相變材料VS傳統(tǒng)硅脂,導(dǎo)熱效能孰強孰弱?
在熱傳遞的過程中,除了老生常談的散熱塔體、機箱風(fēng)扇以外,“導(dǎo)熱硅脂”也是不可或缺的一環(huán)。優(yōu)秀的導(dǎo)熱硅脂能大大減小整體熱阻,令散熱效能更進(jìn)一步。
而說到“相變導(dǎo)熱材料”,筆記本用戶們肯定不會陌生。這是一種在低溫下固化、高溫時相變流動的導(dǎo)熱介質(zhì),具備非常優(yōu)秀的長期耐久。
在筆記本的裸晶片上,相變硅脂有著無可置疑的優(yōu)勢。然而,也有說法認(rèn)為,相變材料并不適合桌面端處理器。
在臺式機更為寬大的頂蓋之上,在實力強勁的老牌硅脂面前,相變材料的性能表現(xiàn)是否同樣優(yōu)秀?本篇文章的對決,就將在“老牌工業(yè)硅脂”與“新型相變材料”之間展開。
測試平臺
本次測試使用經(jīng)典的LGA1151平臺。所使用的處理器是i5-9600KF。

這款CPU使用釬焊封裝,擁有較好的溫度一致性。在測試過程中,它將全程工作在4.9Ghz @1.4V之下。
我所使用的CPU散熱器,則是來自老牌散熱廠商貓頭鷹的NH-U14S。這是一款旗艦型單塔散熱器,配有6條6mm熱管。165mm高度、57片鰭片的規(guī)模更算得上魁梧。

測試機裝有RX480 8G顯卡,但在全過程里,它的風(fēng)扇都將處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)。我所使用的是垂直風(fēng)道機箱,因而散熱塔體也將旋轉(zhuǎn)90度安裝,以盡可能配合風(fēng)道、消除重力的影響。
測試項目是Prime95 SmallFFT(Non-AVX),使用HWINFO軟件記錄溫度數(shù)據(jù),烤機時間為10分鐘。室溫盡可能保持在26℃附近。
硅脂對比
利民Heilos
近期,知名廠商Thermalright利民上市了一款名為“Heilos”的相變導(dǎo)熱介質(zhì),這款產(chǎn)品是什么來頭?

Heilos有兩種不同的尺寸,分別對應(yīng)INTEL (40*30mm )與AMD處理器(40*40mm)。不過除了裁剪尺寸以外,具體的性能參數(shù)并沒有什么不同。

打開包裝,利民硅脂的熱阻/壓力曲線、相變溫度映入眼簾。熱導(dǎo)率、熱阻、電阻率好像十分專業(yè),令人映像深刻。
包裝內(nèi)甚至帶有一張保修卡——利民承諾,為這一小塊導(dǎo)熱介質(zhì)“提供一年質(zhì)保”!

只不過,這些參數(shù)好像有些似曾相識?

沒錯,這款“Heilos”相變硅脂并不是利民自研的產(chǎn)品。仔細(xì)對比霍尼韋爾PTM7950相變片的導(dǎo)熱率、熱阻與體積電阻率,不難發(fā)現(xiàn)二者如出一轍。

“科技以換皮為本”,將采購自霍尼韋爾的PTM7950相變材料按需切塊、重新包裝,就成為了利民自家“精挑細(xì)選、游刃有余”的高端導(dǎo)熱介質(zhì)。
好吧,好吧。那么就讓我們看一看,在測試平臺上,霍尼韋爾PTM7950相變片的性能究竟如何?

在利民的“安裝指南”中,建議一次性使用一整片相變材料,但實際遠(yuǎn)不需要這么做。PTM7950的“相變”特性,讓它只需一小塊便能覆蓋全局。

事實上,僅需大約1/4的面積,霍尼韋爾PTM7950就足以在相變后 覆蓋大部分處理器的頂蓋了。
如今,處理器的熱密度越來越高。在反復(fù)無常的溫度變化之下,傳統(tǒng)硅脂的泵出效應(yīng)愈發(fā)明顯。

當(dāng)硅脂被反復(fù)的高溫沖擊“擠出”頂蓋表面,散熱器的效率便會顯著下降。為此,相變導(dǎo)熱材料應(yīng)運而生。它在低溫下固化、高溫時相變流動,具備非常優(yōu)秀的長期耐久。
也正是由于不同尋常的原理,相變材料的“性能衰減”大為緩解,取而代之的則是愈戰(zhàn)愈勇的“磨合”特性——在不斷融化的過程中,相變材料逐漸將處理器頂蓋與底座間的微觀縫隙填滿。接觸面積愈發(fā)增大,散熱效能因此越來越強。
因此,要想讓PTM7950發(fā)揮全部實力,需要歷經(jīng)極為漫長的磨合過程。在剛剛上機時,它的表現(xiàn)十分糟糕。
在165W功耗下,僅僅不到5分鐘的測試,就已經(jīng)讓安裝相變片的i5-9600KF達(dá)到了95℃的最高溫度!

