導熱矽脂：

沙場秋點兵，16款導熱矽脂大比武

釺焊

英文是solder，寫過這麼多關於處理器的釺焊導熱的文章，solder這個可以說一種工藝，也可以理解成一種材料，特別是對應矽脂的時候。這裡就引用維基百科的一些解釋：

通常為錫的合金，故又稱焊錫，為低熔點合金，在焊接的過程中被用來接合金屬零件， 熔點需低於被焊物的熔點。一般所稱的焊料為軟焊料，熔點在攝氏90~450度之間，軟焊廣泛運用於連線電子零件與電路板、水管配線工程、鈑金焊接等。手焊則經常使用烙鐵。使用熔點高於攝氏450度的焊料之焊接則稱為硬焊（hard soldering）、銀焊（silver soldering）、或銅焊（copper brazing）。

上面是通用的解釋，至於處理器中所用的釺焊還有別的不同，它使用的材質多數含有銦（In），有的是純銦，也可以是金銦，也可以是銦鋅鉍等等。含銦焊料的優點如下：

·銦具有良好的延展性與可鍛性，僅使用中等壓力，就能使其變形並填滿兩個配合件之間微小的不平縫隙。·這種延展性和可鍛性在超低溫下仍得以保持，因此組合件即使在惡劣的環境中也能保持有效密封。·銦的導熱率較高（在85°C時為86W / mK），因此被廣泛應用在熱管理應用中，散發電子元件產生的熱量。·在繫結不同的元件時，銦能補償不同的熱膨脹係數（CTE）。·即便只含有少量銦，電子裝配中使用的焊料的熱疲勞效能也能得到改善。·某些含銦合金的熔點低於180°C，因此非常適合多次焊接或者需要較低迴流溫度的焊接。·銦的蒸汽壓力低，適合高真空焊接。·銦合金焊料在跌落試驗中的耐抗程度優於其他低熔點合金。

不同焊料的特性及導熱係數

處理器的散熱結構：從核心到散熱器的兩道坎

從散熱角度來說，處理器核心與散熱器底座無縫貼合的話，散熱效率是最高的，但是晶圓廠生產出的晶片太脆弱了，所以需要一層金屬蓋保護，這就是IHS（Integrated Heat Spreader，整合散熱反變形片），它可以保護CPU核心，但是多了IHS就相當於多了一層散熱結構，所以CPU安裝散熱器的時候需要塗抹矽脂在頂蓋上以提高導熱效率（相對空氣而言），這部分就是TIM（Thermal interface material，熱介面材料），最常見的TIM材料就是矽脂，高階點的有液態金屬等。

具體來說，TIM還分為兩層，我們安裝散熱器塗抹的那一層TIM是TIM2，IHS與CPU核心的那一層是TIM1，這個就是現在的PC玩家杯葛了六年多的矽脂（Thermal Paste）vs釺焊（solder）事件的衝突核心。

英特爾處理器從釺焊到矽脂再到釺焊導熱的旅程

為了更好的散熱，處理器通常都是釺焊導熱的，AMD哪怕是在比較低端的CPU及APU上都在堅持釺焊導熱，英特爾之前也是如此，一直堅持到Sandy Bridge架構的酷睿i7-2600K這一代上，但是從2012年的22nm工藝的Ivy Bridge處理器，也就是酷睿i7-3770K處理器開始，英特爾開始“墮落了”，放棄釺焊開始使用矽脂，先是在主流處理器上這樣做，接著發燒級平臺的Core X系列處理器也遭到了黑手，然後Xeon處理器也一樣開始用矽脂，直到九代酷睿處理器重新使用釺焊，前後歷時六年時間。

這是矽脂導熱的8代酷睿處理器

這個過程沒什麼可說的了，老玩家應該多少了解一些，過去六年中DIY玩家提到這個問題就滿臉的不滿，一是因為從焊料到矽脂，兩種材質的導熱係數可是天淵之別，矽脂典型的導熱係數是2W/m·K，焊料因為還有多種金屬元素，導熱係數要高得多，不同成分下50-80W/m·K的導熱係數都是有的。

