【硬件科普】细说小米10发布会半导体制冷片对比塔式散热

前言:

今天小米10正式发布,与他一同发布的还有一个“冰封散热背夹”,小米如果是单独介绍一下这个背夹的降温效果,那肯定没有任何异议,但是这个强行和电脑的塔式风冷散热对比,就有点碰瓷营销的意思了,甚至还有可能存在误导性的效果,也有很多人不太理解为什么右边那个电脑用的大散热效果还不如左边那个小的背夹散热,所以这个文章我们就从半导体制冷片和台式机塔式风冷的散热基本原来来给大家详细讲一下,为什么会出现这样的结果。

正文部分:

首先我们要清楚一件事就是电脑上所使用的塔式风冷到底是个什么工作原理,这是一个塔式风冷散热器的散热塔,你可以看到他基本上就三个结构,铜管,鳍片,底座

这里面最关键的结构就是铜管,很多人看到这个东西,是不是以为他是实心的铜柱呢?铜导热快,所以用铜柱导热?实际上这个铜管可并没有你想的那么简单,这个铜管真正的学名叫热管,热管的结构如下图。

热管实际上并不是实心铜管,他内部是空心的,其中填充有相变冷却液,这个玩意怎么工作的呢?大家都知道,液体蒸发成气体需要吸收热量,而气体冷凝回液体需要放出热量,实际上热管就是用这个原理工作的,相变冷却液在蒸发段也就是高温区吸收热量,然后到冷凝段也就是低温区放出热量变回液体,最后液体流回高温区,继续吸热,继续回到冷凝段放热变回液体,然后不断的循环往复,就可以利用冷却液的液体-气体-液体状态改变来传递热量了,由于涉及到气体液体的变化,所以冷却液被我们成为相变冷却液。

那热管里的气体和液体在没有外力辅助的情况下为什么会乖乖的按照我们设计的方向移动呢?这个就和毛细作用和压强有关了,大家都知道气体会从压强大的地方移动到压强小的地方,讲通俗一点就是,从气体多的地方移动到气体少的地方,直到两边的气压平衡,在蒸发段,不断的有大量的冷却液变成了气体,这部分气体多,气压高,而冷凝段大量的气体变回了液体,这段气体少,气压少,所以气态冷却液就会自然而然的不断从蒸发端自主移动到冷凝段了。

而液体的移动则是利用了毛细的作用,大家可以做个试验,拿一张纸,然后在这个纸的一个角滴一滴水,过一会你会发现水渐渐的从这个角蔓延到整个纸张,这个就是毛细作用,毛细作用的成因是因为液体的表面张力、内聚力和附着力的共同作用使水分可以在较小直径的毛细管中上升到一定的高度,而纸张内部有很多的微小空间和孔洞,所以水会逐渐从浸润区不断的借着毛细作用蔓延到干燥区。热管壁的设计就是利用的毛细原理,热管壁通常是金属粉末烧结而成,这种结构会让热管壁和干燥的纸张一样形成很多微小的孔洞,冷凝段不断的有冷却液聚集,而蒸发端因为气体蒸发而干燥,所以冷却液会借助毛细作用从热管壁不断的流向蒸发段。

在你了解完热管的工作原理后你就能轻松的理解台式机塔式散热的原理了,底座部分的热管吸收热量,冷却液变成气体上升到上半部分,然后此时将热量传递给温度更低的鳍片,冷凝成冷却液流回底座不断循环,为了加快鳍片的空气流动提高降温速度,我们在散热塔前方安装一个风扇,这个便是台式机塔式风冷的散热基本原理。

图片来源https://space.bilibili.com/7268276/dynamic

那我们再来看一下小米新发布的这个“冰封散热背夹”是个什么散热原理,他其实是用了一块半导体制冷片,半导体制冷片的工作原理非常简单,当你给他通电的时候,由于珀尔帖效应,制冷片会将A面的热量传递给B面,此时A面就变凉了,B面就变热了,而半导体制冷片内部也存在内耗,部分电流会转化成热量也从B面散发出去,也就是说,假设A面吸收了30瓦的热量,B面本应该也散发出30W,但是制冷片本身还有功耗,可能会散发出去35W的热量,然后你这时候需要想个办法去散掉这35W的热量。

小米这个“冰封散热背夹”就是这样一个玩意,他用半导体制冷片贴着手机,把贴着手机这面A面的温度降下去,然后背后再装一个风扇,去给B面散热,给B面散热的东西是一个小风扇。

