散热效果到底如何？北影黑洞II散热效能探秘

【天极网DIY硬件频道】想必大家都清楚，现时显卡性能日渐上升，其功耗也跟随其性能不断增长。当年显卡风扇仅仅只需要一个小风扇加上一个铝制散热片，即可以满足其散热性能需求。但是最近3D游戏对显卡的要求越来越强劲，显卡也跟随着软件的需求性能不断增强，而其最明显的代价就是发热越来越高，本来的小风扇+铝制散热片已经完全不能满足其散热需求。在狂奔的温度功耗面前，不少显卡已经采用了导热以及散热效能更高的纯铜热管+散热片来压制现在显卡这只“高温猛兽”。

而现在散热对高端显卡来说这么重要，更多的热管、更广的散热面积对显卡散热来说是一个标准。这里我们就拿北影的GTX560 Ti 天宫中所使用的黑洞II散热器来解析一下。能在GTX560 Ti(拥有384个CUDA CORE)中“站得住脚”的散热，想必性能上表现肯定非常出色。当然，是否出色在测试中才能体现出来。

在这里还是解释一下热管的工作原理，因为现时的散热均以热管的高导热效能来作为主流的散热介质，现时稍微有接触DIY的朋友相信对热管这个词已经非常熟悉，但是热管种类其实也有多种，而自身会根据架构不同而导致效能等等不同的情况发生，在这里先稍微简单分析一下热管的工作原理、众多架构的优势以及劣势乃至整个散热器的结构。

热管工作原理：

(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到(液—汽)分界面;

(2)液体在蒸发段内的(液—汽)分界面上蒸发;

(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段;

(4)蒸汽在冷凝段内的汽.液分界面上凝结：

(5)热量从(汽—液)分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源：

(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。

而热管的效能的高与低，取决于热管自身的原理而延伸出来的结构—毛细结构，而毛细结构作用则是提供冷凝端工作介质到蒸发端的回流通道;提供内壁与工作介质(液态/气态)传导的通道;提供工作介质产生毛细压力所必须的孔隙。而毛细结构常见有4种结构，包括：粉末烧结、沟槽、丝网、纤维等4种结构。

我们的散热器上常见的则为粉末烧结以及沟槽结构。而随着热管的不断发展，现在除了廉价散热外基本都是采用了烧结式热管了。

烧结热管的高效主要取决于其管内壁的吸液芯的结构，任何热管内壁都有吸液芯，热管内冷凝液回流就主要就靠吸热芯，热管的结构区别也主要看这点。(沟槽热管靠沟槽增加大气、液、固的接触面积)烧结热管的内壁结构：铜粉在制造过程中被堆砌成了具有一定厚度多孔结构的层状结构，其中大部分孔是联通的，可以像管子一样导流液体，并且铜粉的传热也很快，这些因素造就了烧结热管高效的性能。

关于弯曲以及结构判断：

既然现实不弯曲热管是不可能的(特别是显卡散热)，那我们只能选取更适合的结构以及更好的加工工艺，沟槽式结构虽然烧结粉末式成本也更低，但是其缺点也是非常明显的—害怕弯曲!而加工工艺方面常见就是热管弯曲，粉末烧结热管对弯曲并不是太感冒，经过弯曲虽然性能也有所下降，但下降幅度并不会太大(关键还是取决于弯曲工艺)，简单综合以上几点，粉末烧结结构是现时最适合制造热管散热器的结构。

黑洞II热管弯曲工艺

而热管弯曲需要注意的是，弯曲后变化(变形)情况越轻微越好，如果出现严重变形(变成非圆柱状，至于什么状，你们慢慢YY咯)，很大可能会将热管内部的毛细结构破坏，从而导致导热性能大减或热管直接报废(粉末烧结也不能避免)。

而我们可以看看现时的显卡散热，由于其显卡位置、结构等关系，散热器上的热管都必须进行弯曲(甚至超过90度)。而采用沟槽热管这种弯曲后“低能”的热管必然会对显卡的散热效能大大减低，虽然节省了成本，但却大大提高了显卡工作时的温度。而高温对显卡所带来的伤害非常大，往往显卡在使用时会出现花屏、死机等现象。不仅对用户的使用带来大困扰，还对整个品牌形象留下了极坏的影响。

我们也可以看到，黑洞II的热管并没有采用像NV公版那样的热管压扁设计，刚刚我们也提到，热管的变形会对其散热效能有影响，就算是烧结粉末式热管也不能例外，而黑洞II值得一看的是，热管并没有采用压扁式设计，这样的设计大大提高了热管毛细结构的完整度，并没进行破坏，这样热管的传输效率可以说是提升到极限。

黑洞II的鳍片工艺

如果说热管是整个散热的核心，那鳍片的可以算是散热器的手。而热传导大家都知道，是相互接触才能传递热量，那么热管里的热量则是必须有着良好的连接才能将热量传到鳍片上，而现时我们常见的热管—鳍片连接的方案：穿FIN以及焊接工艺。而很明显的，北影的黑洞II散热是采用了焊接工艺。

焊接工艺最有优势的一点就是界面热阻值低，但成本比穿FIN要高(大约是高1)，并且焊接工艺不好(如产生气泡、焊点不均匀等)都会降低导热效率，而判断是否焊接工艺也很简单，焊接工艺热管上方有焊孔，根据焊孔即可判断是否焊接工艺了。

而鳍片之间的连接技术在现时大多数散热器中都采用扣FIN技术，而扣FIN技术的好坏也会影响鳍片之间的热传导效率以及散热器的稳固程度，而北影的黑洞II散热器的鳍片之间的扣FIN技术非常牢固，笔者用力拔其鳍片，扣FIN位置依然紧紧扣死并没有散掉。可见其稳固程度非常之高。而其稳固程度也可以看出其扣FIN技术非常之好，热传导性能的损耗将会减至最小。

鳍片的厚度、间距以及数量对整个散热器的效能也显得格外重要，黑洞2的鳍片厚道约为0.3mm、鳍片之间的间距约为1.5mm、鳍片数量为40片，综合散热面积约为1925cm2。而其黑洞II散热风扇采用了Y型支架，使其散热面积再次提高。而大多数有经验的厂家都早早定制好了一份SPEC，鳍片的间距以及厚道都会有一个最佳值，而间距一般保持在1.5—2mm间，厚度在0.3—0.5mm左右效能能达到最佳效果，而北影的黑洞II无论在鳍片间距还是鳍片厚度，都符合以上的规格。

黑洞II的散热底座工艺

如果说热管是负责运输热量的搬运工，而鳍片是负责“存储热量”的仓库，那么底座则是将热量“搬运”到热管这个“货车”的搬运工。而搬运工的效率高低与其自身材料以及工艺都非常有关系。铝的导热系数拥有高达了237W/(m*K)之高，而铝的导热系数在金属中可说是非常靠前的。作为最先接触CPU高速吸收热量以及高速传递热量到纯铜热管的首站，采用了高纯度的铝底座是非常必要的。

而黑洞II的散热底座采用了金属拉丝打磨工艺加工，散热底部非常平整，大大减低了接触不好而导致散热效能低下的问题。

测试环节：

测试环境：空调调至26度、裸机，而显卡频率调至公版的822/1644/4008频率进行FurMark 1.9.2的15分钟1080P烤机测试。并以测试最终显示的温度为准确温度。以计算散热器最终的散热性能。