顯示卡 不一樣的熱管直觸,華碩DirectCU散熱技術解析

wu999

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不一樣的熱管直觸,華碩DirectCU散熱技術解析

第1:熱管直觸究竟怎麼了?

◆ 熱管直觸技術究竟怎麼了?

  說到熱管直觸技術,不得不提超頻三,在2006年推出了DTH(Direct Touch Heatpipe)創造性設計的東海散熱器,成為後來曾風行一時的熱管直觸散熱器的雛形。

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超頻三東海散熱器底座​

  所謂熱管直觸技術,是指熱管直接與熱源(CPU/GPU表面)接觸,而不是包夾在底座中。這樣的好處是可以減少底座與熱管之間的熱阻,理論上傳熱效率更高。

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熱管直觸式與熱管包夾式的簡單比較​

  傳統的包夾式熱管散熱器都是熱源將熱量傳遞給底座,再由底座傳遞給熱管,這樣在熱源與熱管間一共有三層熱阻,即熱源與底座之間的矽脂熱阻(Ψ1)、底座的熱阻(Ψ2)、底座與熱管間的介質熱管(Ψ3),而直觸式熱管就直接多了,只存在一層矽脂熱阻(Ψ1),在效率上會有不錯的提升。

  超頻三在隨後的南海系列散熱器繼續延用熱管直觸技術,也成為這一技術的典型代表,在2009年前後,熱管直觸散熱器非常流行,眾多品牌均推出了類似設計的產品。

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九州風神的CTT技術(Core Touch Technology)(冰刃至尊)

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Tuniq的CCT技術(Core-Contact Technology)(T120 Extreme)​

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Xigmatek的HDT技術(Heat-Pipe Direct Touch)(Thor's Hammer)​

  像OCZ、Tuniq、Evercool、Xigmatek、Thermaltake和九州風神等均有相關散熱器上市,只是各自的叫法不一樣,或CTT或CCT或DCT或HDT。

  然而時過境遷,在今天,採用熱管直觸技術的散熱器已大大減少,眾多消費者對這種技術充滿了質疑,就連宣導者超頻三也在最新的旗艦散熱器南海6中改用傳統的銅底包夾式熱管設計。

  看似很美的熱管直觸技術到底存在什麼樣的致命缼陷呢?

  答案:熱管的硬度

  其實這個很容易理解,做成熱管直觸的底座,首先熱管需要一定的形變進行壓扁,然後再銑一刀,將熱管銑成平面,與底座上的鋁塊保持在同一水平面上。由於普通的熱管壁厚只有0.3mm左右,再銑一刀後就變得更薄,這部分的硬度大大下降。


  當熱管被削薄變軟後,會引起很嚴重的問題,最主要的有兩個:

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某直觸式熱管使用一年後已明顯內凹​

  一是當熱管長期受外力擠壓(來自CPU或GPU表面的壓力),起初它會與鋁底在一個平面上,但是由於它的硬度不如熱管旁邊的鋁塊,繼而逐漸整體內陷,一方面CPU表面也非平整,另一方面填充的矽脂也會讓它變形,慢慢的它與CPU/GPU的接觸吻合緊密度會下降,並與日俱增,填充的矽脂層也會變得更厚,熱阻增加。

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底部熱管太薄容易變形​

  另一個問題是,散熱器的頻繁拆裝過程中,很容易引起底部熱管明顯內凹,相信有很多網友有所見識,比如說,長時間使用後矽脂硬化,需要比較強的力量才可以除掉,這時候就很容易讓薄薄的熱管不堪重負產生很嚴重的變形,或者其它小小碰撞,杯具就容易誕生。

  在我們論壇上曾有網友發帖敘述其熱管直觸技術的散熱器底部熱管發現有凹陷的情況,雖然這只是個別案例,但這種技術的缺陷卻已經顯現。

  熱管直觸式散熱器盛極而衰也不是沒有道理的,當廠商想以比較低的成本生產出一個高性能散熱器時,卻發現並不容易,要把這種散熱器做好,需要更高的技術,更好的材料,與初衷完全背道而馳,還不如改用傳統的設計來得簡單容易。

  可以說,熱管直觸技術並不是存在不可挽救的問題而沒落,更多是對成本上的妥協。它的硬傷在於銑過後熱管的硬度不夠,只要讓它“硬”起來,這個問題就好解決了。

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地球最強顯卡華碩Mars II​

  在一些重要產品中,今天我們依舊能看到熱管直觸散熱器的身影,比如號稱地球最強顯卡的華碩Mars II,它的散熱器是標標準准的熱管直觸式。

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Mars II採用的散熱器​

  華碩在板卡領域的聲譽,相信他敢稱第二沒人敢稱第一。作為一家對品質要求卓越的領軍企業,又是自己最頂尖的形象產品,難道他們不知道熱管直觸技術的問題所在?還是他們胸有成竹,對自家的技術信心爆棚?


