Aavid Thermalloy公司Chris Chapman著
----當(dāng)今散熱技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)更多地取決于電子產(chǎn)品的演變,而不是熱控制技術(shù)本身的進(jìn)展。散熱方案的發(fā)展是革新性的,而不是革命性的——散熱片的選擇、界面材料的選擇以及風(fēng)扇的安放比過去的要求更為嚴(yán)格,但它們?cè)跓嵩O(shè)計(jì)中的基本地位并沒有改變。 ---- 減小線寬以及對(duì)基片采用銅連接等措施可以在不明顯增加散熱量的情況下提高芯片的速度,而其它方法則對(duì)散熱提出了更高的要求。例如,所謂“超頻”技術(shù)——一種最終用戶使芯片運(yùn)行于超過標(biāo)稱頻率的趨勢(shì)——正在成為芯片制造商們提供更高速芯片的方式之一,它能比技術(shù)進(jìn)步方式更快地提供高速芯片。為了在不改進(jìn)技術(shù)和不犧牲可靠性的前提下提高芯片速度,這些制造商們采取了降低最高工作溫度的辦法,這樣就增加了對(duì)熱管理的需求。 ---- 額外的散熱需求導(dǎo)致了若干成熟散熱方案的出現(xiàn),這反過來(lái)又為熱設(shè)計(jì)人員提供了適用于多種產(chǎn)品的可選方案。例如,散熱片不再是一種稀罕部件,它對(duì)于許多進(jìn)行圖形處理的或是功能密集的芯片已成為必要的也是可接受的了�，F(xiàn)在的Pentium III主板就可能需要多達(dá)六個(gè)散熱片。 ---- 筆記本電腦和臺(tái)式電腦
|  圖1：這種褶型散熱片可以大大減少通過散熱片氣流的氣壓壓降,適合于空間狹小的應(yīng)用場(chǎng)合.
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---- 筆記本電腦和臺(tái)式電腦還在繼續(xù)走著過去十年來(lái)的老路：更高速的處理器和更小的體積使得散熱越來(lái)越困難。熱設(shè)計(jì)成了這些產(chǎn)品完整設(shè)計(jì)周期的一部分。臺(tái)式電腦的設(shè)計(jì)人員依靠功率強(qiáng)大的風(fēng)扇把10～75瓦的功率損耗從芯片上轉(zhuǎn)移到具有更大空間的周圍環(huán)境中。 ---- 筆記本電腦的設(shè)計(jì)者則依靠熱管等先進(jìn)的散熱技術(shù)將10～20瓦的熱量從高功率芯片轉(zhuǎn)移到性能良好的散熱片上。例如,褶型散熱片（見圖1）就實(shí)現(xiàn)了散熱的最大化和重量的最小化。在采用這種散熱片時(shí),系統(tǒng)級(jí)熱設(shè)計(jì)很重要,要保證氣流流經(jīng)散熱片,以體現(xiàn)它0.7℃/W的低溫升性能。 ---- 電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期已經(jīng)簡(jiǎn)化到這樣一種程度,即基本的設(shè)計(jì)是圍繞一系列的器件特性來(lái)進(jìn)行,而不是圍繞某一代產(chǎn)品。這對(duì)熱設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息,一旦設(shè)計(jì)者要進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)時(shí),需要容納散熱片或其它散熱方式的物理空間就被引入到板圖中�，F(xiàn)在大多數(shù)涉及散熱片或其它散熱方式的設(shè)計(jì)只需針對(duì)一兩英寸的區(qū)域來(lái)進(jìn)行。 ---- 服務(wù)器
