计算机CPU散热的重要性与常用技术

计算机CPU散热的重要性与常用技术

李显鹏丁娟

天津市中环电子计算机有限公司  天津市南开区  300190

摘要：随着芯片制造技术的进步和人们对计算机性能要求的不断提升，CPU也在朝着集成化、小型化的方向发展。CPU作为计算机运行的核心，承担着非常重要的计算和数据处理的任务，在CPU在运行过程会产生较大的能耗和热量，热量的积存会导致其性能的下降，严重时会直接造成计算机的宕机、重启等问题，严重影响用户使用体验，对CPU进行散热是非常有必要的。本文以计算机CPU散热为切入点，首先阐述了CPU散热的重要性，而后就常用的散热技术进行了深入分析，旨在为计算机领域相关研究人员提供一定的启发作用。

关键词：计算机；CPU；散热技术；重要性

近些年来，科技的不断进步，有力的推动了我国电子产品市场的发展，电子计算机的普及程度也越来越高，已经成为人们生活、工作中不可缺少的重要工具。在此期间，芯片设计与制造技术的不断成熟，使得计算机CPU性能和集成度也不断提高，虽然极大的满足了人们对计算机性能的要求，但同时计算机运行过程中的功耗和发热量也不断增加，CPU散热问题也成为人们关注的重要问题。因此，出于提高计算机CPU工作效率及用户使用体验方面的考虑，依然有必要就CPU散热的重要性与常用技术进行分析。

1.CPU在计算机中的作用及发热原理分析

CPU又被称之为中央处理器，在计算机中扮演非常重要的角色，是整个计算机运行的核心所在。CPU由运算器、控制器、寄存器、算术逻辑单元等几部分组成，其主要功能在于处理计算机中的数据，进行时间控制，解释并执行程序指令等。CPU在计算机中有着决定性的地位，其重要性等同于人类的大脑，一旦CPU运行出现问题，那么整个计算机系统将无法运转，从而产生宕机等现象[1]。CPU运行过程中需要不断进行计算，这些计算过程涉及到电子活动，会进一步引起热量的产生，而CPU有其适宜的工作温度区间，过高的温度会导致CPU过热，直接影响CPU性能及稳定性，这就需要配备散热装置来有效的散发CPU所产生的热量。

2.计算机CPU散热的重要性

2.1保证CPU的正常运行

CPU属于计算机的核心组件，各种指令和任务都需要CPU来执行，若是CPU存在散热不良问题，会导致局部积热，轻则造成CPU降频运行，影响CPU性能，重则会导致计算机出现宕机、重启等问题，严重情况下，还会导致CPU核心烧毁，无法正常工作。因此CPU散热是保证CPU正常运行的关键所在。

2.2提升计算机性能

计算机性能很大程度上依赖于CPU的运算，而CPU的运算能力与温度密切相关。当CPU面临过高的温度环境时，会触发CPU的保护机制，促使CPU降频运行以降低热量的产生。特别是在散热方案效率不足的情况下，这种问题尤为明显。因此对计算机CPU进行散热，是提升计算机性能的根本需求。

2.3延长CPU寿命

众所周知，高温是导致电气元器件老化和损坏的主要原因之一，计算机CPU也不例外，若是CPU长时间在高温状态下运行，会加速其内部硅芯片的老化，使得CPU的寿命大大缩减。相反，通过良好的散热，可以有效维持CPU工作在适宜的温度区间，则能提高其使用寿命。因此对计算机CPU进行散热，是延长CPU寿命的基本需要。

3.计算机CPU散热的常用技术分析

3.1被动散热技术

被动式散热技术属于传统散热技术的一种，其主要是通过加装被动散热装置的方式，来增加CPU的散热表面积，从而将CPU所产生的热量通过散热装置，散发到空气中。被动散热最大的特点在于其不会使用风扇等主动冷却设备，而是通过与空气的直接接触，利用自然对流来进行散热。被动散热技术适用于低功耗、低热量的计算机设备，主要形式包括以下几个方面：

