显卡散热系统

谨行 《电脑爱好者》2019年第1期 2019-05-10 14:04专题 标签:显卡 散热系统

作为复杂程度已经高于处理器的芯片,GPU及其栖身的显卡在发热量上也常常会超过处理器,因此散热能力同样非常重要,也常常成为机箱内非常重要的噪声来源。在噪声控制方面,显卡散热系统在一定程度上可以借鉴处理器散热系统,如大直径风扇和转速控制、优化散热片等,但也有不同于处理器散热系统的特殊功能,例如三风扇设计、启停设计、外壳风路设计等。

由于显卡自身的限制,其上很难使用120mm和更大直径的风扇,根据显卡的实际形态,提升散热风量的最佳方式就是利用其体型,配置多风扇了。目前中端显卡的主流配置已经是双风扇,三风扇设计也屡见不鲜,相对于提升单风扇的转速,多风扇可以在较低的转速下提供同等散热风量,且散热气流分布更均匀,能同时为GPU、高频显存、供电系统等显卡高热区域散热。

对显卡来说,尽量安排更多风扇,同时又要消除同一平面内的多风扇产生的气流紊乱、风扇共振是独特的需求。针对这些需求,很多显卡采用散热器长度超过PCB板的设计以容纳更多的大直径风扇,并且采用对转或不对称风扇来避免共振、优化气流,或者对某些区域进行重点冷却(图8)。

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采用不对称风扇设计的显卡,小直径风扇的转速控制方案也与另外两个风扇不同

新一代显卡风扇大都拥有转速控制模式,在不启动游戏等3D应用的时候,因为GPU和显存以低负载方式运行,产生的热量极低,风扇可以用极低转速运转,甚至可以直接停转,仅靠被动散热就可以保证2D状态甚至简单3D图形处理时的显卡散热。

此外显卡拥有比较宽阔的表面,也可以设计更有效的散热风路,例如用半封闭外壳,让散热气流吹向最需要的部分,并且从选定的方向排出。在与机箱内整体气流方向配合良好时,这种设计可以让热空气快速离开显卡表面,明显提升散热效率,为显卡制造更好的运行环境。

还有一些“极端”的显卡甚至会使用封闭式风路外壳,让热空气从显卡的接口面板方向排出机箱(图9),避免热空气加热机箱内的其他配件,在前几代显卡中曾广泛使用这种设计。然而这种设计通常采用涡轮风扇,虽然效率较高,但转速较快,因此会产生明显噪声,且成本较高,所以现在已经不再是主流的显卡设计。但在一些特殊应用环境,如内部散热环境不佳的小型机箱中,封闭外壳+向外排气的显卡散热设计还是一种不错的选择。

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如果对性能要求不高的话,在选择入门级显卡的时候还可以考虑被动散热的产品,例如技嘉和EVGA的GT 1030显卡(图10,图11)。它们的性能略高于AMD Ryzen APU的内置显卡,更远高于英特尔核芯显卡,可满足主流网游和休闲单机游戏的需求,但无风扇设计使其运行时完全无噪声,此外两款产品都采用半高设计,也让它们能更好地用在小型机箱中。

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显卡同样可以采用水冷方案,但水冷部分必须根据显卡设计进行适配设计(图12),因此只有比较流行的显卡才有相应的水冷套装出售,且因为产销量有限,价格通常比较昂贵。

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