PC散熱技術(shù)演化歷程
多年以來,國內(nèi)的信息制造業(yè)都是以個人計算機(jī)(Personal Computer;PC)為中心主軸,因此對散熱技術(shù)的關(guān)注也多半集中在個人計算機(jī)上,直到最近的三、五年,由于日本業(yè)者的技術(shù)轉(zhuǎn)移,開始投入投影機(jī)、大尺寸平面電視等消費性領(lǐng)域,才較為關(guān)注個人計算機(jī)之外的產(chǎn)品散熱設(shè)計。即便如此,個人計算機(jī)也依然是國內(nèi)信息制造的重心之一。
因此,以下本文將以個人計算機(jī)的角度及發(fā)展歷程,來說明與了解信息相關(guān)散熱技術(shù)的進(jìn)化提升。
▲打從1981年的IBM PC開始就有使用電動風(fēng)扇來散熱,圖中右處的供電器鐵盒內(nèi)即有電動風(fēng)扇。(資料來源:http://www.cse.uta.edu)
通風(fēng)孔技術(shù)
雖然在1981年8月IBM公司推出IBM PC(Model 5150)之前,就已經(jīng)有MITS公司的ALTAIR 8800、Apple公司的AppleⅡ等受歡迎的個人計算機(jī)(或稱:微計算機(jī),Microcomputer),但是真正的產(chǎn)業(yè)規(guī)模啟動仍多是以IBM PC問世起算。
以IBM PC來說,當(dāng)時機(jī)內(nèi)的電路板完全只用「對流散熱,Convection Cooling」即可,也就是俗稱的氣冷法,機(jī)內(nèi)的空間足以讓冷熱空氣進(jìn)行對流,不過為了讓冷空氣更快引入、熱空氣更快排出,因此仍會在機(jī)身的較不顯眼處(例如:前端底座位置)打上連續(xù)成排的散熱通風(fēng)孔(Ventilation Hole),使機(jī)內(nèi)的對流散熱更為穩(wěn)定。
所以,第一部個人計算機(jī)(在此指IBM PC)完全只用對流散熱?答案是否,事實上IBM PC就已經(jīng)用上電動風(fēng)扇來散熱,不過只用于電源供應(yīng)器(Power Supply,俗稱:供電器,也時也稱Power Supply Unit,簡稱:PSU)部分,IBM PC最初只用63.5瓦特(另一說是67瓦特)的電源供應(yīng)器,之后的后續(xù)機(jī)種才有用120瓦、150瓦、180瓦的供電器。
此一冷卻風(fēng)扇主要是為了加速供電器部分的電路散熱,而非機(jī)內(nèi)運算電路板(即:主機(jī)板,大陸方面稱為:主板)部分的散熱,雖然它對主機(jī)板方面也有些許的散熱效果。
▲典型的芯片封裝用散熱片(Heat Sink)。
■散熱片技術(shù)、電動風(fēng)扇技術(shù)
在IBM PC之后,即便是PC XT、PC AT等也都還是維持僅電源供電器部分有用上風(fēng)扇,其余的運算電路部分皆完全倚賴對流散熱,不過在80286后期與80386前期時開始有讓CPU使用散熱鰭片(Heat Sink,簡稱:散熱片),這是在80286將運作時脈的頻率從16MHz提升到20MHz時所使用,另外80386SX也有使用,除此之外x86處理器多半用新封裝、新制程的技術(shù)方式來克服散熱,使其保持不用散熱片也能正常運作,如此一直到80486SX-20、80486DX-25為止,此后的80486DX-33就幾乎都要搭配散熱片,甚至要電動風(fēng)扇(Fan)來散熱。
雖說自80486DX-33之后的x86處理器都會用上散熱風(fēng)扇,不過除了處理器外,主機(jī)板上的其它電子元件都還不用特別的散熱設(shè)計,仍然是使用傳統(tǒng)的對流散熱。
■硬件監(jiān)督技術(shù)
接著進(jìn)入Pentium世代,在Pentium世代處理器的封裝外散熱技術(shù)開始有兩項改變,首先是網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)(Network Computer;NC)的沖擊,支持NC的業(yè)者認(rèn)為PC對企業(yè)用戶而言有著高昂的維護(hù)管理成本,尤其信息管理人員發(fā)現(xiàn)PC最先也最頻繁故障的就是風(fēng)扇系統(tǒng),因此經(jīng)常要花費心力來保養(yǎng)、換新風(fēng)扇,或者風(fēng)扇故障仍無法察覺,以致PC逐漸過熱而導(dǎo)致當(dāng)機(jī),使企業(yè)用戶蒙受損失。
▲芯片(處理器)封裝上先連接散熱片,之后再運用電動風(fēng)扇加以散熱,是今日普遍的機(jī)內(nèi)高熱芯片散熱法。
為此PC陣營提出了硬件監(jiān)督機(jī)制的補強、改善方案,透過處理器溫度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等的監(jiān)控,使風(fēng)扇散熱效率減弱或失效等問題能獲得事先的預(yù)警,以預(yù)防PC的過熱及當(dāng)機(jī)。
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