二、半導(dǎo)體制冷應(yīng)用pc散熱的難點(diǎn)
1、能耗較高
對普通家用PC來說,使用TEC散熱器的能耗比過低。目前半導(dǎo)體制冷系數(shù)較小,制冷時消耗的能量遠(yuǎn)大于制冷量。比如EK目前公布的EK-QuantumX Delta TEC水冷頭滿負(fù)荷工況功耗為200W,甚至某些情況下超過了它的服務(wù)對象CPU。我們的電腦10年主流電源功率為300W,5年前約為400W,如今也不過500W左右,并沒有足夠多的盈余的功率空間留給TEC制冷設(shè)備使用。所以除了少部分擁有大功率電源的高端臺式機(jī)(額定750W以上),TEC散熱器現(xiàn)階段還無法成為主流的PC散熱解決方案。
2、大功率TEC無法獨(dú)立工作
TEC制冷片在工作時,冷端制冷的同時需要在熱端進(jìn)行有效的散熱,需要散去的熱量包含帕爾貼效應(yīng)釋放的熱量和制冷片本身的焦耳熱。也就是說,TEC制冷裝置若要進(jìn)行大功率制冷輸出給CPU散熱的同時,自身也需要被持續(xù)散熱,應(yīng)用在PC領(lǐng)域的話,就是還需要疊加較高性能的水冷來進(jìn)行TEC制冷片的散熱。所以無論是EK-QuantumX Delta TEC還是酷冷至尊ML360 Sub-Zero,最終呈現(xiàn)的TEC產(chǎn)品均為水冷+TEC制冷裝置融合的產(chǎn)物。
3、對于壓制高功耗CPU的散熱性能領(lǐng)先幅度存疑
按照目前廠商已公布的數(shù)據(jù),EK TEC結(jié)合分體式水冷的情況下,最多壓制338W的CPU,酷冷TEC在結(jié)合360一體式水冷的情況下,可壓制最大功率為250W的CPU,對比傳統(tǒng)的高性能360水冷散熱器,在面對全核滿載的高功耗處理器的情況下,領(lǐng)先幅度可能沒有想象的大。
4、工作溫差較大易導(dǎo)致主板元器件結(jié)露損壞
空氣中的水分在面對TEC制造的較大溫差環(huán)境,在低于室溫的部件位置容易形成結(jié)露,需要在處理器周圍設(shè)計(jì)一定的密封環(huán)境,避免結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)。
5、需要軟硬件精密無縫配合
CPU運(yùn)行過程中,頻率與功耗波動較大,需要制冷片的能夠靈敏的針對CPU功耗、溫度進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié),而不是簡單粗暴的“全功率制冷-暫停制冷”模式循環(huán)。如果要讓TEC變得智能好用,就需要軟硬件結(jié)合的控制系統(tǒng),從頻率,溫度,濕度,功耗,電壓全方位的進(jìn)行接管監(jiān)測。Intel Cryo項(xiàng)目的成立,進(jìn)行各種軟硬件通用標(biāo)準(zhǔn)的建立,就是為了讓這一套完整的TEC制冷方式能夠?qū)崿F(xiàn)民用化。
6、成本較高
目前應(yīng)用于PC領(lǐng)域的TEC半導(dǎo)體散熱器,已知的酷冷至尊ML360 Sub-Zero零售價(jià)為2999元人民幣,EK-QuantumX Delta TEC僅分體式水冷頭約合2350元人民幣(還需購買冷排水泵等其他部件自行組建),在沒有足夠量產(chǎn)的情況下,加之新品新技術(shù)溢價(jià),成本一定非常高昂,售價(jià)比常規(guī)360一體式水冷高出2~3倍。至少在TEC類型散熱器的產(chǎn)品生命周期前端,并不會進(jìn)入尋常家庭被普遍使用。
三、EC半導(dǎo)體制冷應(yīng)用于PC散熱的優(yōu)點(diǎn)
以上說的這些是指半導(dǎo)體制冷應(yīng)用pc散熱領(lǐng)域的難點(diǎn),拋去這些客觀因素來看,EC半導(dǎo)體制冷應(yīng)用于PC的優(yōu)點(diǎn)如下:
1、制冷溫度可以低于環(huán)境溫度甚至低于0度
TEC散熱器能夠產(chǎn)生足夠大的溫差,只要功率足夠,從+90℃到-130℃都可以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)CPU功耗處于某個較低的功耗區(qū)間時,TEC能讓其內(nèi)核的溫度低于環(huán)境溫度。注意,這種低于環(huán)境溫度的情形,并非任何時候民用低功率TEC散熱器都能達(dá)成,僅能在CPU低功耗運(yùn)行的過程中能夠產(chǎn)生低溫。
