散热硅脂长测(Day 5)

今天咱们接着上篇文章的话题,从CPU导热硅脂这一大类应用场景说起。
市面上能买到的玻璃态硅脂种类数不胜数,价格也是从1块钱20克到20块1克甚至更贵的全面覆盖,那么这些硅脂除了导热系数不同导致其性能差异外,其他方面到底都有什么差别?厂家对于这种东西还要细分成这么多类究竟是基于什么样的理由?这就是我这个长测的最终目的。
因为这些硅脂都是给cpu或类似器件使用的,那么~~我们就从大家会经常接触到的cpu来看看,到底是什么样的需求促使化工厂把这类硅脂划分的这么细碎。
首先从cpu的使用场景来说好了,大到工厂的各类自动控制设备,小到一块智能手表,cpu都是其核心部件,但是其中的差别却犹如天堑。
CPU的运行环境,有的如你我的办公电脑一样,在凉爽的空调房内吹着冷气,有专用的各类辅助设备用以保障它们的运行环境稳定适宜;有的却必须冲在第一线,面临各种工作环境考验。
先拿比较常见的各类工控设备来讲,受限于体积、部署环境等条件,不可能短周期的频繁维护,那么这些CPU所需要的硅脂必须是稳定的,有较好导热效率的长寿命甚至是设备生命周期内一直有效的产品。这类设备的部署数量通常也是非常巨大的,那么面对这么大的一笔生意,也就必然驱使化工厂去研发一种能够满足这个需求的产品,这类产品通常都会具有以下几个非常显著的特征:
一是导热系统较高,最低也不会低于固态硅脂垫片;二是热稳定性非常出色,在装配好以后,只要工作环境不超出其热耐受上限,那么就不会发生明显的物理、化学特性变化;进一步从第二点可以得到第三点——长寿命,这类硅脂几乎不需要替换,一般都可以一直服役到设备的设计生命周期末期。
接着再说说类似服务器这种运行要求的,通常意义的服务器运行环境都不会太苛刻,例如环境温度一般不会太高,有良好的通风,能够进行周期性维护。这类设备对硅脂的要求是什么呢?
无非是导热效率要高,装配相对方便,有效寿命能满足最少6个月到一年这样的长度。那么作为硅脂研发和制造的化工厂又是怎么看待这类需求的呢?对于化工厂来说,这太容易了,把第一类产品进行一定程度的配方调整,进一步提升其导热效率,适当缩短其使用寿命,能够满足需求即可。同时,还可以根据更具体的使用场景对这个类别的硅脂进一步分类。面向密集计算的导热效率要求更高,但通常因为设备本身维护方便,且迭代迅速,那么就可以再次调整配方,进一步提升导热效率,缩短寿命。面向低密度高连续性计算的,则适当增加硅脂使用寿命,减少维护次数,同时尽量维持导热效率不明显下降。
下面就轮到大家比较熟悉的各类终端了,这里面根据用途又分成了很多种,但是从大的面向上看,无非是功耗较小,且波动幅度不大的各类固定用途的专用型终端;功耗适中的各种泛用型终端,以及功耗较高且负载波动幅度较大的专用型终端。这三类通常都有一个共同的特点,那就是对设备运行连续性要求不高,可以以较短的周期进行维护。这时候,硅脂的寿命、导热效率等等就不是那么重要的要求了,这类硅脂也是市场上铺货量最大,品牌门类最多的。
最后一类设备我实在不知道该把它们分成什么类型,按照我的理解就是——土豪的玩具,这个面向的设备通常没什么维护周期和运行连续性的说法,可能需要连续运行很久,也可能5*4这样的连续性就能满足。可能负载波动较小且功耗也不大,也可能有瞬间超高功耗的情况。那么这类需求对硅脂有什么要求呢?通常来讲~就是要导热效率好,因为这类需求最大的特点就是可以随时维护。因此满足这种需求的硅脂也就只有一个特点~~普遍的导热效率高,但是使用寿命通常都不怎么样。好的大概能用半年?差的一个礼拜就完蛋,最烂的大概还不如牙膏好用。
至于高集成度的移动设备,尤其是现在的手机或者其他高性能手持设备,玻璃态硅脂几乎无法满足这一应用场景,因此在这类设备里更常见到的是固态硅脂或者碳纳米材料薄膜。
好了~~关于我对硅脂的认知和思考,大概就这么多吧。中间肯定有很多遗漏和不足,但是,我觉得通过这次的长测,起码我自己能弄明白,我的这台电脑到底应该用哪一种硅脂。希望也多少给大家一点有用的参考吧。
ps:其实还遗漏带有一定附着能力的硅胶和具备物理形态变换能力的相变硅脂,不过前一种一般导热能力都不怎么样,后一种我暂且认为它是一种特殊的固体导热硅脂。
emmmm~~明天扯点啥?看官老爷们有啥想讨论的没?