比热管还高级?VC均热板真的好用吗?

作者: cnpim CNPIM 2020年02月23日

CFan曾在《笔记本手机散热 为啥用热管而不用大面积铜片?》这篇文章中简单介绍过热管散热相较于纯铜散热片的优势。今天,咱们再来聊一聊基于热管原理的进化之作——VC均热板。

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小米10系列就主打超大面积的VC均热板

新兴的VC均温板

热管虽然非常适合笔记本和手机这类超轻薄的移动设备,但在“瘦身风潮”肆虐的当下,无论是游戏本还是游戏手机也都以更性感的身材为荣,有限的内部空间用于很难安置更多、更长和更粗的热管。

因此,业内迫切需要一种比热管导热效率更高的散热部件。于是,名为VC(Vapor Chamber)的“均热板”(又称“均温板”)便出现了。

在笔记本领域,雷蛇灵刃系列是最早也是最热衷搭配均温板的游戏本。拆开后盖你看不到熟悉的热管,CPU、GPU、供电和其他发热部件表面都覆盖了一层超大号的VC均热板,而且它还直连散热鳍片,配合强力风扇双管齐下,让内部热量迅速发散。

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此外,联想最新的拯救者Y9000X也是采用VC均热板的代表,这款15.6英寸轻薄本在14.9mm厚、1.7kg重的身材里就塞进了英特尔45W的标压版处理器,进入“野兽模式”下可以让酷睿i7-9750H稳定运行在60W状态,此时CPU最高温度也不过90摄氏度。究其原因,是因为Y9000X引入了新一代TSI Pro霜刃散热系统,由4个TSI涡轮增压风扇(包含对应的散热鳍片)和一块大面积的VC均热板构成。

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在智能手机领域,热管正逐渐成为中端手机的专利,比如起价不足2000元的iQOO Neo 855版主打由热管构成的散热模块,而旗舰级iQOO Pro 5G版就选用了VC均热板。

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 Neo 855版

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iQOO Pro 5G版

同理,OPPO Rone 2内置热管,但定位更高的OPPO Reno Ace也改用了VC均热板。

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OPPO Rone 2

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OPPO Reno Ace

此外,以华硕ROG2、小米9 Pro、黑鲨2 Pro、realme X2 Pro、华为Mate 20X等4G旗舰以及一系列5G新品手机也都主打“VC液冷”,这些手机散热效果的差异主要表现在VC均热板的面积,以及起辅助散热的石墨、铜箔、导热凝胶和导热硅胶等元素的组合搭配。

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VC均热板的散热原理

作为笔记本和智能手机的新型散热方式,VC均热板同样属于相变导热的代表,也是由纯铜打造的内部密封且中空(内壁不光滑,布满毛细结构),并填充冷凝液的散热单元,只是它的形态并非热管的扁平“条状”,而是呈现出更宽的扁平“片状”。

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VC均热板的内部结构

VC均热板的工作原理和热管有相似也有不同,但大体上都包含传导蒸发对流凝固四个步骤。

首先,发热源(芯片)运行时产生的热量传导至VC均热板的蒸发端,内部的冷凝液会迅速吸收这些热量并转化为蒸气,从而带走大量的热能。由于水蒸气的潜热性,VC均热板的热蒸汽会由高压区扩散到低压区(冷凝端),当蒸汽接触温度较低的内壁时会迅速凝结为液体并释放热能。最后,这些液体会利用毛细作用流回蒸发端,最终形成一个水气并存的双相循环系统。

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热管的散热原理

热管和VC均热板的差异主要表现在内部的传导方式方式上。热管受制于“条状”形态,热量(热蒸汽)只能在左右两个方向上进行线性传导。此外,在热管和发热源(芯片)之间往往还需嵌入一层散热基板,后者的材质、面积和填充物也会影响一定的导热效率。

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VC均热板的工作原理

反观VC均热板,得益于其“片状”的形态,热量可以向多个水平方向传导,冷凝的效率更高,而且它与热源以及散热介质的接触面积更大,能够使表面温度更加均匀。由于VC均热板和能与发热源直接接触无需基板,还可进一步降低热阻。

总之,更大面积的VC均热板可以更好地减少热点,实现芯片下的等温性,较之热管可以做得更薄,在水平方向上的散热性能堪称完美。因此,这种导热单元更加符合目前笔记本和智能手机轻薄化、空间利用最大化的发展趋势。

VC与热管的混合应用

相对于热管而言,VC均热板的成本更高,所以它很难在笔记本领域迅速普及,但在高端智能手机身上却已经有了燎原的趋势。为了进一步提升散热效率,无论是手机还是PC领域还出现了热管和VC均热板混搭的案例。

华硕ROG2 Phone算是采用热管和VC混搭的手机代表,这款手机由热管、VC均热板、石墨散热膜和铜箔散热片构成,散热模块设计非常豪华。

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在PC领域,热管和VC混搭常见于CPU散热器,很多散热器与CPU接触的部分就是VC均热板,而且它们还实现了均热板与热管的无缝结合,冷凝液和热蒸汽可以在这两种导热单元之间循环,从最大限度挖掘出了蒸汽液体蒸汽的高效导热特性。

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