對於PC硬體玩家來說，CPU散熱器肯定不會陌生，因為要讓CPU維持“冷靜”，散熱器可以說是至關重要的。不過要說到什麼因素對於散熱器的效能影響最大，那很多玩家恐怕也只是“知其然而不知其所以然”。因此今天我們就一起來，如此常見的CPU風冷散熱器中究竟蘊含這多少學問。

散熱器的分類：有熱管與無熱管，塔式與下壓式

這類無熱管散熱器就算能有顏值優勢，在效能上也是無法與熱管散熱器相比的

如果讓我們先給風冷散熱器分個類，那麼我們會按照有無熱管分為熱管散熱器和無熱管散熱器，前者是目前各種第三方散熱器的主流結構，而後者則多見於英特爾和AMD的原裝散熱器，以及部分不講究效能的第三方散熱器。從效能上來說，前者基本上是碾壓後者的，為此現在英特爾也僅僅是在不能超頻的CPU產品上配置散熱器，解鎖倍頻的產品直接不提供原裝散熱器，AMD方面也僅僅實在入門級的CPU產品上提供無熱管的原裝散熱器，高階產品基本都配置了帶熱管的原裝散熱器。

由於這種無熱管的散熱器由於效能偏弱，在市場上已經不能稱之為主流，因此這次我們就不詳細解說了，重點放在目前主流的熱管散熱器身上。目前的熱管散熱器大體上分為兩種，一種是塔式結構，又叫做側吹式結構，另一種則是下壓式結構，也可以叫做下吹式結構。

採融的Samuel 17是一款經典的下壓式散熱器

首先我們來看看下壓式結構，顧名思義它是一種散熱器“躺在”CPU上，然後風扇自上而下送風的結構。這種結構的好處一般有兩個，第一是高度比較矮，可以適應各種機箱，特別是空間有限的Mini-ITX機箱，大多數都只能採用下壓式的風冷散熱器；第二是它可以利用風流給CPU周邊的元件散熱，如供電電路和記憶體等，可以避免這些元件出現熱量累積的問題。

然而這樣的設計也有很大的劣勢，一來不利於機箱內部的風道，容易引起機箱內部亂流，第二是風扇中心下方有風力盲區，散熱效能難以最大化；第三是部分氣流會被主機板反彈，影像風流的走向，使得熱交換效率進一步受到損失，因此下壓式散熱器很難做到很高的散熱效率，這也是為什麼其慢慢退出主流的原因。

採融Basic 83散熱器是典型的塔式散熱器

而塔式結構的首要好處就是可以解決風力盲區的問題，氣流平行透過散熱鰭片的，氣流截面的四條邊上的氣流速度最快，而CPU的發熱點正好位於一條邊上，另外一個好處是沒有反彈的風壓，熱交換效率要高於下壓式散熱器；同時塔式散熱器也有利於機箱內部風道的建設，可以引導風流盡快從機箱後部的散熱口排出。

當然塔式散熱器也是有缺點的，就是不能直接吹到到熱源，也無法給人員周邊的元件進行散熱。因此塔式散熱器的效率很大程度上要依賴熱管的傳熱效率，同時主機板上的其他元件也要作出相應的最佳化，例如供電電路應該加上散熱片，以確保自身不會過熱等等。

熱管：熱量的超導體

在講熱管散熱器之前，我們先來看看熱管的一些基本常識，熱管散熱是一種利用相變過程中要吸收/散發熱量的性質來進行冷卻的技術，單講技術的話已經有數十年的歷史，但是直到近些年才被廣泛用在PC散熱領域中，隨後的發展也非常迅速，不僅是CPU、顯示卡以及主機板的散熱器，我們甚至在機箱上都可以看到熱管的身影，可以說已經是相當成熟的技術了。

典型的熱管是由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內抽到的負壓後充以適量的工作液體，使緊貼管內壁的吸液芯毛細多孔材料中充滿液體後加以密封。管的一端為蒸發段（加熱段），另一端為冷凝段（冷卻段），根據需要可以在兩段中間佈置絕熱段。

熱管的工作原理很簡單，熱管分為蒸發受熱端和冷凝端兩部分。當受熱端開始受熱的時候，管壁周圍的液體就會瞬間汽化，產生蒸氣，此時這部分的壓力就會變大，蒸氣流在壓力的牽引下向冷凝端流動。蒸氣流到達冷凝端後冷凝成液體，同時也放出大量的熱量，最後藉助毛細力和重力回到蒸發受熱端完成一次迴圈。

由於熱管具有熱傳遞速度極快的優點，安裝至散熱器中可以有效的降低熱阻值，增加散熱效率，具有極高的導熱性，高達純銅導熱能力的上百倍，因此其有“熱超導體”之美稱。工藝過關、設計出色的熱管CPU散熱器，將具有普通無熱管風冷散熱器無法達到的強勁效能。