第2:DirectCU會不一樣?

◆ 解讀熱管直觸技術DirectCU

  當熱管直觸散熱器慢慢淡出時,華碩卻在全線顯卡產品中使用這一類型的散熱器,不得不令人刮目相看,我們也對號稱DirectCU的華碩熱管直觸技術充滿了好奇。

  所謂對症下藥需良方,既然是銑了一刀後的熱管硬不起來,那最簡單的方法就是在熱管上下功夫,不就是削薄了嗎?那把削薄的部分補回來,使用更厚更粗的熱管。

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關鍵字:厚

  普通熱管採用的銅管壁厚一般在0.3mm左右,銑薄部分在0.1-0.2mm左右,因此容易變形。華碩DirectCU在選材上先作文章,其採用的熱管直徑壁厚比普通熱管增加50%以上,達到0.5mm+,即使是銑一刀後,壁厚也有0.3mm以上,硬度大大加強,不再是小姐身子那麼柔弱。

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DirectCU熱管(上)管壁厚度與普通熱管(下)管壁厚度比較​

  另外,雖然加大了熱管壁厚,但熱管內徑沒有明顯變化,也就是只加厚管壁,內徑空間保持在相同水準,基本不會影響散熱效率。


關鍵字:粗

  我們都知道,熱管越粗傳熱能力越強,對於熱管直觸式設計來說,不僅僅是如此,還有著增大與熱源接觸面積的作用,或者從另一個角度說,同樣接觸面積下,8mm熱管比6mm熱管更硬,因為它需要銑平的部分少,管壁相對就更厚了。

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  華碩DirectCU全面採用8mm直徑熱管,與普遍使用的6mm熱管相比,在單位時間內導熱量更大,在熱源同樣的情況下,可以更快速帶走熱源的熱量。

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華碩HD6790散熱器熱管直徑為8.1mm​

  可能大家對熱管直徑和散熱能力沒什麼直觀的感覺,說個大概數字吧,同等條件下,直徑3mm的熱管傳熱功率只有6W,5mm的傳熱功率為20W,6mm的可以達到30W,而8mm熱管的傳熱功率可以突破100W以上,完全是幾何級的增長。


關鍵字:無氧銅

  華碩DirectCU非常注重熱管材質,尤其是銅管上的選擇。普通熱管使用的是韌煉銅管,純度為99.90%,這種銅管在進行熱管燒結(700-900℃)時,其韌度和壽命都會下降。

  DirectCU熱管使用的是無氧銅,其純度達到99.96%,理論上導熱係數要比韌煉銅高,並且韌度高不容易斷裂,在高溫下不易發生氫脆化,壽命更長。

  所謂氫脆,是指金屬材料在加工、冶煉、熱處理、酸洗和電鍍等過程中,材料由於吸氫或氫滲造成機械性能嚴重退化,比如屈服強度、極限強度,疲勞壽命明顯縮短,衝擊韌性值顯著降低。

  一般當溫度超過300℃,韌煉銅就有可能產生氫脆這種腐蝕缺陷,尤其是高溫條件下,無氧銅則有著很明顯的優勢。

  從華碩DirectCU散熱器的選材上看,這是很明顯的“對症下藥”,或許我們想問,既然能解決熱管硬度的問題,其它廠商為什麼不跟進呢,很多時候是有心無力,或因為技術實力或因為成本原因等等。

  然而不是說材料NB了,散熱器也就一定會NB,製造技術與工藝同樣重要,這是個相輔相成的過程,缺一不可。


關鍵字:平整度

  散熱器底部的平整對整個散熱能力的影響是不言而喻,散熱器底部與GPU(或CPU表現)吻合度越高,接觸熱阻越小,效率越高,這是一個很簡單淺顯的道理。

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華碩HD6790搭配的DirectCU散熱器底部​

  對於DirectCU來說,平整度(物理表面不會絕對平整,所不平與絕對水準之間所差數據,就是平整度)體現在底部接觸GPU的熱管打磨工藝上,其平整度控制在0.05mm以下,考慮到一根頭髮有0.1mm粗,我覺得這樣的平整度雖然算不上絕倫,但對於顯卡散熱器來說已經是足夠了。