不管怎麼算，從釺焊到矽脂都是導熱能力的極大下降，理論上導熱效率損失90%都是可能的，而且矽脂的成本更低，工藝也更簡單，所以很多人把英特爾這次改變視為奸商摳門之舉，剛好2012年的時候AMD的處推土機處理器已經失利，英特爾沒有競爭壓力了，所以這個說法是最流行的。

千古之謎：英特爾為何冒大不韙用矽脂？

在放棄釺焊換用矽脂的六年中，英特爾官方對這種轉變一直沒有公開解釋，在一些玩家看來，被罵了6年也不敢解釋更坐實了英特爾是為了省錢才換的說法——不怪人民群眾喜歡陰謀論，從釺焊到矽脂確實可以節省成本，就算減少1美元的成本吧，英特爾一年出貨量的處理器數量在2.5億左右，算下來也要2-3億美元，雖然相對每年一百多億美元的淨利來說不值一哂，但蚊子肉也是肉啊。

上面這個解釋合情，但我個人並不認同這種猜測，省了錢是英特爾改用矽脂導熱的結果，但不是英特爾這麼做的原因，這事應該不是從商業角度考慮的，而是背後有技術原因。

當年酷睿i7-3770K開蓋事件頻發時，還有一個解釋聽上去更合理——英特爾改用矽脂導熱的節點是22nm的IVB處理器，相比32nm的酷睿i7-2600K，酷睿i7-3770K的核心面積在更先進的工藝下從216mm2直降到160mm2（4核+GT2核顯級別），之後的4代、5代、6代及7代酷睿處理器的核心面積越來越小，酷睿i7-6700K只有122mm2，而釺焊過程中核心越小，工藝難度越大，所以英特爾開始改用矽脂導熱了。

除了這個原因之外，還有一種說法與環保有關，歐盟2006年開始全面推行RoHS標準，禁用了有汙染的含鉛工藝，英特爾在2007年就表態45nm及之後的處理器已經是無鉛工藝了。此外，英特爾之前也開展了無衝突礦產行動（衝突礦產百科），2009年首次對合作夥伴的冶煉廠進行審查，涉及金、鎢、錫、鉭四種礦產，而金、錫金屬正是釺焊中的重要材料。

從英特爾釋出的無衝突礦產報告來看，他們加入並完成這個承諾的時間段正好是在2012年前後，受此影響而在IVB處理器那一代棄用金屬焊料工藝也是有可能的。

當然，這樣的話又不能解釋為什麼九代酷睿處理器又能用釺焊工藝了，除非這兩年英特爾搞定了無衝突礦產行動中受影響的供應鏈。

總之，在這個問題上英特爾官方多年來一直不肯公佈他們改變釺焊工藝的原因，省錢或者環保等方面的解釋不能完全解釋這個問題，根源可能還是技術上的。

對於釺焊材料，大家所關注的主要是導熱係數，但是“釺焊料的可焊性、 熔點、 強度及楊氏模量、熱膨脹係數、 熱疲勞、 蠕變及抗蠕變效能等均可影響釺焊連線的質量。”，對英特爾來說，導熱效能也很重要，但肯定不是唯一重要的。

至於現在為什麼又把釺焊工藝帶回來，英特爾同樣沒有什麼解釋，當然秋季釋出會上會大談特談釺焊工藝的好處——提高了散熱效率，允許更高的散熱空間，處理器可以執行在更高頻率上。一個簡單的例子就是英特爾在酷睿i9-9900K的PL2功耗上大幅放寬到了210W，遠高於其他處理器通行的1.25倍TDP功耗的做法，限制放寬到了TDP功耗的兩倍多。

從八代酷睿的情況來看，英特爾也有必要改進處理器的散熱，因為6核12執行緒的酷睿i7-8700K處理器就夠熱了，小型的散熱器已經壓不住了，不超頻的話核心溫度也能輕鬆跑到90°C以上，而九代酷睿又是8核16執行緒又是5GHz頻率，不敢想象要還是繼續矽脂導熱，那發熱得是什麼樣。

