點就夠了。一、了解顯卡風冷散熱的原理；二、了解散熱器各部件的組成和功能；三、綜合判斷顯卡風冷散熱能力。做到這三點，給你一片顯卡的風扇和拆解圖，即使不用測試，你也能自行分辨其大概的散熱能力。
下面，就以索泰GTX1080-8GD5X PGF這款高規格堆料顯卡為活教材，來一一認識風冷散熱設計。
首先要了解的是顯卡風扇的散熱原理
風冷散熱主要針對的是顯卡的核心GPU散熱，輔以顯存以及供電電路的元件散熱，其主要的工作原理就是通過熱管將GPU核心溫度迅速的傳到至顯卡散熱鰭片之上，再由大面積的散熱鰭片均勻熱量，然後通過顯卡風扇的風流帶走鰭片上的熱量，反覆循環，讓顯卡GPU達到快速散熱的效果。其實水冷也差不多，只不過水冷導熱是通過流過水冷頭的水冷液，效果更好。
總結起來也很簡單，風冷散熱的原理其實就是三個步奏：吸熱——導熱——散熱。
當然在部分顯卡之上還把風冷散熱用在了其他的地方，比如索泰的獨家散熱技術3D-Storm立體散熱引擎，就在顯卡的背面供電電路和GPU核心PCB背面增加了兩個小風扇，用直吹的方式輔助PCB進行散熱，配合合金導熱背板，有效降低PCB溫度。
熟悉原理之後，就開始對顯卡基本散熱部件展開了解
組成顯卡散熱器的四大基本部件：風扇、熱管、銅底、鰭片。每個顯卡廠商的顯卡散熱器設計都不相同，外觀不同、用料不同、風扇扇葉不同、銅管規格不同、散熱器鰭片設計、焊接工藝等等都有不同，散熱能力也不盡相同。表面上看，很難判斷兩款顯卡散熱能力。
其實不然，萬事離不開一個殊途同歸的道理。這就是認識部件的重要性，比如風扇是用來提供風流的，風扇直徑一樣的話，三個風扇一定會比一個風扇風量更大，熱管是用來導熱的，如果熱管直徑一樣的話，5根熱管導熱一定比2根熱管更快，鰭片是用來均熱和散熱的，鰭片表面積越大，那麼與空氣接觸面就越大，自然散熱效果就越好。其實僅憑眼睛和圖片判斷顯卡散熱能力，靠的就是這些。
風扇是散熱器中最主要的組成部分
目前常見的風扇大致分為兩種，一種是公版顯卡一直情有獨鐘的渦輪風扇，NVIDIA和AMD的公版顯卡都喜歡用渦輪風扇，似乎已經成為了一種習慣或者可以說是信仰。另外一種就是非公版顯卡最為普遍的軸流扇葉風扇。
渦輪風扇是離心式的工作原理（不用刻意去理解），好處就是提供風流的同時保證出風口壓力，穿透力更強，但是這種風扇必須要設計專門的導流外殼，讓顯卡散熱器的內部形成一個類似的閉合風流迴路，冷風從風扇口進，熱風從顯卡擋板出，不會造成嚴重積熱情況，缺點是轉速高風量大，噪音也非常明顯，因此公版顯卡風扇拉滿往往都會聽到煩人的噪聲。
軸流風扇較為常見，也是應用最為普遍的風扇，這種風扇結構相對開放，不像渦輪風扇那樣一端進風一端出風，風流比較紊亂，但是勝在直徑大，噪音小，而且就是這樣不穩定的風流可以更好的配合密集的鰭片進行全方面的散熱。
風扇扇葉的不同，風扇噪音和風量也會不同，在這方面，各非公顯卡廠商在自家非公版顯卡風扇的設計上都不遺餘力。這也是為什麼不同品牌之間你很難看到一樣的顯卡風扇的原因，即使是同一個品牌中的不同系列顯卡風扇也不一樣，索泰的霹靂版顯卡上用的是雙刃刀鋒扇葉，大小子母扇葉設計，可以降低噪音和粉塵附著。
而在索泰的高端的至尊系列顯卡上，則是使用了其獨家的全域幹涉風扇組合，兩種不同形狀的風扇正反轉搭配旋轉，令風流無死角的吹透整個散熱鰭片，避免熱量聚積，GTX1080 PGF OC在超頻測試中，風扇拉到100%轉速，噪音也在可接受的範圍，比公版渦輪的電吹風低幾個數量級。這就是特殊處理的風扇的特點。各家都不一樣。