3.1.1散热片

散热片由金属制成，通常为导热性良好的铜或铝，其通过与CPU的直接接触，实现热量向散热片的转移，而后借助于散热片较大的表面积，将热量散发到空气中。

3.1.2散热管

散热管属于通道散热，利用其内部热传导原理实现散热效果。其也是由铜或铝制成，通过与CPU的直接接触，将CPU所产生的热量传导至散热管的另一端，再借助于风扇等主动散热装置，将CPU产生的热量转移走[2]。

3.1.3散热垫

散热垫是一种软性材料，常见形式为导热硅胶片，拥有不俗的导热系数，能够实现良好的热传递效果。常被用以配合主动散热，放置在散热器和CPU之间填充空隙，提高散热效果。

3.2风冷散热技术

风冷散热技术属于应用广泛且常见的一种散热技术，其通过风扇的转动来带动空气对流，提供散热效果，被广泛适用于台式计算机CPU散热处理中。其主要技术原理在于，通过导热装置将CPU所产生的热量传导至散热器的散热鳍片上，而后经由风扇转动，带动空气流动，将散热鳍片上的热量散发到空气中，实现散热效果。风冷散热器常见的形式有下压式散热和侧吹式散热等，其中下压式散热将CPU热量压向主板方向，通过机箱侧面散热孔将热量排出；侧吹式散热则通过单向侧吹的方式进行散热，将热量直接通过机箱后面散热孔吹出去，散热效果更好。实际应用中，风冷散热器为保证与CPU良好的热传导效果，通常还会在CPU和散热器之间涂抹硅脂，以填充空隙

[3]。

3.3水冷散热技术

水冷散热技术属于一种相对成熟的散热技术，其基本原理在于构建水循环系统，通过水泵来带动水循环，从而促使水在流动过程中，将CPU所产生的热量一起带走，起到散热的效果。相较于传统的风冷散热技术，水冷散热技术静音、高效，能够实现对CPU温度的有效控制，避免其超出正常的温度区间。水冷散热器包括水泵、水冷头、管道等几部分组成，散热过程中，水冷头与CPU直接接触进行热量的传导，冷却液则通过泵的驱动在管道中循环带走热量，实现散热效果。尽管水冷散热技术优势明显，散热效率和效果较好，但在实际应用中，由于水冷散热器体积的限制，使得其面临着安装不便的问题，同时还存在一定的漏水风险，容易导致计算机出现短路问题。

3.4热管散热技术

热管散热技术属于新型散热技术，其利用“热超导管”来传导CPU所产生的热量，实现散热效果。其中热管由导热系数较高的材料制作而成，一般为铜质材料，将其内部抽成真空后，注入特殊的工作流体[4]。工作时，热管一端与CPU直接接触，其内部物质会受热蒸发而向冷却端移动，通过散热器冷却后，其会重新冷却成为液态，再次回到CPU端，形成往复循环的热传导系统，不断将CPU热量传递至冷却端，实现散热效果。热管散热技术有着极为优秀的导热性能，适用性也比较强，能够持续对计算机CPU温度进行控制，应用价值非常高。

结束语：

计算机CPU散热问题一直都是计算机领域的核心话题。CPU作为计算机的核心部件，承担着非常重要的处理数据等方面的任务，在其运行过程中所产生的热量，必须要采取合理的散热技术进行散热，以避免影响计算机的性能和稳定性。被动散热、风冷散热、水冷散热、热管散热是计算机CPU的常用散热技术，应根据实际散热需要，选择合理的散热技术进行应用。

参考文献：

[1] 庞桂蓉. 计算机 CPU 芯片的散热技术分析[J]. 信息周刊,2019(39):0233.

[2] 欧阳寰. 高温对计算机CPU性能影响分析及散热技术[J]. 科技与创新,2018(15):80-81.

[3] 李俊. 计算机CPU散热的重要性与常用技术[J]. 电脑迷,2018(3):37.

[4]欧阳寰. 计算机CPU散热的重要性与常用技术分析[J]. 科技与创新,2018,(14):99-100.