有了釺焊，九代酷睿還需要開蓋嗎？

從釺焊到矽脂再回到釺焊，九代酷睿處理器的散熱效能肯定會變好了，但很多玩家還是關心它是否應該開核。我們之前的首發評測中，酷睿i9-9900K搭配240水冷的時候FPU拷機溫度都有72.6°C，比酷睿i7-8700K高出了13°C左右，如果是風冷散熱器，那麼酷睿i9-9900K的溫度恐怕也是控制不住的。

開蓋這事從酷睿i7-3770K處理器換用矽脂之後，每年發新一代處理器都會折騰一波，歷代矽脂處理器在不同網站、不同玩家的測試中溫度下降幅度也不等，有的降溫效果能達到15°C以上，非常明顯，不過也有很多測試顯示出開蓋之後降溫效果不那麼明顯。

至於酷睿i9-9900K處理器，超頻玩家Der8auer之前做過開蓋測試，開蓋後4.8GHz的負載溫度可以從93°C降至84°C，如下所示：

9°C的溫差還是挺多的，不過開蓋之後的酷睿i9-9900K溫度依然不算低，再考慮到開蓋的風險及難度（釺焊之後開蓋難度增加，對玩家的動手能力要求高了），個人是不建議大家再玩開蓋了，土豪玩家可以考慮馬雲家的開蓋服務，或者一步到位選擇開蓋並且測試好的處理器，一般玩家還是換個水冷散熱器吧，240冷排即可，360冷排更好。

AMD新系列的CPU價效比很高，威脅了intel的市場地位，所以intel不得不發大招了。

所以還是要感謝AMD，即使曾經是PPT廠

壟斷就沒有動力去革新了

萬能的經濟規律

由於過去英特爾處理器長期在效能和工藝製程方面大幅領先AMD，即使英特爾的酷睿處理器只是採取擠牙膏式的升級，使用矽脂散熱材料，AMD依然很難和其競爭，由於矽脂比釺焊材料成本更低，所以以前Intel處理器一直使用矽脂散熱材料。但隨著AMD Ryzen的上市，AMD Ryzen處理器效能和Intel酷睿處理器差距已經非常小了，而Intel 10nm工藝製程遇阻， 為了提升處理器的效能，只能透過改用釺焊散熱這種物理外掛，提升cpu的主頻。

英特爾自從推出酷睿處理器，Intel處理器在效能和製程方面一直處於絕對領先地位，而英特爾僅需每年例行擠牙膏，使用廉價的矽脂散熱材料，AMD依然無法與其競爭。但隨著二代Ryzen2000處理器的上市，AMD在製程和效能方面具備了和Intel處理器競爭的實力，為了應對AMD Ryzen2000的挑戰，Intel cpu只能透過更換釺焊散熱材料，拉昇處理器的頻率來應對。

由於英特爾在製程工藝方面長期處於領先地位，但由於長期擠牙膏，突然被AMD Ryzen處理器打亂節奏，10nm工藝製程的牙膏突然擠不出來了，所以更換釺焊散熱材料，拉昇頻率也就成了Intel提升處理器效能的唯一選項，當然這也是典型的擠牙膏方式。

AMD採用7nm製程 Zen2架構的全新Ryzen3000處理器將於7月7日正式上市，根據最新的資訊，Ryzen 5 3600的單核效能已經接近i9-9900k，而多核效能已經超過i7-9700k，而Ryzen 5 3600的價格僅為199美元，即使Intel處理器更換釺焊材料，進一步拉昇頻率也很難和Ryzen 3000處理器競爭，而PC處理器市場也將全面進入AMD時代。

如果沒記錯的話，英特爾是在三代酷睿處理器，也就是i7-3770K推出的那個時候放棄了釺焊改用矽脂材料散熱，當時很明顯導致的變化就是CPU的溫度明顯升高，3770K的超頻難度相比釺焊的2600K明顯上升，按照英特爾當時的說法是，因為22nm工藝的匯入，導致CPU芯片面積臺小，熱量散發面積不足，釺焊已經無法很好的滿足CPU的散熱需求，而且工藝難度提高，所以改用了矽脂，包括也有人猜測英特爾是處於環保方面的考慮。

