精進中的熱量管理技術(shù)

伴隨著電子產(chǎn)品高效能、多功應(yīng)用的技術(shù)挑戰(zhàn)之一，就是如何妥善處理內(nèi)部電子組件所產(chǎn)生的高熱問題。這是一個重要的議題，因為若產(chǎn)生的熱量無法馬上被順利的移除，就會造成熱量的累積，當設(shè)備的溫度上升到超出組件可承受的安全范圍時，就會出現(xiàn)運作不穩(wěn)定的現(xiàn)象，甚至造成不可逆轉(zhuǎn)的組件功能失常狀態(tài)，也就是說，這臺高精密度的設(shè)備可能會整個當?shù)舳鵁o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(yīng)的議題，但在PC及NB的設(shè)計中又更受到關(guān)注。處理器一向被視為機構(gòu)內(nèi)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題，因而在Pentium 4的開發(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(yù)定頻率超過5GHz的Tejas和超過6GHz的Nehalem，也就無疾而終了。

后來的雙核心、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，處理器的效能仍會持續(xù)再向上提升，多核心策略或許只是降低功耗的暫時性策略。PC的熱量問題也還沒被完全解決，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(nèi)存、硬盤和電源供應(yīng)器等，它們所產(chǎn)生的高熱有時更甚于主處理器。

降低系統(tǒng)溫度有兩大途徑，一是以電源管理的角度來降低組件功耗的產(chǎn)生；一是透過散熱系統(tǒng)來將熱量移到機構(gòu)之外。這兩項途徑都已發(fā)展成極專業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域，以電源管理來說，就可以分為組件與系統(tǒng)的不同層次，并分別針對動態(tài)功耗（Dynamic Power）及靜態(tài)功耗（Static Power）的特性來進行更具智能性的設(shè)計。

在散熱系統(tǒng)的規(guī)劃上，也可分為被動散熱與主動散熱兩種方式，前者是以傳導(dǎo)或自然對流的方式來將組件所產(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)都在不斷地演進當中，以被動式來說，主要是采用散熱片（heat sink）、?片（fin）和熱導(dǎo)管（heat pipe）等，其中散熱片使用更高熱傳導(dǎo)系數(shù)的鋁、銅等材料，以及特殊架構(gòu)來提升傳輸效益，而利用液、氣相變化的熱導(dǎo)管，更能達到比鋁、銅高近五十倍的傳導(dǎo)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、三線，進步到同時具有轉(zhuǎn)速感測及PWM輸入的四線式控制風(fēng)扇。在控制技術(shù)上，新一代的SST總線技術(shù)也賦與散熱系統(tǒng)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(tǒng)的主控端，進而能視系統(tǒng)的需求針對個別風(fēng)扇下達不同的轉(zhuǎn)速指令，進而得到最佳的散熱效益，同時還能降低風(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題。電子產(chǎn)品對效能與功能的需求一日沒有止境，電源管理與熱量管理都仍會是需要同步精進的技術(shù)。

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

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