  由於缺乏專業的儀器來驗證,以上資料由華碩提供,從我們肉眼目測來看,DirectCU散熱器的底座還是相當的平。


關鍵字:穿Fin

  DirectCU中的熱管與鰭片間使用的是穿Fin技術,實際上我們不止一次說過,只要穿Fin技術過關,完全可以達到甚至超過焊接水準。

  在理想狀態下,完美的穿Fin技術可以讓熱管與鰭片達到無縫接觸,鋁片與銅管間不存在介質熱阻,而焊接工藝還存在錫膏這道熱阻,錫的導熱係數為67W/mk,遠遠低於鋁(237W/mk),更別說熱管的銅管了(401W/mk)。

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DirectCU採用穿Fin技術​

  焊接在製造中需要預留0.1-0.2mm的間隙,插入熱管後,再利用回流焊等手段來填補這空隙,其製造過程穩定容易,物料成本高。而穿Fin時熱管的外徑要比鰭片的孔徑大1.5mm左右,使用精密的儀器,用110噸的力道瞬間整齊的塞入,物料成本雖低,但對工藝要求更高。

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  很多人肯定會說,穿Fin的鰭片長時間使用後可能會鬆動,很多散熱器確實如此,但是這完全取決於品質把控,穿Fin也有像AVC拿破崙這樣做工經典的產品。對於華碩DirectCU來說,鰭片都需要經過20kg的拉拔力測試才能出貨,所以說物料成本雖低,但DirectCU的整體成本並不低。


第3:破壞性測試:吃豆豆

◆ 破壞性測試:吃豆豆

  縱然講的天花亂墜,也要是騾是馬拉出來溜溜才能讓人信服。關於熱管硬度的測試,找不到什麼很好很有效的方法,只好走走偏門。

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零食青豆​

  上面這個綠綠的是一種叫青豆的零食,比較脆,今天是要請熱管來吃豆豆,看它的牙夠不夠硬。以下測試請勿模仿,損壞了你的熱管我可不負責。

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某品牌熱管直觸式散熱器​

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DirectCU散熱器(華碩HD6790配備的散熱器)​

  測試方法很簡單,用上面兩個散熱器將青豆用力壓碎,為了好識別清楚,用黑色圓圈的位置去壓,在壓之前,這兩個圓圈內的熱管還是很平整的。

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某品牌散熱器先上陣,好像有點杯具​

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DirectCU上陣

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某品牌的熱管直觸散熱器果然杯具,硬度不夠出現明顯凹痕​

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DirectCU基本上看不出什麼痕跡​

  從吃豆豆來看,DirectCU熱管的硬度比普通的熱管直觸式散熱器明顯要硬朗得多,加厚的管壁和選材看來起了作用。這種硬度也是有一定程度的,和那種鋁底銅底相比自然還是有所不如。


第4:散熱性能測試:與鋼板的戰鬥

◆ 散熱測試:與銅板的戰鬥

  老實說,要像跑分那樣定量去測試DirecCU的優劣有些困難,這需要在實驗室通過精密的儀器去作非常細緻的研究。但我們仍然試圖通過一些簡陋的方法來表現出DirectCU與傳統方式散熱器的不同。

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熱成像分析(左為DirectCU,右為傳統包夾式)​

  關於熱管直觸技術的好處在前面作了理論上的分析,理論上它傳熱更迅速,可以更快的將熱量從熱源轉移到散熱鰭片上去,從上面的熱成像分析大致可以看出這中間的差別。

  通過華碩HD6790顯卡,來作一些簡單測試,這款顯卡採用的是標準的DirectCU散熱器,三根8mm熱管,熱管與底座過盈裝配在一起,實現無間結合。

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  測試用FurMark讓顯卡高負載運行,讓顯卡的發熱達到極致,作為對比,我們專門定制了一塊小銅版,1mm厚度,模擬傳統的包夾式熱管設計:

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用小銅板+DirectCU模擬傳統的銅底熱管包夾式散熱器​

  一起來看看這兩種狀況下GPU溫度的變化,記錄了軟體開始運行後1分鐘、3分鐘和GPU溫度穩定後的情況,這個測試是在半小時完成的,室溫的影響幾乎可以不考慮,均為封箱測試。

