精進(jìn)中的熱量管理技術(shù)

伴隨著(zhù)電子產(chǎn)品高效能、多功應用的技術(shù)挑戰之一，就是如何妥善處理內部電子組件所產(chǎn)生的高熱問(wèn)題。這是一個(gè)重要的議題，因為若產(chǎn)生的熱量無(wú)法馬上被順利的移除，就會(huì )造成熱量的累積，當設備的溫度上升到超出組件可承受的安全范圍時(shí)，就會(huì )出現運作不穩定的現象，甚至造成不可逆轉的組件功能失常狀態(tài)，也就是說(shuō)，這臺高精密度的設備可能會(huì )整個(gè)當掉而無(wú)法使用。

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熱量管理是所有電子產(chǎn)品都需審慎因應的議題，但在PC及NB的設計中又更受到關(guān)注。處理器一向被視為機構內的頭號熱源，而英特爾的Pentium系列，就因為只重效能而忽略熱量問(wèn)題，因而在Pentium 4的開(kāi)發(fā)上終于碰上瓶頸，該公司在2004年10月當眾承認走錯了方向，放棄了頻率速度能達到4GHz以上，但耗電量高達100W – 200W的Prescott。當然，更新一代預定頻率超過(guò)5GHz的Tejas和超過(guò)6GHz的Nehalem，也就無(wú)疾而終了。

后來(lái)的雙核心、四核心等處理器系列，成功地將PC處理器的功耗降低到可接受的范圍，不過(guò)，處理器的效能仍會(huì )持續再向上提升，多核心策略或許只是降低功耗的暫時(shí)性策略。PC的熱量問(wèn)題也還沒(méi)被完全解決，除了主處理器外，其他還有多種組件也被視為是必須「關(guān)注」的熱源，包括繪圖處理器、DDR/DDR2 SDRAM／FB-DIMM內存、硬盤(pán)和電源供應器等，它們所產(chǎn)生的高熱有時(shí)更甚于主處理器。

降低系統溫度有兩大途徑，一是以電源管理的角度來(lái)降低組件功耗的產(chǎn)生；一是透過(guò)散熱系統來(lái)將熱量移到機構之外。這兩項途徑都已發(fā)展成極專(zhuān)業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域，以電源管理來(lái)說(shuō)，就可以分為組件與系統的不同層次，并分別針對動(dòng)態(tài)功耗（Dynamic Power）及靜態(tài)功耗（Static Power）的特性來(lái)進(jìn)行更具智能性的設計。

在散熱系統的規劃上，也可分為被動(dòng)散熱與主動(dòng)散熱兩種方式，前者是以傳導或自然對流的方式來(lái)將組件所產(chǎn)生的熱量帶出；后者則是指風(fēng)扇的強制對流方式。這兩種方式的技術(shù)都在不斷地演進(jìn)當中，以被動(dòng)式來(lái)說(shuō)，主要是采用散熱片（heat sink）、?片（fin）和熱導管（heat pipe）等，其中散熱片使用更高熱傳導系數的鋁、銅等材料，以及特殊架構來(lái)提升傳輸效益，而利用液、氣相變化的熱導管，更能達到比鋁、銅高近五十倍的傳導效益。

風(fēng)扇的技術(shù)也在升級中，在傳輸控制的接腳方面，已從二線(xiàn)、三線(xiàn)，進(jìn)步到同時(shí)具有轉速感測及PWM輸入的四線(xiàn)式控制風(fēng)扇。在控制技術(shù)上，新一代的SST總線(xiàn)技術(shù)也賦與散熱系統更高的智能管控能力，也就是能將所有欲管理的熱源及風(fēng)扇皆鏈接到散熱系統的主控端，進(jìn)而能視系統的需求針對個(gè)別風(fēng)扇下達不同的轉速指令，進(jìn)而得到最佳的散熱效益，同時(shí)還能降低風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音狀況。

就像網(wǎng)絡(luò )與黑客的相依相生，我們不能只要效能而不管熱量的問(wèn)題。電子產(chǎn)品對效能與功能的需求一日沒(méi)有止境，電源管理與熱量管理都仍會(huì )是需要同步精進(jìn)的技術(shù)。

（作者為電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)自由作家，聯(lián)絡(luò )方式：ou.owen@gmail.com ）

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