液态金属CPU散热器性能测试：第一代与第二代比较

笔者实验室研制的第一代和第二代液态金属CPU散热器如图10-17和10-19所示［1，2］。其中，第一代散热器为方形塔式结构，总散热面积0.36 m2，采用8 cm小口径风扇（Cooler Master：A80210-25RB-3BN-P1），风扇转速1 900 RPM，最大风量23 CFM。第二代散热器为扁形塔式结构，总散热面积0.58 m2，配备12 cm风扇（DEEPCOOL风刃）转速1 300 RPM，最大风量为53 CFM，噪声较低。为尽量提高翅片效率，第二代散热器中铜管采用交错式结构。

图10-29　散热器性能比较

（图中最后两款分别代表第一代和第二代液态金属CPU散热器）(www.xing528.com)

根据目前主流CPU的热设计功耗，采用100 W模拟热源来对两款散热器散热性能进行评估。图10-29展示了在同样的实验平台上，对液态金属散热器和目前市面上典型的CPU热管散热器，以及相同几何尺寸下的水冷散热器进行的性能测评结果。其中，环境温度为21℃，4款市面上中上等热管散热器分别为Cooler Master Hyper Z200、Thermaltake mini Tower、PCCooler HP-1216V、Thermalright U120E，且后两者被誉为市面上CPU散热器中的风冷之王。为便于对比，水冷系统直接采用与第一代液态金属CPU散热器相同的翅片散热器结构，但流动工质为水，系统采用蠕动泵驱动，其水体积流量保证与液态金属散热器系统一样。实验中，第一、第二代液态金属CPU散热器采用上述中档8 cm及12 cm风扇，而其余产品均采用原配风扇，以保证原装产品测试结果的真实性。因为PCCooler HP-1216V和Thermalright U120E无原装风扇，因此采用和第二代液态金属CPU散热器一样的12 cm风扇。此外，因为接触热阻与接触面情况紧密相关，不确定性较大。图10-29中的温度均采用通过测温孔测试的散热器基底温度，舍去接触热阻的误差。

从图10-29中可以看出，在同样的环境温度情况下，两款液态金属CPU散热器均能达到目前市面上中上等散热器的散热水平［2］。其中第二代液态金属CPU散热器已经可以达到仅次于风冷之王（利民U120E和超频三）的水平。和顶级散热器的差别主要在于液态金属CPU散热器的翅片散热面积更小，流体管道更少的缘故。同时可知，在同样的结构形式和体积流量下，液态金属散热器比水冷散热器要优异。这主要是因为液态金属具有高对流换热系数，冷板内对流热阻非常小的缘故。

第一、第二代液态金属CPU散热器与水冷散热器的热阻分布对比如图10-30所示。从中可以看出，在相同的结构形式和体积流量情况下，液态金属散热系统相对于水系统最大的优势在于其更高的对流换热系数，因而具有小得多的对流换热热阻［2］。而对比第一代和第二代液态金属散热器可以发现，第二代液态金属散热器相对第一代散热器具有更优异的散热性能，主要是因为第二代散热器更大的散热面积、更小的风阻，以及更大的风量所带来的更小的翅片空气对流热阻的缘故。因此，对于液态金属散热器而言，当冷板内对流换热热阻得以有效降低后，远端空气侧对流热阻将成为系统散热的瓶颈，必须采用合适的手段将远端空气侧的对流热阻进行降低后，方能充分发挥液态金属散热器的优势。