贝壳的新电脑出了点小问题，不过让贝壳郁闷了很长时间。
其实这个问题早就有，不过最初没当回事情。贝壳用的AMD X4 955黑盒芯片，设计热功耗（TDP）125W，整个一个电炉。不过由于有功率调节能力，大部分的时候功率只有20W，还是挺不错的。机箱不热，声音也不大。不过贝壳偶尔一次晚上用这货压个片子，天呐，大半夜的战斗机升空了。声音吵到死人跳起来不说，机箱电源那里一摸还烫手。这还了得，CPU散热器烫手就算了，机箱烫手——真要作成烧烤机箱不成？
第二天，跑到配机器的那里，要求换一个好点的散热器，声音别那么大。他拿过散热器转了一下，笑笑说，这玩意声音肯定大，随手一转就有声音，上6000转还了得。想想也是，换了一个大号风扇，声音果然是小多了。不过抱回家，发现问题又不对了。原来的风扇温度是60度多点，现在这个有75度了。
再抱回去，人家也傻眼了。这玩意正常用没听说有这问题阿。好吧，老吴，我是正常人么？恩，这个真不是——
换了一个号称最强风扇，回家还是75度。怒了，回去好好研究了一下机箱散热的知识。
1.导热系数
什么叫导热系数[1]？一定厚度的材料，两端有温差，热就会从一端向另一端自动传导，这是基础热力学原理。导热系统的定义是，1m的材料，两端温差1度（同1开），在1秒内所传递的能密度。单位是W/mK（瓦每米开）。铜的导热率大概是400W/mK[1]，铝大概是240W/mK[1]。具体情况会根据铜和铝的纯度，杂质种类，乃至合金特性而变化。所以以前常说，纯铜散热器如何高档。当然，根据数据，钻石会更高档一些......
2.散热器
目前散热器种类很多，我着重说其中一种，热管[2]散热器。
自从迈入热管时代，全铜散热片就成渣了。为什么？热管的热传导系数是5000-40000W/mK。哪怕钻石都是渣阿.....
不过热管归热管，还是有点讲究的。6mm热管一根大约能"负责"15W，8mm一根大约25W。在这个功率下，两端温差基本可以接受。如果你要求一根6mm热管负担955的全部125W功耗，也不是不行，两端温差就不好说了。目前热管使用形式最多的是U型热管塔式散热器，就是一根热管中间和CPU接触，两端向上延伸，成为塔状的散热器。这样的话一根热管就可以当作两根用，成本低效果好。955的TDP是120W多点，4根6mm热管刚好负荷，所以目标就选用6mm四热管散热器。
热管解决了一个关键问题，如何将CPU核心的高热传导到空间中，而如何将热管上的温度散发到空气中，则要看散热片的质量。通常而言，使用了热管后，散热片的材质就不是关键，关键是表面积。所以热管散热器不要盲目迷信纯铜，那玩意未必比表面工艺良好的铝叶来的效果好。好一点的散热器表面积都要高达上万平方厘米，大概能合1坪的面积。差一点的也有5000以上。如果热管配合的叶面太小，那么散热效果也会大打折扣的。热管和散热片的接触工艺大致分为两种，焊接和扣FIN。焊接好一点，不过实话说，区别也不是特别大。
3.硅胶
原来的风扇拆下来一看，厚厚一层硅胶。兄弟阿，硅胶这玩意不但不是越多越好，反而是越少越好。
硅胶本身接近白色，按照用途分为普通胶，导电和导热胶，区别在于后者加入金属粉或者石墨粉，从而有黑色和银灰的色变。最好的硅胶，导热系数号称可达6W/mK。对比上面的数据可以看出，其实这个数字小的可怜。然而为什么CPU上还要涂硅胶呢？因为金属接触的时候，接触面其实是不平整的。由于不平整，导热面积会大幅减小。为了使用全部的导热面积，通常使用液态导热填充物进行填充。当然，如果要求只是液态的话，选择还有很多，例如[1]中提到的水银。但是要求不能蒸发和凝固，定型良好，无毒无害，成本低廉，那最佳选项只有硅胶了。因此，硅胶是属于接触导热用，一般来说，越薄越好，厚厚的一层硅胶只会降低导热特性。同时，硅胶涂抹的时候也要大致均匀。有一点不均匀的话，在散热片压上去的时候，硅胶会自动流到接触最差的地方进行填充。然而如果一半没涂的话，硅胶是没有这么良好的流动性的。
