散熱小註解

最近公司的 IC 上了小板子有點燙, 還有技嘉的顯卡也燙, 因此對於搞清楚散熱的相關計算產生了好奇.

大家說技嘉顯卡的散熱墊片的熱傳導係數(heat transfer coefficient, K) 是 3Wm/k, 換成 12 Wm/k, VRM 和 GDDR6 的溫度就會下降. 換言之, 高導熱係數比較容易傳導熱量到正面的銅管和背面的鋁板上.

首先以顯卡來考量, 一張顯卡在 65% 功率限制下, 大概消耗 240 W. 火力全開假設是 370W (1 Watt = 1 J/s, J = 焦耳) .

Q=cm△t

W = Q/T = cm△t/T

所以一秒鐘內, 水冷想要降低顯卡 75 度 (100 –> 25), 考慮水的比熱 (容量) [1] = 4.2*10³ 焦耳每千克攝氏度, 水冷液 150 ml= 150 g = 0.15kg

240  = (4.2*10³ * 0.15 * 75) /t

t = 47250/240 =  196.875 (sec) ~= 3.3 min

所以水冷一開始會很有用, 但是過了三四分鐘水溫已經到極限, 就算冷排加風扇可以把 100 度往下降一點, 但溫差太小還是來不及散熱. 火力如果全開, t = 47250/370 = 127.7 秒 大概兩分鐘多就飽和了. 換言之水冷排不夠好, 就算水量多 3 倍也沒太大幫助. 真正能被持續帶走的熱量是水冷排貢獻的. 所以我好奇未來是不是該出現固態散熱線?

再來看散熱墊片, 散熱墊片的功能類似前面提到的水. 但為何賣散熱墊片的人不用比熱, 要用導熱係數 (W/ (m*k)) 為單位呢? 查著查著, 又看到一個相似的名詞熱導率/熱傳導率 (thermal conductivity), 因為單位一樣 [4], 看起來是兩岸翻譯不同.

根據 [2], “Thermal conductivity, also known as Lambda (denoted by the greek symbol λ)…It is measured in Watts per Metre Kelvin (W/mK)." 但這兩者應該有關係吧!? 果然老外也有人跟我有一樣的疑問 [3], 但是老中比較不好奇所以沒有討論.

有位 Elisan Magalhaes  說:

[REF]

1. 比熱容
2. https://www.thegreenage.co.uk/article/thermal-conductivity-r-values-and-u-values-simplified/
3. https://www.researchgate.net/post/Is_there_any_relation_between_the_heat_capacity_and_the_thermal_conductivity
4. 熱導率