隨著NVIDIA Maxwell架構核心的誕生，顯卡能耗比大幅提升，核心發熱更小，為了兼顧噪音和顯卡溫度，NVIDIA在GTX900系列顯卡之上還加入風扇低溫啟停技術，而這個技術也被部分廠商延續至了目前最新的GTX1000系列顯卡之上，索泰的Freeze！風扇啟停技術，在顯卡低負載和低溫情況下風扇完全停轉，大大降低了顯卡噪音。
熱管是顯卡散熱器的血管，起到吸熱導熱的作用
如何把接觸面積那麼小的GPU發出的大量熱量快速的吸收並導出是顯卡散熱設計的重要環節，而風冷散熱器很多都是借用熱管來完成這一項工作的。
常見的熱管有燒結熱管和溝槽式熱管，燒結熱管效率更高。封閉的熱管內部有部分水，與高溫GPU接觸液體氣化吸熱，而氣化的液體在熱管內部流動漸漸放熱冷凝，把溫度傳遍整條熱管，從而達到吸熱和導熱的目的。因此熱管的數量和直徑直接決定了顯卡導熱效率。熱管越多，直徑越大導熱效率就越高。
熱管與GPU的接觸方式同樣重要，直接影響著導熱效率，而比較常見的方式一般為兩類，一類是熱管直觸，可直接與GPU接觸，主要優點就是較低的成本。但是在熱管數量多的時候，熱管橫截面積遠遠大於顯卡的GPU核心面積時，熱管直觸的設計就有些不好用了。舉個列子，5根熱管跟GPU直觸，但是GPU核心職能接觸到其中三根，那麼另外兩根熱管就相當於打醬油的，完全浪費，導熱效率大打折扣。這個時候就會用到另外一種接觸方式。
第二種接觸方式就是銅底接觸導熱，比如索泰的1080 PGF OC顯卡運用了8+6mm直徑的5根熱管來進行導熱。5根熱管的橫截面積遠遠大於GPU的核心面積。因此，要保證5根熱管都能發揮出同樣的導熱性能，藉助一個純銅散熱銅底，熱管緊密鑲嵌與銅底之中，再由銅底全覆蓋接觸GPU，保證非常好的的傳熱效果，儘管這種處理方式會有較高的成本。
熱管的彎折程度也會影響導熱效率，由於熱管內部是由水汽流動進行導熱的，因此，儘量避免熱管彎折可以使熱管導熱效率發揮到非常好的。雖然顯卡散熱器設計中，彎折是不可避免，但不可避免的情況下，儘可能減少熱管彎折的幅度。像GTX1080 PGF OC這樣的橫向貫穿式熱管設計，就是儘可能減少熱管彎折而設計的，能快速的將GPU溫度導出至鰭片之上。
而部分顯卡則是採用的縱向貫穿熱管設計，而且裸露在空氣中的部分嚴重影響了熱管的導熱效率。看似整齊的排列在一起的熱管，實則導熱效率並不出色。
鰭片是顯卡散熱器的經脈骨骼。
正是通過這些龐大的經脈和骨骼把熱量傳遍整個散熱器，並由風扇風流導出顯卡之外。
決定鰭片導熱和散熱效率的就是鰭片的空氣接觸面積、與熱管的接觸面積、熱管與鰭片的焊接工藝三個重要的因素。鰭片空氣接觸面積越大，導熱散熱效能越高，簡單來說就是鰭片的高度和密集程度；
而與熱管的接觸面積越大，導熱效率也會月高，前面提到的橫排熱管和縱排熱管的方式就明顯可以看出，橫向排列的熱管與鰭片的接觸更充分。
熱管與鰭片的焊接也很重要，因為熱管和鰭片是無法一體成型生產的，因此在接觸時難免會產生空隙影響導熱效率，所以很多顯卡都做了熱管鰭片焊接處理，目的就是通過焊接工藝把鰭片和熱管更緊密的結合在一起，增強導熱效率，在索泰PGF這樣的高端顯卡上都可以看到這一技術。當然也有部分顯卡為了節省成本和縮短生產工序而忽略這一步的。
如果能看到這裡，那麼恭喜你，你基本已經能夠僅憑圖片和散熱器參數來判斷一款顯卡的基本散熱能力了。不信？你可以隨便找兩片卡試試！■