4.风扇
风扇是机箱另一个关键部件，AMD原始的风扇之所以能用一个很破的散热器将温度降低，关键就是高达6000RPM的超高速风扇，俗称暴力风扇流。当然，这个流派最大的问题是——音量也很暴力。
通常而言，风扇的两个关键指标是尺寸，轴承，还有转速。转速的单位是RPM，即每分钟多少转。1000-2500RPM属于低转速，2500RPM-4000RPM属于中转速，4000-6500RPM属于高转速，6500RPM以上就是超高转速了，每秒100转以上。甚至部分服务器风扇可以高达10000多RPM。不同转速，所选用的轴承也会有所区别，具体轴承区别可以参考[4]。大致来说，低速风扇都是使用含油或者液压轴承，音量比较小。而高速风扇大多是双滚珠轴承。液压轴承通常的噪声都在18db-24db之间，在安静的房间内可以忽略。而双滚珠在4000RPM级别噪音通常都在28-32db，在安静房间有明显噪音，但是可以忍受。至于6000RPM或者更高的双滚珠轴承——那TMD就是活生生的战斗机。
风扇另一个需要注意的问题就是PWM。以前的风扇是三线，VC（voltage control）控制。当转速低于一定水平，IC电路就无法工作，导致风扇有一定最低转速。而PWM风扇使用独立供电，方波周期控制，因此最低转速可以控制的更低。对于有些需要静音又不能关闭风扇的系统，更加省电安静。
关于风扇风量的问题，可以大致参考[3]。955的TDP120W，CPU和机箱温差控制在15度以内，通风量就需要21CFM。考虑到部分风损耗，风扇至少需要30CFM以上。这个数值很尴尬，因为90mm级别的风扇，能够产生这个风量的大部分都是3000RPM以上的中高转速风扇。中高转速很大可能使用双滚珠轴承，噪音比较大。最后，我选了一款2000RPM的风扇，液压轴承，号称风量是45CFM。其实大家心里清楚，这玩意能到30CFM就差不多了——也能够达到要求了。
5.机箱热系统
机箱热系统差不多就是上面几个的综合，不过散热器主要考虑CPU，机箱还得考虑其他部件和热流动问题。
除去CPU外，另外三个主要的发热点是：北桥，显卡，硬盘。显卡我使用了一块低功耗无风扇显卡，北桥上也没有主动风扇，因此都需要机箱辅助散热。原来的直吹暴力风扇将CPU热都吹到了CPU周边。北桥和内存刚好就在CPU周边，这直接导致了北桥温度在48度居高不下。目前的塔式散热器一个优点就是把热都吹到了主板后端接口的位置，因此没有向北桥和显卡位置传递热。但是CPU风扇是45CFM的，而机箱电源风扇只有30CFM。堆积的热空气会产生热回流，导致散热效率下降。同时也考虑到，所有热风都通过电源，会导致电源长期在高温下工作，对寿命不利。因此我买了一个80mm40CFM的机箱风扇，安装在主板后端口上方，将CPU散热器推过来的热空气直接排出机箱。加上电源本身30CFM的风量，机箱会从下方和左侧吸取大量冷空气补充，从而降低显卡和北桥温度。
OK，光说不练假把式。我们对比一下几个散热方案的情况。
1.原始散热方案，原装散热器+暴力风扇。满载北桥温度48，CPU核心温度65，噪音——吵死人。空载北桥温度45，CPU温度50，噪音小。
2.直吹方案，纯铜散热器+静音风扇。满载北桥50，CPU核心74，噪音无。空载北桥45，CPU核心50，噪音无。
3.热管散热侧吹+机箱风扇。满载北桥38，CPU核心51，噪音无。空载北桥35，CPU核心38，噪音无。
参考：
