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提高笔记本突发散热性能,降低笔记本热导管干烧风险!

发布时间:2021-01-27 08:55:07人气:
目前,采用热管、散热片和散热风扇组合的冷却系统在笔记本电脑热管理市场占主要的份额,是应用最为成熟,性价比最为突出的笔记本电脑散热方案。
 
笔记本电脑一般采用2-3根,甚至多达5根的扁平热管将CPU或GPU芯片的热量传递到散热片上,然后用散热风扇的气流将热量带离散热片耗散到空气中。热管一般焊接在铜材料冷板上,再通过涂抹薄层热界面材料(导热硅脂)与CPU或GPU芯片接触进行热交换。芯片的热量首先要透过冷板,才能传递到热管。
 
设计师基于材料的发展现状与散热模组整体成本等因素综合考量,经常选择铜作为冷板材料。最近,英特尔的研究人员发现,用热导率更高的复合合金冷板来替代传统的铜冷板,笔记本的散热系统显示出更高的效率,给设备带来显著的性能提升。
 
研究成果发表在2020年第19届IEEE电子学会热力学和热力学现象研讨会(ITherm)上,题目为《Relative Thermal Burst Performance Comparison with the Use of Copper and Silver-diamond Composite as Cold Plate Materials Below Heat Pipes in Notebooks》,作者是英特尔公司的Sankarananda Basak博士。
 
提高笔记本突发散热性能,降低笔记本热导管干烧风险!
研究人员将银-金刚石冷板替代传统铜冷板,并对笔记本散热系统进行测试及CFD仿真后发现,银-金刚石冷板更有助于SoC散热, 突发功率在SoC最高温度达到T_j_max阈值前可以持续更长时间 。银-金刚石复合材料可使笔记本电脑在3-5秒钟内的短期突发功率增加10%-12%,带来更强劲的计算性能。
 
热量传递平衡,避免热管干烧
 
SoC热点区域并不会均衡分布在热管之间,CFD仿真发现,SoC热点位于中间热管下方时,铜冷板不能快速的将热量往四周扩散,产生热流不平衡;在突发功率持续时间内热量更多的进入中间热管,而两侧热管通过较少的热量,这可能导致中间热管干烧问题,并降低了系统的整体热效率。
 
铜冷板材料的导热系数为385 W / mK,而银-金刚石合金材料的导热系数高达900W / mK,更高的导热系数意味着SoC热量在冷板中能够更快速的扩散,冷板各处的温差更低。事实也证明了,合金材料冷板中的热量分布更加均匀,热量平衡的传递到三根热管中,避免了过多热量传递给中间热管,提高了热管和散热风扇的利用效率。
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