燒結式熱管

溝槽式熱管

目前熱管可以按照內部結構分為燒結式和溝槽式兩種，燒結式熱管的內部是透過高溫下銅粉燒結制造而成，而溝槽式熱管則是熱管毛細結構中製造相對簡單的一種，採用整體成型工藝製造，成本是一般燒結式熱管的三分之二，但缺點十分明顯，其對溝槽深度和寬度要求很高，而且方向性很強，當熱管出現大彎折的時候，溝槽式方向性的特性就成了致命缺點，會導致導熱效能大幅度下跌，因此目前主流的散熱器都會採用燒結式熱管，而溝槽式熱管僅少部分的入門級產品有在使用。

目前主流的是6mm熱管

相比於熱管的內部結構，熱管的傳熱效率其實更受直徑的影響，有資料顯示，在工藝水平基本一致的前提下，直徑為3mm的熱管要傳遞15W的熱量需要2.8個標準熱傳遞週期，而直徑為5mm的熱管在1.8個熱傳遞週期中，熱傳導量就達到了最大45W的水平，而8mm熱管產品只需0.6個週期就可以傳遞高達80W的熱量。

顯然熱管的直徑對傳熱有很明顯的影響，直徑越大則效果越好，但並非一味直徑大就能造出很好的產品，中間涉及到熱管的組合、排列、結合方式及成本等，因此大部分的散熱器都是採用多根6mm熱管組合的方式來進行熱量傳遞，只有少部分產品會採用8mm或以上級別的熱管。

底座：銅底與熱管直觸的競爭

在常見的金屬材料中，銀的導熱係數最高為420W/m·K，但它的成本昂貴，銅的導熱係數為383W/m·K，比較接近銀的水平，但加工工藝複雜而且太重，純鋁的導熱係數為204W/m·K，價格低廉、加工特性好、表面容易處理，價效比較高，因此目前主流風冷散熱器的材料一般都會選用鋁合金。

鍍鎳銅質底座

有研究表明，當散熱器採用銅底座鋁鰭片結構時，在CPU接觸處的溫度為44.876℃（特定測試環境下的資料，下同），散熱效果良好；當散熱器的底座與鰭片均採用銅材料時，接觸處的溫度為44.636℃，與銅座鋁片的情況相差無幾，但重量卻翻了一倍；當散熱器的底座與鰭片均採用鋁材料時，接觸處的溫度上升到49.861℃，導熱能力下降很多。因此目前大多數中高階散熱器採用了銅質底座與鋁製鰭片的組合，可以在成本與散熱效能之間有良好的平衡。

熱管直觸工藝

而除了銅質底座外，目前還有一種常見於主流級散熱器的底座構成，那就是熱管直觸技術。熱管指出是指熱管直接與熱源接觸，而不是包夾在底座當中。理論上這種設計可以減少底座與熱管之間的熱阻，熱管利用率可以大大提高，堪稱是追求極致效能的技術。

然而這只是理論上的事情，由於CPU表面並不是真正意義上的平面，存在著很多我們肉眼難以識別的凹凸，在壓上散熱器後還會帶來二次形變，因此散熱器的底部要與CPU表面吻合，本身就是一件不容易的事情。熱管直觸技術需要在熱管上銑一刀，會讓原本硬度就不是很夠的熱管變得更加容易形變，會進一步影響了CPU與熱管之間的熱傳導效率，而銅底對於非完全平面來說有比較大的誤差接受度，在接觸吻合度上要勝過熱管直觸。

因此目前散熱器領域中都有一種普遍的共識，那就是熱管直觸技術能做出價效比很好的散熱器，但不能做出頂尖效能的產品，這也是為什麼絕大多數的高階風冷散熱器都採用傳統的銅質底座，而非理論上效能更好的熱管直觸技術的原因。

散熱鰭片：散熱面積、間距與厚度之間的平衡藝術

在底座和熱管結構相同的情況下，想要提升散熱器的效能，增大散熱面積無疑是最直接的方式，而增加散熱面積的方式無外乎二種，第一種是透過增大體積的方式新增更多或者更大的散熱片，另外一種則是透過縮小散熱片間距、降低散熱片厚度等方式，在體積不變的情況下增加更多的散熱片。

散熱鰭片

然而這兩種方法都有各自的弊端，第一種方法會讓散熱器的體積變得難以控制，在安裝上會帶來額外的煩惱；第二種方式會讓風道的尺寸減少，風阻增加，鰭片間也很容易淤積灰塵，從而影響散熱效果。