但是不管怎麼說，釺焊所用的材料比矽脂的導熱效率高太多了，使用釺焊絕對有利於降低CPU的溫度，英特爾多年來不使用釺焊很有可能也是仗著自己的市場領先地位來降低成本，提高利潤。但是到了9代酷睿開始，英特爾居然把釺焊迴歸，而且僅用在9600K、9700K等不鎖倍頻的產品上，至於其它的CPU還是照常用矽脂。

英特爾回心轉意很大的原因應該還是來自AMD的競爭，9600K和9700K在多執行緒效能上相比AMD銳龍2600X和2700X沒有優勢，價格還不便宜，如果英特爾不充分發揮自家CPU的單核優勢，改善散熱和超頻性的話，賣相只能更難看，另外，AMD這邊的銳龍CPU不僅全線不鎖倍頻，而且都使用了釺焊散熱，溫度表現比英特爾產品好得多。所以為了銷量和口碑，英特爾只能“不惜代價”，在不鎖倍頻CPU中迴歸了釺焊散熱材料，實際帶來的溫度降低也是有目共睹的。

在七年之前，2012年的22nm工藝的Ivy Bridge處理器釋出了，也就是酷睿i7-3770K處理器開始Intel開始講釺焊改為了矽脂技術，那麼為什麼Intel要這麼做呢？目前有好幾種說法，我來大致總結一下。

首先是還是成本問題，也是由於市場競爭問題，當時AMD已經被Intel打的沒有了任何優勢，在這種一家獨大的情況之下，Intel開始驕傲了，心裡想的就算我改成矽脂散熱又能咋地，你不買我的產品你也沒得買去啊，這樣將本來是Intel要去解決的散熱都交給了消費者，這樣我們需要更前強大的散熱風扇來搞定散熱，要知道釺焊的成本比矽脂散熱成本高的太多了，就算我們說一塊CPU上節省億美元，你想想每年INTEL要出貨幾個億的量吧，那麼就是每年能夠節省幾億美元，這麼多年過去了都節省了幾十個億了，這麼多錢用來幹什麼不行。這其實也是一家獨大的時候某些成本會直接轉嫁到消費者的身上。

其次還有一個版本的說法就是英特爾改用矽脂導熱的節點是22nm的IVB處理器，相比32nm的酷睿i7-2600K，酷睿i7-3770K的核心面積在更先進的工藝下從216mm2直降到160mm2（4核+GT2核顯級別），之後的4代、5代、6代及7代酷睿處理器的核心面積越來越小，酷睿i7-6700K只有122mm2，而釺焊過程中核心越小，工藝難度越大，所以英特爾開始改用矽脂導熱了。其實這個版本我在不太相信呢？憑藉著Intel在製造這麼難度高超的CPU上鬥搞定了，難道搞不定一個釺焊散熱問題，還有就是九代酷睿已經又一次改回了釺焊散熱技術，這樣說來從技術角度看，這完全是能夠解決的，因此我認為還是基於成本考慮的比較多。畢竟矽脂散熱省錢。

最後一個版本就是說可能在某些國家因為環保的問題，導致了不能再使用這種技術，我想說的是Intel一般在國外的加工廠都是在一些不發達國家，這些國家目前來說還是重在發展經濟，對環保這塊估計一般還無暇顧及。因此這種說法更是有點點不靠譜啊。因此基於成本的考慮才是最大的原因。為啥九代酷睿又迴歸了，因為AMD經過銳龍的釋出以後，其產品力已經大大的提高了很多，已經嚴重的威脅到了Intel的地位了因此為了討好更多的消費者，Intel不得不將更好的技術應用在自己的產品上了。

以上就是我對這道題的綜合闡述，如果有不對的地方還多指點。

釺焊費用高，工藝要複雜，現在CPU製程不是在不斷挖掘進步嗎，當前八代都已經是14nm產品了，功耗對比老舊CPU大幅度降低，不用釺焊，普通風冷足夠壓制，只是可憐了帶字母k超頻版產品，享受同樣的矽脂待遇（聽說超頻不超頻產品，就是檢測出體質好，工作頻率高的就打字母k）。