拆成零件看 显卡怎么散热（上）

如今天气热，机箱里面更热。作为机箱内两大“火炉”之一的显卡（另一个是CPU），如何为其散热让不少新手绞尽脑汁。本期我们将为大家介绍各种降温利器，有了它们，相信你的显卡会安然渡过三伏天。

别看显卡的核心不大，却拥有惊人的发热量。比如GeForce GTS 250使用的G92芯片，实际面积仅为330平方毫米（比大拇指的指甲盖略大），满载工作功耗却高达135W左右。由于面积太小，导致热量不容易散发，于是温度常常迅速上升至100摄氏度以上，这足以烧坏显卡甚至造成火灾了。为了让显卡工作在安全的温度范围内，厂家往往要为其配备散热器，以保证热量能及时散发。

散热器有很多种，都是由哪些部分组成的呢？实际上，尽管市售显卡散热器种类繁多，但细细分析起来，它们不外乎由以下几个部分组成：散热片、风扇、热管、导风罩（或者外壳）、固定螺丝或者固定支架。除此之外，部分显卡用的水冷散热器还配备了水冷头、导管、水冷马达等部件，但这并非本文关注的重点。下面，我们就来一窥常见的风冷显卡散热器内部的秘密吧！

重要的组成部分——散热片

散热片是风冷散热器的必备组件。它的作用主要是储存热量和增大散热面积。散热片在发展过程中，逐渐分成了普通的散热片和薄型鳍片两种。其中前者主要出现在中低端显卡上，而薄型鳍片往往会和热管搭配使用，多出现在中高端显卡上。

常见的太阳花式散热器拥有颇多的散热片，风扇内嵌在散热器中央，这种结构也被证明效率颇高。

普通散热片的结构比较简单，通常分为底座和散热鳍片两个部分。常见的底座部分由整块铝或铜构成，作用是储能吸热。较厚的底座除了能储存更多热量外，还能缓冲显卡核心瞬间增大的热量带来的短暂高温。散热片部分自然是增大散热面积，让冷风能从足够大的表面流过，带走更多的热量。打个比方来说，如果我们把散热器比作水坝的话，那么底座部分就是水坝的库容，能存储水量，缓冲洪峰，而散热片就是泄洪道，能及时放掉多余的水，保证系统安全。

除了散热片外，薄型鳍片也是常见的散热器组成部分。薄型鳍片相比常见的散热片，表面积更大、更薄。特别是在搭配热管使用后，无论是导热还是散热效果都非常出色。一般薄型鳍片会以焊接、“穿Fin”(编者注：即热管穿插在鳍片之间，鳍片包裹热管)等方式固定在热管上。不过也有一些散热器的鳍片直接使用插齿等方法和底座紧密联系在一起，效果也很不错。

快速的导热组件——热管

热管作为散热器中特别重要的部分，之前本刊已经介绍了很多次，这次我们换个角度来看待热管。

我们把热量想象成水流。当天旱无雨、农田干涸的时候，需要去河流取水灌溉。于是人们在河边建立了抽水站和提灌站，把河流中的水抽到农田中。那么回到显卡上，显卡核心的热量多、温度高，但仅仅利用鳍片或者散热片自身的热传递散热，速度又很慢，因此散热片和核心部分存在比较高的温差——这就好比河流有水、农田干涸。此时，人们就需要建立一个“热量快速通道”，将核心部分的热量迅速转移到鳍片上。这就是热管的作用，热管可以迅速把核心散发出的热量，通过热管这个“热量快速通道”，迅速的转移到鳍片上去。热管是热量传递迅速的组件，使用热管导热，比单纯依靠金属导热至少要快十几倍。

热管已经成为中高档显卡散热器的核心，甚至一些散热器只利用热管加速热传递，而在芯片端并未设计较厚的金属底座部分，这需要高超的设计和极为优秀的工艺。

继续刚才的例子，水能从河道提灌到农田了，但是比较远的农田怎么办？人们又想出了办法：修一个渠道专门给远处的农田灌溉，让每块农田都有水。在显卡上，发热点往往只有GPU一个，那么大面积的散热片，热量是不均匀的，散热片上各个地方都存在温差，这就相当于有些农田有水，有些农田没水。此时使用热管（相当于灌溉渠道），将核心的热量引到大面积散热片的各个地方，即传导了热量，又及时降低了核心温度。