2、TEC具備的大溫差制冷特性,能更好解決晶體管密集的工藝下的發(fā)熱問題
隨著工藝制程的提升,晶體管密度增加,CPU的核心的封裝DIE面積越來越小,根據(jù)熱力學(xué)原理,導(dǎo)熱面積越小的情況下,需要更大的溫差來維持熱傳導(dǎo)性能,溫差較小的傳統(tǒng)散熱形式無法解決這個問題。即便CPU功耗并不高,但仍然會嚴(yán)重積熱(熱量出口面積不夠),導(dǎo)致頻率上限過低。但CPU的發(fā)展之路注定了晶體管密度還將繼續(xù)提升。TEC天然具備較大的溫差屬性(吸熱端溫度可輕松做到-20℃),可能是解決小面積高熱量傳導(dǎo)的最佳方案。
3、TEC散熱器更符合CPU矽晶在工作時的頻率/功耗/電壓/溫度四者關(guān)系特性
CPU內(nèi)核溫度越低,就能在同功耗甚至更低的功耗下,達(dá)到更高的頻率,可簡單理解為CPU都是低溫高能,高溫低能的產(chǎn)品。平時大家無法體會到這個特性,是因?yàn)樾阅茏顝?qiáng)的風(fēng)冷和水冷都無法做到讓處理器低于室溫,使其內(nèi)核穩(wěn)定的停留在到0℃~20℃的穩(wěn)定溫度區(qū)間。打個比方(非準(zhǔn)確數(shù)值,只用于概念表達(dá)),假如讓一顆CPU的某一個核心運(yùn)行在5.5GHz的超高頻,在TEC的壓制下,可以將其控制在50℃,50W功耗,1.3V電壓;如果沒有TEC的大溫差制冷,這個核心溫度會急劇提升至90度以上,在高溫下要維持內(nèi)核的高頻,電壓會提升至1.45V,單核功耗提升至80W,最終導(dǎo)致CPU無法穩(wěn)定高頻運(yùn)行。用TEC散熱器,就相當(dāng)于開啟了一個特別定制的CPU舒適溫區(qū),讓部分核心去沖擊在傳統(tǒng)散熱條件下無法達(dá)成的高頻率。
4、提升普通應(yīng)用的處理器性能
并非所有程序都能夠很好的利用主機(jī)的多核心資源,我們?nèi)粘^k公,游戲等應(yīng)用仍然更需要強(qiáng)勁的單核心性能而非多核低頻,因此TEC散熱器能夠幫助用戶便利的達(dá)到符合實(shí)際應(yīng)用需求的更高頻率,即便是核心不那么多,也能帶來更好的實(shí)際性能。這也是類似于Intel i5 9600K,Intel i5 10600K這類少核高頻處理器存在的意義。
5、可精確智能控制,可批量生產(chǎn),可控體積的另類超頻工具
TEC散熱器,正因?yàn)楦螩PU內(nèi)核“低溫高能,高溫低能”的工作特性,同時具備可量產(chǎn),可精確智能調(diào)節(jié)的屬性,就能夠在某些特定目標(biāo)下替代不可控且繁瑣的液氮超頻,成為新概念的超頻工具。
四、目前有哪些cpu散熱器屬于半導(dǎo)體制冷?
目前應(yīng)用于PC領(lǐng)域的TEC半導(dǎo)體散熱器,已知的酷冷至尊ML360 Sub-Zero零售價(jià)為2999元人民幣,EK-QuantumX Delta TEC僅分體式水冷頭約合2350元人民幣(還需購買冷排水泵等其他部件自行組建),在沒有足夠量產(chǎn)的情況下,加之新品新技術(shù)溢價(jià),成本一定非常高昂,售價(jià)比常規(guī)360一體式水冷高出2~3倍。至少在TEC類型散熱器的產(chǎn)品生命周期前端,并不會進(jìn)入尋常家庭被普遍使用。
總結(jié):cpu半導(dǎo)體散熱器效果怎么樣?哪些cpu散熱器是半導(dǎo)體散熱
目前已知的cpu半導(dǎo)體散熱器有酷冷至尊ML360 Sub-Zero和EK-QuantumX Delta TEC,售價(jià)都非常高。雖然現(xiàn)在半導(dǎo)體散熱器還沒有真正走進(jìn)pc散熱領(lǐng)域,不過隨著技術(shù)的發(fā)展,這些技術(shù)難度都會逐一攻破之后,半導(dǎo)體散熱器或許會替代現(xiàn)有的被動式pc散熱。
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