曾有研究表明，當鰭片間距從2mm增加到3mm，並且厚度從1mm增加到1.2mm時，散熱面積明顯減少，CPU接觸處的溫度從原來的44.876℃上升到52.049℃；但如果鰭片間距從2mm減小到1.5mm，厚度還是保持在1mm，此時散熱面積雖有增加，但接觸處的溫度僅比原來略有下降，為44.423℃，可見風阻增加所帶來的負作用也不可忽視。

因此想要提升散熱器的效能，一味地追求更大的散熱面積是不可取的，散熱器的體積和重量，散熱鰭片的厚度和間距，甚至是風扇尺寸和型別都要進行細緻的考量，這裡就很考驗廠商的研發實力了，以利民Ultra 120 Extreme Rev.C版散熱器為例，其散熱面積約6500平方釐米，相比起舊版的7400平方釐米有較大的下降，只是散熱鰭片的間距從1.5mm增大到了1.8mm，原理上來說其散熱效能應該不如舊版產品，但事實上由於其風流的透過能力更高，在搭配低轉速風扇使用時，散熱效果反而是優於舊版產品的。

如果說散熱鰭片的面積、間距與厚度是一組需要相互配合的引數，那麼散熱片與熱管的連線方式就要簡單得多了，畢竟熱管傳導的熱量如果無法快速轉移到散熱鰭片上，那麼再科學的鰭片引數也不過是擺設而已，因此熱管與鰭片如何完美結合是非常關鍵的。

焊接工藝

目前熱管與散熱鰭片的集合方式主要有兩種，分別是焊接(Solder)和穿Fin(Fin Penetration )，焊接工藝的介面熱阻值較低，但是成本比較高，比如鋁鰭片與銅熱管焊接，基本都需要對熱管進行電鍍處理，方可與鋁鰭片焊接到一起，而且焊接對工藝要求也比較高，焊接不均勻或者內部產生氣泡，熱傳導效率都會明顯受損。

穿Fin工藝

而穿Fin就是透過機械手段讓熱管直接穿過鰭片，這種工藝工序簡單，但是對技術要求並不比焊接低，因為它要求散熱鰭片與熱管要有緊密的接觸，如果穿Fin不過關，那不僅散熱效率會大打折扣，散熱鰭片甚至可能會直接脫落。同時為了保證鰭片陣列不變形，穿Fin工藝往往還會配合扣Fin技術使用，就是鰭片的邊緣折彎，以卡扣的形式相鄰的鰭片結合，用於確保散熱鰭片間距不會改變。

從成本上來說，穿Fin工藝的成本是略低於焊接工藝的，而且理論上接觸面的熱阻比焊接也要略高一點。要識別散熱器採用是哪種工藝，我們可以透過觀察散熱鰭片看出，焊接工藝的都會在散熱鰭片與熱管的接觸位留出焊接孔，而穿Fin工藝則是鰭片直接包裹住熱管。

需要注意的是，優秀的穿Fin工藝與焊接工藝相比並不會有明顯的效能差距，這與散熱鰭片的面積、厚度與間距的結論類似，關鍵還是要看廠商的工藝水準，不過因為焊接工藝在耐用性和穩定性上都有優勢，因此現在高階的散熱器多數使用焊接工藝，而講究價效比的主流級產品則基本是穿Fin工藝。

總結：好的散熱器不是有一點突出，而是每一點都能相互配合

熱管、底座與散熱鰭片，這是目前主流型風冷散熱器的三個主要組成部分，每一個部分都對散熱器的散熱效能都會起到重要的影響，而且三部分也是相互關聯的，單純增強其中一部分未必會給散熱器的效能帶來質的飛躍，但是有任何一部分沒有做好，對於散熱器的效能來說卻是沉重的打擊。

因此一款優秀的風冷散熱器，往往不是說在單一方面有什麼突出的表現，而是在於各方面都有較好的平衡，特別是現在風冷散熱器的輕量化、個性化已經趨向主流，這種平衡的維持就更能突顯散熱器廠商的實力了。

是什麼決定了CPU風扇的散熱效能

再過去diy伺服器的使用過程中購買過超頻三四銅管超靜音風扇，在x5650負載75%左右的時候，超頻三靜音風扇可以將溫度控制在50度左右

第二種測試，使用的1366針腳純鋁散熱器

同樣的CPU負載在75%，溫度只能控制在65度到75度之間

第三種測試，同樣的散熱器材質是純銅，溫度能控制在55到65之間

第四種測試，使用銅心周邊材質為純鋁，同樣的負載，溫度卻能控制在40到50之間

因為比較喜歡折騰，所以得出了三種結論，CPU散熱器效能好壞決定一方面是散熱器的材質怎樣合理的搭配，還有相對比較重要的散熱器風扇的轉速問題，轉速過低，雖然是靜音的但是對於散熱器本身來說效果不是很明顯，散熱器風扇轉速太高，容易產生噪音，所以在風扇選擇的時候，都是會安裝一個溫度控制用來自動調節風扇的轉速