我们总结了热管两个特别重要的作用：一是及时传递热量；二是将热量均匀分布在散热片各处。其中前一个功能可认为是热管的本身属性，后一个功能是热管的形状带来的空间属性。那么热管为什么有这么奇特的功能呢？

小知识：热管的内部结构

如果把热管剖开来看，它的主要材质是铜，热管外面是光滑的，内部则极为不平、遍布小孔。热管内部是真空，充斥着特殊液体。这种液体在热管的冷端会迅速凝结成为液态，然后顺着毛细孔到热端，吸热后带走大量热量，又在冷端凝结成液体，释放热量。这种循环过程让热管拥有远远超出任何金属的导热能力。

目前市场上常见的热管有烧结式和沟槽式。后者加工简单、成本低，但效果远不如前者好。前者加工复杂，但成本较高。不过沟槽式热管现在应用较少，大部分显卡都会使用烧结式产品。

旋转就能加速散热——风扇

风扇是风冷散热器上很重要的组成部分。当然，目前有些显卡不用风扇，利用本身极大的散热面积以及机箱良好风道，也可以做到无风扇散热。不过从市场上的产品来看，有风扇的散热器占了大部分。

风扇依靠旋转让气流流动，流动的气流又能加速带走散热片上的热量。因此风扇的风量、转速、还有噪音就成为很多玩家关注的问题。我们先来看风量。风量是在单位时间内空气的流通量。简而言之，风扇在固定的时间比如1分钟内，能够从A处转移多少空气到B处，就是风量。对散热器来说，风量越大，证明带走热量的风就越“多”，热量被带走的速度就越快。足够的风量能让显卡工作在安全温度范围以内不会过热。

那么风量和什么有关呢？我们从两方面看：固定尺寸的风扇，转速越快，风量越大；固定转速风扇，风扇尺寸越大，风量也越大。一般说来，显卡常使用的风扇尺寸在6cm～12cm之间。在实际生产中，一旦决定了风扇尺寸，能够自由调整的只有转速了，因此实际上显卡一般通过调整风扇转速来调整风量。

利用转速调整风量也有限制。这就要提到噪音了。谁也不愿以自己的电脑成为巨大的“噪音发生器”。而显卡风扇在旋转时扇叶切割空气、自身运行的摩擦声以及震动等，都会带来噪音—噪音的大小和转速是紧密相关的，转速越高噪音越大。因此这就成为一个两难问题：既要设置足够高的风扇转速，保证风量和散热；又为了控制噪音，要让显卡风扇转速尽可能降低。这充分考验了厂商设计产品和调控散热的能力。

我们看到市面上有一些噪音颇高的显卡。除了核心发热量特别巨大的产品外（比如GeForce GTX 480、Radeon HD 4890等），一些发热量并不高的显卡散热器噪音也很大。这些显卡噪音大的根本是散热片散热面积不足。显卡散热器的成本除了、模具、风扇，很大一部分都在散热片本身（铝、铜等材料的成本），为了节约成本会让散热面积不足，后需要更大的风量才能满足散热需求，所以带来了高转速和高噪音问题。

美丽的外壳——导风罩（防尘罩）

除了散热片、风扇、热管三大部分外，很多显卡现在特别设计了一个罩，美其名曰“导风罩”或
“防尘罩”。实际上，真正的导风罩往往应用在侧吹式散热器上，侧吹式散热器需要导风罩将风侧向导出，保证风流不会在吹拂到一半就改变方向四散逃逸。

侧吹式散热器的导风罩作用非常大。在GeForce GTX 480显卡的散热器设计上，NVIDIA甚至使用了金属导风罩，让导风罩成为辅助的热辐射体，散除热量。

除了侧吹式散热器外，大部分开放式散热器使用导风罩的意义更多在于防尘和美观。实际使用中导风罩带来的改变风向，加强风流流动的效果并没有传说中那样夸张。

本期看点

1.显卡散热器通常由以下几个部分组成：散热片、风扇、热管、导风罩（或者外壳）、固定螺丝或者固定支架。

2.散热器较厚的底座除了能很好地储存热量外，还能缓冲显卡核心热量的突然增加带来短暂高温。

3.热管的两个特别重要的作用：一是及时传递热量；二是将热量均匀分布在散热片各处。

4.固定尺寸的风扇，转速越快，风量越大；固定转速风扇，风扇尺寸越大，风量也越大。