硬件学前班5：高效散热

        GPU的性能在十年间翻了不只10倍（Passmark分数，Radeon HD3870为756， Radeon RX Vega 64为11800+），而GPU的发热却有向下走的趋势。业界的两家图形技术公司都在GPU能效比上下足功夫，尽管最终呈现出的效果不尽相同，但是大家都对自家芯片的能效比高度重视。

         在进入正题之前，先来回顾一下那些年的火炉们…对，老黄家的居多

上古时期：

7950 GX2 TDP 110W

8800 Ultra TDP 171W

GTX295 TDP 285W

中古时期：

GTX480 TDP 250W

GTX690 TDP 300W

近代：

GTX TITAN Z TDP 375W

       至于Radeon这一边，只有一款单卡可以超越GTX TITAN Z，那就是

毕竟也是性能巅峰的产品，为了性能可以不惜成本

        好了，正文开始。从上面两弹元勋的核弹发展史来看，虽然性能越来越强，能耗比一直在提升，但是好像显卡越来越热了，也越来越耗电了。当年110W的火炉在今天的眼光看来还非常省电了，时代真的是不同了。虽然和性能提升相比，这增加的功耗可以说性价比很高了，但是一个摆在所有人眼前的问题是，显卡确实是更加耗电了，那显卡的散热要怎么做才能让发热集中的GPU保持相对的低温稳定运行？

        另外，在现在的市场上的显卡已经很难找到单PCI插槽设计的产品了，即便是入门级别也都默认为双PCI插槽。大家都将注意力集中在解决显卡的散热上，将散热器做大几乎是唯一的办法（除非有液冷方案，但是冷排仍旧要占用一定空间）。像Radeon R9 Nano这样的小短卡简直就是一缕清风~

        蓝宝石作为在业界坐头把交椅的科技公司，自然要发挥模范带头作用。早在十年前，伴随着ATI Radeon R670——HD3800系列的发布，蓝宝石也发布了全新系列——Vapor-X，这个系列顾名思义采用了Vapor Chamber（真空腔均热板）技术。蓝宝石是全世界第一家将真空腔均热板技术（以下简称Vapor技术）带入到散热器设计的厂商。由于蓝宝石Vapor-X系列以及Toxic系列使用均热板的成功经验，此项技术也被AMD和NVIDIA以及其他厂商所借鉴。

         用过一些高端显卡的人应该或多或少会用热管的数量和粗细评价一个显卡散热的好坏。这种简单粗暴的评判方法虽然大多数情况都有失公允，但是一个高发热的显卡，使用多根热管组合铝制鳍片的散热方式是非常常见的也是极为必要的。

         热管之所以被大量使用主要是成本上的考量，虽然也有一些高档次导热速率高的热管的价格相对也很高，不过相比均热板而言还是很低廉的。

         从这张图上面可以清楚地看出热管与Vapor技术的差别。热管是一维导热方式，只从两点之间传递热量，而Vapor则是二维导热方式，导热的面积更大，热量传递也更均匀。

        而Vapor与热管在性能上的绝对差异来自于内部设计。

         Vapor真空腔内部与高档热管一样，使用液体的蒸发凝结来传递热量。真空腔内壁布满细微纹路使得液体可以通过毛细作用流回到热源处，所以真空腔均热板不存在使用方向的问题。与热管的差别是，由于热源与腔体低温区距离非常近，所以均热板的导热速度极快，可以快速遍布整个真空腔体，腔体各个位置的温度差异很小。而热管由于散热器的造型原因需要弯折，热管每弯折一次都会损失20%左右的效率，而超长热管或180°回头这种甚至会导致热管效能损失过半（虽然很多时候是无奈之举）。

         那么Vapor-X相比那些【纯铜热管直触】和【纯铜底座】有没有优势？

        先说一下纯铜底座与均热板的差别。

         觉得这张图足以说明问题。就实际应用层面，其实纯铜底座的导热速度相比热管与均热板而言是最慢的，因为它的传热只能靠铜这种金属的自然属性，速度绝对没有类似于压缩机的蒸发凝结原理的热管与均热板来得快。由于铜的热阻相对更高，这样就造成了纯铜底座表面温差巨大，那么位于底座边缘的热管的效率是远远低于位于高发热区的热管的。

         至于热管直触技术，对于面积小但功耗又很高的GPU，我称之为【热密度高】的这种芯片，效率会大大缩水。因为这种芯片表面能接触到的热管数量很少，更多的热管并不能接触到GPU本身，这种情况还不如纯铜底座。

        归根结底，这些热管直触和纯铜底座的散热方式也是通过热管来实现的，也就是说它们依然是两点导热的一维方式，而不是均热板的二维面导热方式。当然了，市面上也有很多均热板+热管结合的产品，它们的目的在于最大化利用均热板【热量均匀】的特性，使得热管效率提升，因为依照其他方式一定会存在边缘位置的热管效率低下的问题。

         既然Vapor-X技术这么好，大家为什么不都用均热板？说到底就一个字——贵。均热板造价比较高，所以一般只有售价高昂的旗舰显卡才会使用均热板设计，这样才得以稀释成本。不过也有例外，蓝宝石将Vapor-X技术带入到主流产品上，比如HD5770 Vapor-X这种当年售价只有千元的甜点显卡。

         你再来看看黄老板这边。看过GTX480与GTX580公版的玩家可以明显发现二者设计上的差异。在GTX480上你可以看到裸露出来的4根热管，而在GTX580上面热管消失了，因为黄老板也使用了均热板，毕竟黄老板精打细算，不好的东西也不会选择。

        所以说，蓝宝科技一枝独秀，推动了高端显卡散热方案的演进。

         从那以后的涡轮OTES方案显卡就很少使用热管了，旗舰公版涡轮散热显卡无一例外地使用均热板来保证GPU不至于达到保护温度而出现基本的使用问题。

         讲了这么多，相信各位对于由蓝宝石发明的Vapor-X有了比较深入的了解，下面就通过图片向各位展示一下蓝宝石历年发布过的使用Vapor-x散热技术的代表产品。

         看了上面的大Show以后，老玩家们应该和我一样怀念当年攒钱买显卡的日子吧。在历经7代产品总计超过10年的进化后，蓝宝石Vapor-X技术即将以全新形态回到玩家的视线中，继续为玩家提供高效的散热方案。