精進(jìn)中的熱量管理技術(shù)

伴隨著電子產(chǎn)品高效能、多功應(yīng)用的技術(shù)挑戰(zhàn)之一，就是如何妥善處理內(nèi)部電子組件所產(chǎn)生的高熱問題。這是一個(gè)重要的議題，因?yàn)槿舢a(chǎn)生的熱量無法馬上被順利的移除，就會(huì)造成熱量的累積，當(dāng)設(shè)備的溫度上升到超出組件可承受的安全范圍時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)運(yùn)作不穩(wěn)定的現(xiàn)象，甚至造成不可逆轉(zhuǎn)的組件功能失常狀態(tài)，也就是說，這臺(tái)高精密度的設(shè)備可能會(huì)整個(gè)當(dāng)?shù)舳鵁o法使用。

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熱量管理是所有電子產(chǎn)品都需審慎因應(yīng)的議題，但在PC及NB的設(shè)計(jì)中又更受到關(guān)注。處理器一向被視為機(jī)構(gòu)內(nèi)的頭號(hào)熱源，而英特爾的Pentium系列，就因?yàn)橹恢匦芏雎詿崃繂栴}，因而在Pentium 4的開發(fā)上終于碰上瓶頸，該公司在2004年10月當(dāng)眾承認(rèn)走錯(cuò)了方向，放棄了頻率速度能達(dá)到4GHz以上，但耗電量高達(dá)100W – 200W的Prescott。當(dāng)然，更新一代預(yù)定頻率超過5GHz的Tejas和超過6GHz的Nehalem，也就無疾而終了。

后來的雙核心、四核心等處理器系列，成功地將PC處理器的功耗降低到可接受的范圍，不過，處理器的效能仍會(huì)持續(xù)再向上提升，多核心策略或許只是降低功耗的暫時(shí)性策略。PC的熱量問題也還沒被完全解決，除了主處理器外，其他還有多種組件也被視為是必須「關(guān)注」的熱源，包括繪圖處理器、DDR/DDR2 SDRAM／FB-DIMM內(nèi)存、硬盤和電源供應(yīng)器等，它們所產(chǎn)生的高熱有時(shí)更甚于主處理器。

降低系統(tǒng)溫度有兩大途徑，一是以電源管理的角度來降低組件功耗的產(chǎn)生；一是透過散熱系統(tǒng)來將熱量移到機(jī)構(gòu)之外。這兩項(xiàng)途徑都已發(fā)展成極專業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域，以電源管理來說，就可以分為組件與系統(tǒng)的不同層次，并分別針對(duì)動(dòng)態(tài)功耗（Dynamic Power）及靜態(tài)功耗（Static Power）的特性來進(jìn)行更具智能性的設(shè)計(jì)。

在散熱系統(tǒng)的規(guī)劃上，也可分為被動(dòng)散熱與主動(dòng)散熱兩種方式，前者是以傳導(dǎo)或自然對(duì)流的方式來將組件所產(chǎn)生的熱量帶出；后者則是指風(fēng)扇的強(qiáng)制對(duì)流方式。這兩種方式的技術(shù)都在不斷地演進(jìn)當(dāng)中，以被動(dòng)式來說，主要是采用散熱片（heat sink）、?片（fin）和熱導(dǎo)管（heat pipe）等，其中散熱片使用更高熱傳導(dǎo)系數(shù)的鋁、銅等材料，以及特殊架構(gòu)來提升傳輸效益，而利用液、氣相變化的熱導(dǎo)管，更能達(dá)到比鋁、銅高近五十倍的傳導(dǎo)效益。

風(fēng)扇的技術(shù)也在升級(jí)中，在傳輸控制的接腳方面，已從二線、三線，進(jìn)步到同時(shí)具有轉(zhuǎn)速感測(cè)及PWM輸入的四線式控制風(fēng)扇。在控制技術(shù)上，新一代的SST總線技術(shù)也賦與散熱系統(tǒng)更高的智能管控能力，也就是能將所有欲管理的熱源及風(fēng)扇皆鏈接到散熱系統(tǒng)的主控端，進(jìn)而能視系統(tǒng)的需求針對(duì)個(gè)別風(fēng)扇下達(dá)不同的轉(zhuǎn)速指令，進(jìn)而得到最佳的散熱效益，同時(shí)還能降低風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音狀況。

就像網(wǎng)絡(luò)與黑客的相依相生，我們不能只要效能而不管熱量的問題。電子產(chǎn)品對(duì)效能與功能的需求一日沒有止境，電源管理與熱量管理都仍會(huì)是需要同步精進(jìn)的技術(shù)。

（作者為電子技術(shù)專業(yè)自由作家，聯(lián)絡(luò)方式：ou.owen@gmail.com ）

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