笔记本CPU散热简介.ppt

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1、笔记本CPU散热简介1.CPU散热背景介绍2.CPU散热系统3.CPU散热弊端4.CPU散热优化1.1CPU散热器发展背景早期的CPU芯片功率不足10W，不需要用散热器。上世纪90年代中期以后，随着CPU主频和集成度大幅度提高，CPU的功率和发热量明显提高。到2004年Intel公司推出的Pentium4主频为3.6GHz的CPU功率更是达到115W。如此巨大的功率严重威胁到CPU的工作和发展，而CPU必须借助散热器才能工作，虽然Intel在2006年下半年推出酷睿双核将功耗降低近一半，每个核心的功耗只有30W至35W，与上一代因特尔台

2、式机处理器产品相比，因特尔酷睿2台式机处理器在提供1.4倍的CPU计算性能同时，能耗降低了40%，但是对于现在一些四核的CPU来说，功率仍然很高。为适应CPU的不断发展，CPU散热器也有了长足的发展。1.2CPU的温度CPU是由晶体管组成的晶体管最耐受高温度为130度，一般的晶体管元件的的标称最高温度是120度。所以其理论最高热耐受温度应该和晶体管元件一样为120度。但实际上到了100度左右就会对CPU内部的晶体管造成永久性伤害，过高的温度会使晶体管效能降低，同时加速CPU的老化，我们建议最高将CPU的温度控制在75度以下以维护电脑的稳

3、定性和CPU的寿命。1.3CPU热量的来源CPU的温度来自哪里，为什么会产生这么高的温度呢？了解CPU的发热我们要先来了解一个CPU的重要参数—TDP。TDP的英文全称是“ThermalDesignPower”，中文翻译为“热设计功耗”，是反应一颗处理器热量释放的指标，它的含义是当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位为瓦（W）。CPU的功耗包括“运算所用功耗”和“发热功耗”两部分，而且“运算所用功耗”和“发热功耗”在实际运行中是随着CPU负荷的大小动态变化的。而TDP是指CPU电流热效应以及其他形式产生的最大热能，是一个固定值。

4、显然CPU的TDP（最高释放热量）小于CPU的最大功耗，但在实际运行中，CPU的功耗和发热往往最不总是以最大状态出现。进一步区分，CPU的功耗是CPU从主板上获取的功率，是要求主板供电设计时考虑的。而TDP是CPU最大发出的热量，是对散热系统提出要求，要求散热系统能够把CPU发出的热量及时的散掉，也就是TDP是要求CPU的散热系统必须能达到的最大热量驱散速度。1.3CPU热量的来源CPU的热量来自三个部分：第一个是正常的运算过程中晶体管里的电热效应，这个是无法避免的，因为除了超超导体之外的任何导体都有电阻就都会发热。还有两种发热是由于C

5、PU里的两种泄漏电流导致的。这两种电流：一是门泄漏：这是电子的一种自发运动，由负极的硅底板通过管道流向正极的门；二是通过晶体管通道的硅底板进行的电子自发从负极流向正极的运动。这个被称作亚阈泄漏或是关状态泄漏(也就是说当晶体管处于“关”的状态下，也会进行一些工作)。这两者都需要提高门电压以及驱动电流来进行补偿。这两种情况都加大了能量消耗和CPU的发热量。1.3CPU热量的来源1.3CPU热量的来源可以以传统的白炽灯来做个类比，其可见光部分的能耗相当于CPU运算所需的能耗，而热能（包括热量和红外线部分）则类比CPU发热所消耗的能耗。2CPU

6、的散热系统这是典型的笔记本电脑的散热系统。它采用的是典型的一根热管照顾三块芯片（CPUGPU北桥）的散热模式。这样的设计，优点是成本低，缺点是CPU和GPU会互相拖累，并且很难让两个高发热芯片同时紧贴散热器的吸热面。笔记本散热系统是一个串行的体系。热量从源头，通过热传递导出到外界空气的过程，要经过如下介质：芯片DIE、导热硅脂、铜吸热面、焊锡、热管、焊锡、散热鳞片。其中，芯片的DIE，就是芯片晶圆的硅制外壳，它可以保护内部精密的晶体管电路不受氧化和磨损，更重要的是，能把内部电路产生的热量传导到表面。从上图可以看出，热量从芯片内部产生

7、后，要经过7层介质，才会散发到周围的空气中。类比电路，我们可以看出，这里的热量传导，是一个串行的体系。各种介质，导热的能力，有一个物理常量来衡量，那就是导热系数，又称导热率。下面，我们就对于这些介质进行分析。热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量。ΔQ：传递的热量，L：长度，S：截面积，ΔT：两端温差，t：时间。常见的介质导热率如下：名称导热系数w/(mk)铜401铝238固态硅脂0.5-2传统导热膏2-7液态金属70焊锡66我们CPU所用的导热硅脂，也就“传统导热膏”的导热率，是最大的瓶颈。但是，为什么

8、我们还要用导热硅脂呢?3CPU散热弊端因为不同介质之间，往往接触是不完好的，缝隙中混入了空气，空气的导热率更低。这样会造成很大的接触热阻(热阻是导热率的倒数)。所以我们必须在芯片表面涂上导热硅脂。导热硅脂必