---- 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的爆炸性發(fā)展最大程度地推動(dòng)了電子行業(yè)的成長(zhǎng)。特殊功能的服務(wù)器已十分普遍。存儲(chǔ)服務(wù)器、游戲服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及銀行和電子商務(wù)所需的安全服務(wù)器都需要散熱,但它們的功能決定了各自不同的散熱方式。 ---- 例如,存儲(chǔ)服務(wù)器由大規(guī)模的磁盤驅(qū)動(dòng)器組構(gòu)成。存儲(chǔ)服務(wù)器放在空調(diào)環(huán)境中,并配備多個(gè)風(fēng)扇使空氣保持流動(dòng),這樣即可保證這種服務(wù)器的充分散熱。如果需要定點(diǎn)散熱,使用小型鋁質(zhì)散熱片配合充分的空氣流動(dòng)可達(dá)到很好的效果。 ---- 另一方面,互聯(lián)網(wǎng)游戲服務(wù)器還受到了速度方面的要求。游戲服務(wù)器配備了最先進(jìn)的三維圖象功能和多個(gè)處理器以加快響應(yīng)時(shí)間,而且還備有目前速度最快的MODEM。由于這類服務(wù)器的機(jī)體尺寸不是影響銷售的重要因素,所以為了增加散熱,板卡尺寸往往被擴(kuò)大。3D圖象卡一般采用帶有風(fēng)扇的散熱片,而小型橫切型BGA散熱片則用于MODEM芯片的散熱（見圖2）。 ---- 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器同樣有速度上的要求。為了在較低溫度下達(dá)到更高的速度,經(jīng)常采用銅質(zhì)散熱片對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的處理器和其它高溫器件進(jìn)行散熱。這種情況下,在成本與速度的比較中更傾向于價(jià)格昂貴的散熱片材料。由于對(duì)速度和帶寬的需求不斷增長(zhǎng),人們正在考慮液體冷卻方案,在不增大產(chǎn)品體積的情況下能夠帶走大量的熱量。 |  圖2:這里展示的橫切型BGA散熱片中有非常適合于高速M(fèi)ODEM芯片散熱的散熱片
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---- 對(duì)于安全服務(wù)器,速度不是關(guān)鍵因素。傳輸數(shù)據(jù)過程中的編碼和解碼會(huì)給每次傳輸造成一些延時(shí),從而無(wú)法從高速系統(tǒng)得到更多的好處。這類服務(wù)器一般有冗余的電路板空間。 ---- 此外,加密和安全功能由專門的電路板實(shí)現(xiàn)。與普通的主板不同,加密板沒有任何標(biāo)準(zhǔn),散熱方案常常依電路板而定。象其它服務(wù)器一樣,安全服務(wù)器采用的是散熱片和散熱風(fēng)扇等傳統(tǒng)的散熱方案,但針對(duì)電路板和應(yīng)用的特別需求進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)。 ---- 在服務(wù)器應(yīng)用中,多個(gè)處理器與可變尺度的并行系統(tǒng)一起構(gòu)成一臺(tái)完整的服務(wù)器。服務(wù)器的功耗水平很少有200瓦以下的,有些大型服務(wù)器可能高達(dá)1千瓦。由于每個(gè)應(yīng)用各不相同,散熱片的優(yōu)化程度與所進(jìn)行的系統(tǒng)級(jí)熱工程設(shè)計(jì)的工作量直接相關(guān)。 ----通訊設(shè)備
---- POS終端和移動(dòng)電話等便攜式通訊設(shè)備的應(yīng)用正以人們意想不到的速度增長(zhǎng)著。除了存在著比筆記本電腦更為嚴(yán)重的空間問題以外,這些設(shè)備還必須經(jīng)受遠(yuǎn)比其它大多數(shù)電子產(chǎn)品要惡劣的環(huán)境限制,而且由于與人接近,還存在噪音和工作溫度的限制。對(duì)保存電池能量的需求也給設(shè)計(jì)者提出了更多的挑戰(zhàn)。 ---- 便攜式通訊設(shè)備需要散熱的典型功耗水平為每個(gè)芯片5到15瓦,與筆記本電腦相同。對(duì)于加密板,由于在通訊電路板設(shè)計(jì)中很少有通用標(biāo)準(zhǔn),每個(gè)散熱方案各不相同。 ---- 目前可以確定的是,移動(dòng)電話電路板上的銅箔足以對(duì)這些相對(duì)低功耗的設(shè)備進(jìn)行散熱。但隨著移動(dòng)電話與掌上電腦功能的融合,如同POS終端一樣,它的散熱方案將會(huì)更接近于現(xiàn)在的筆記本電腦。
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