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1分鐘後GPU溫度對比​

  在傳熱伊始,DirectCU的優勢比較明顯,起始溫度只有38℃,而加了銅板後的起始溫度則有42℃,熱管直觸的作用凸現,一分鐘後,GPU溫度分別為59℃和61℃,多了一層銅板,在傳熱速率上確實有所下降,或者說DierctCU的傳熱速率要快。

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3分鐘後GPU溫度對比​

  3分鐘後傳熱趨於平衡態,兩者的差距也減小,只有1℃的差別,當然還是DirectCU強些。

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穩定後GPU溫度對比​

  經過12分鐘的拷機,GPU溫度已經非常穩定,DierctCU下的GPU溫度為71℃,最高72℃,增加一個銅板後的GPU各要高出1℃,這應該是兩者之間的真實差距。

  考慮到銅板是用的矽脂來作介質的,如果是直接焊接在底座上,效果可能會更好點,按測試的結果看,最多也就是和穩定後與DirectCU持平,而在傳熱開始階段,DirectCU的作用明顯要好。

◆ DirectCU,不一樣的熱管直觸

  前面說過,熱管直觸技術的致命傷在於熱管的硬度,當這個問題得到解決並輔助更好的製造工藝,熱管直觸技術又重新回到我們的視野。

  華碩DirectCU,相比傳統的熱管直觸式散熱器,採用了更厚(管壁增厚50%,大幅增加熱管硬度)、更粗的熱管(8mm,提供更好的散熱能力和熱管硬度)、更好材質的銅管,再加上優秀的製造工藝,華碩打造出品質出眾的熱管直觸散熱器,顛覆我們對熱管直觸技術的一些片面認識。

  從我們簡單的測試來看,DirectCU熱管確實夠硬了,散熱性能也有可取之處,完全具備與傳統設計散熱器一較高低的水準,甚至超出。那麼熱管直觸技術會借華碩之力再創輝煌嗎?

資料來源:http://www.expreview.com/17604-all.html
 

林雨辰

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如果....把微星的TF2、3與技嘉的風之力放近來評比...不知道會怎樣
 

info5168

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看到這個,我只能說很厲害的文宣
另外D8跟D6熱管數據虎爛太多,以業界燒結管150mm長,D6可以40W,D8最多才70W(單邊加熱,單邊散熱)
要說整體考量做出超高W數COOLER,還是只有焊接做得到(風壓足夠情況,焊接FIN可以超密,而緊迫穿FIN OR 鉚合FIN都有最小間距限制)
FIN數量相同測試,緊迫穿FIN OR 鉚合FIN效能測出來90%都比銲接差
講白一點緊迫穿FIN OR 鉚合FIN,治具做再好,面跟面也不能100%接觸
再來鋁FIN不是很剛性的東西,鉚的再好,後加工 and 產線組裝等等...都會造成接觸面越來越差
熱管直觸技術+緊迫穿FIN OR 鉚合FIN都只是COSTDWON的產品
系統商可以成本降超低,製作速度超快、鰭片不用鍍化鎳、少掉銅底價格、少掉迴焊爐加公費、少掉錫膏費用、製成時間縮短
再來熱管直觸技術有兩組,現在市場常見的是熱管分開(此為同一家廠商之專利,其他供應商要製作要付錢買售權),還有另外一家專利是熱管連接並排鉚合(可縮小寬度),此家產品不常見
 

Lawliet

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這種無聊的技術都能拿來瞎搞...看來真的沒人才了
最近的笑點不是禪日記嗎?? zen什麼鬼ultrabook的...
 

gx19921211

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真的這麼強幹麻把580做成佔3槽
 

l257065

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那其他業界也學他做8mm的熱管就好拉
有包跟無包差異性不大...
 

wscdn

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就算他講的這些都是對的

以同價位產品來說

單風扇還是打不贏雙風扇

有雙風扇的 卻散熱面積輸別人

所以問題還是在售價
 
最後編輯:

skycoupe

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華碩在板卡領域的聲譽,相信他敢稱第二沒人敢稱第一

老實說,這句話讓我蠻想笑的...
 

zaqwsxdsa

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華碩說第二沒人敢說第一???

這也未免太唬爛了吧...明明都被MSI給打趴了...

太誇張的業代文...0分!!!
 

海闊天空

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其實業代文又如何..
看看又何妨..
大家參考參考..
可能還可以促進經濟景氣..
總比現在無文可看..
老是些無意義的回文..
回文不是酸就是沒啥建設性..
一代不如一代..
記得以前熱鬧多了..
現在像是一灘死水..
 
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