不必驚訝,相變片需要的只是時間與耐心。反復(fù)多次烤機測試后,PTM7950相變片的最高溫度也在逐漸降低。
數(shù)次反復(fù)測試,PTM7950的溫度有了明顯下降?,F(xiàn)在,它穩(wěn)定在了最高溫度90-91℃附近。

不過這并不是終點,接下來的測試過程有如馬拉松。在之后的幾天內(nèi),我進(jìn)行了持續(xù)整晚的SMALL FFT 12小時烤機,并伴隨著10分鐘間斷循環(huán)的測試,以求探尋它的性能極限。

為期三天的馬拉松告一段落后,PTM7950取得的最佳成績?yōu)?7℃。
使用這款硅脂并不容易,拆下散熱器的過程也需多加小心——尤其是AMD“銳龍”處理器的用戶。凝固后的PTM7950非常堅硬,稍有不慎,便可能發(fā)生“連根拔起”的悲劇。

而PTM7950的對手,是有口皆碑的“信越”旗艦產(chǎn)品——X23-8079-2硅脂。
信越X23-8079-2
根據(jù)信越的Datasheet數(shù)據(jù),X23-8079的參數(shù)不像對手那樣吸引眼球。它的導(dǎo)熱系數(shù)(Thermal Conductivity)僅有5.0W/m?K,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PTM7950的8.5W/m?K。

除此以外,它的涂抹也頗具難度,“信越水泥”的稱號名不虛傳。
但是,在優(yōu)秀的實際表現(xiàn)面前,性能參數(shù)與涂抹難度都是次要的——信越已在一次次對決中證明了自己的實力。
在前一次對比中,信越8079的表現(xiàn)一騎絕塵。

如今,在同樣來自工業(yè)領(lǐng)域的PTM7950面前,信越8079的性能表現(xiàn)如何呢?就讓我們在9600KF的“炙烤”中見真章吧。
作為傳統(tǒng)硅脂,8079不需要漫長的磨合過程。任憑處理器的發(fā)熱節(jié)節(jié)攀升,8079組的CPU封裝溫度卻依然穩(wěn)定。

在10分鐘測試結(jié)束時,8079組的最高溫度為87℃。作為對比,PTM7950組先后經(jīng)歷了95℃、90℃的高溫,歷經(jīng)數(shù)天、十余個小時的反復(fù)磨合后,方才取得同為87℃的成績。
就最終的對決結(jié)果來看,信越與霍尼韋爾打了個平手。但就其性能表現(xiàn)而言,兩款產(chǎn)品大相徑庭。
毫無疑問,作為傳統(tǒng)硅脂的信越8079,擁有“開箱即用”的強勁導(dǎo)熱性能。但在極端環(huán)境歷經(jīng)多次“烤驗” 后,身為相變材料的PTM7950性能也穩(wěn)步提升,最終同樣不遑多讓。
作為消費者,你更青睞哪一款產(chǎn)品呢?
后記
“科技以換皮為本”,作為霍尼韋爾PTM7950的二次分裝,Heilos是一款并無新意的“新品”。盡管如此,相變材料本身的性能仍然頗具特點。
初次上機時,PTM7950的性能不佳,但是隨著測試時間的延長,它的表現(xiàn)愈發(fā)優(yōu)秀。相變材料“越戰(zhàn)越勇”的特性 體現(xiàn)得淋漓盡致。
“相變”原理的耐久度優(yōu)勢,讓它很適合發(fā)熱更密集、硅脂流失較嚴(yán)重的裸晶片。顯卡、筆記本與準(zhǔn)系統(tǒng)之中,正是相變硅脂發(fā)揮優(yōu)勢的舞臺。
在臺式機平臺上,充分磨合的相變材料仍有著不俗的性能。然而,它仍然有著價格較高、磨合較為繁瑣的缺點。并不是每一位用戶都會長時間保持90℃超高負(fù)載,相變材料的頂尖性能,可能需要很長時間才會顯現(xiàn)。
相比之下,信越8079能做到“開箱即用”。初次上機,它便能達(dá)到PTM7950歷經(jīng)超長磨合后的表現(xiàn)。作為傳統(tǒng)產(chǎn)品,它的單次使用成本也會更低。
不過,在極端環(huán)境下,相比“堅如磐石”的相變材料,8079可能會更早地迎來性能衰減。
相似性能表現(xiàn)的背后,是截然不同的技術(shù)原理。當(dāng)“越戰(zhàn)越勇”的相變材料,遇上“涂抹即用”的傳統(tǒng)硅脂,作為消費者,你更青睞哪一款呢?