在搞清楚两个散热器的工作原理后,我们就可以非常好理解为什么体积巨大的台式机塔式风冷打不过半导体散热的原因了,首先第一个原因我们可以推断是接触面的问题,小米那个“冰封散热背夹”我们没有拿到,但是从发布会上看,A面是比较光滑平整的,看上去好像还和硅脂垫一样软软的,他肯定可以和手机背面非常好的贴合,而台式机散热器的底座通常都非常粗糙,这会导致散热器底座和手机接触不是很紧密而导致散热效果不好,这也就是为什么电脑装散热器之前需要往CPU表面涂抹导热硅脂的原因了,导热硅脂就是用来填充散热器和CPU表面缝隙的,而发布会上展示的测试结果,我估计是没有涂硅脂。

其实硅脂不硅脂无所谓了,就算涂了我也不指望台式机那个散热能打得过小米的“冰封散热背夹”,因为台式机散热器用热管去导热,那这里有个点就很关键了,蒸发端的温度能不能把热管内的相变冷却液蒸发?手机就三十多度的温度,也许冷却液压根就没有蒸发,而整个测试只有1分钟,冷却液也没有时间去吸收足够多的热量传递给鳍片排出,自然是就好像你放了一个铝块到手机背面,几乎没有啥效果了。如果把热管内部的冷却液换成沸点10-20多度的液体,这时候或许或有那么点效果。

就算热管启动了,冷却液成功的在内部开始蒸发循环了,台式机散热也不可能打得过小米的“冰封散热背夹”,因为台式机散热是先把热量传递给鳍片,然后风扇对着鳍片吹,把温度散出去,而如果你稍微懂一点物理就知道,温差越大的两个物体热交换效率越高,鳍片温度越高,他能散发给空气的热量就越多,鳍片本身没比室温高多少,风扇也不可能吹出比室温低的风,那散热塔本体和空气之间热量交换就很慢,自然就没有很好的效果,但是如果这种散热放到台式机上就是另外一码事了,台式机的CPU动辄小100瓦200瓦的,这么多的热量足以把散热塔本体加热到很高的温度,此时热管全力运转,鳍片高温疯狂给空气传递热量,效率就非常的高了。

而半导体制冷片是把A面热量直接传递给B面,不受到任何条件限制,他和室温,A面接触物体温度没有任何关系,通上电热量就开始转移,B面的散热再另外想办法,你把A面的温度压到比室温低很多甚至是零下,然后贴着手机,手机能不凉快吗?B面热成狗,最后不还是要想办法处理B面的温度?发布会为什么只敢对比1分钟?因为时间长了,那个小风扇很可能控制不住B面的温度,导致A面的效果下降。

另外一个就是对比不公平,小米的“冰封散热背夹”是两部分组成,充当热泵的半导体制冷片+充当散热的小风扇,而台式机的散热器只有充当散热的散热本体,没有制冷片,也就是一个人骑着自行车和一个跑步的去比,说我速度比你快。如果真正要公平对比,那应该给台式机散热也上一个半导体制冷片,A面贴着手机,散热器压着B面给B面散热,双方都是制冷片+散热器,这时候你看那个小风扇,能打得过热管+鳍片+风扇的组合么?

台式机散热型号是T610P,能解决95W的CPU产生的发热,一个是为了转移热量还需要额外发热,再去考虑转移热量+额外发热的东西,我就想问,谁的散热能力强?发布会这样强行对比有啥意义?

肯定有人会在下面回复:这个东西放在手机上效率就是高啊,台式机散热给手机用就是不行啊,那你肯定理解错我的观点了,我自始至终都不否认小米那个散热效率在手机上高,我也自始至终都不否认台式机散热给手机用效率有多低,我想表达的实际意思是小米碰瓷营销很恶心,强行拉台式机散热过来比,凸显自己散热能力有多强,然而台式机散热器能解决的热功耗远超半导体制冷片的能力,硬要说散热能力,根本不在一个梯队的东西,半导体散热超过一定功耗,效率骤降,强行对比,碰瓷营销。

本来一个好好的东西,提高消费者使用体验的东西,正经测试一下有无散热的区别就好了,非要去以不公平的姿态强行去碰瓷台式机散热器,这种营销方式顶多是让一些外行看上去很厉害,但是稍微懂一点的人看上去,除了LOW,恶心,碰瓷营销,还能感觉到什么呢?


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