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VGA产品的散热技术、散热管理等的设计,其重要性正与日俱增。有越来越多的显示卡在设计时必须要考虑到热的问题,但同样的应用设计在过去却没有问题,或是使用简单的追加设计就能解决,如今却无法用相同的作法来打发。
另外,从今而后的散热设计也越来越艰困,过去的散热设计主要在于保护性,保护产品在运作时不致发生过热,或在过热之前加以因应,而今这只是散热设计的最初步,现在则有更多的取向、因素必须去满足。
今日我们要讨论显示卡散热设计:
1.显示卡散热模块的设计必须顾及系统的使用环境、使用条件、系统所允许的操作温度(operation temperature)、亮丽的外观等,故显示卡散热模块的设计工作是需要产品设计师(designer)、热传分析师(thermal engineer)及可靠度工程师(CR engineer)等工作人员密切配合来完成的,含括产品设计、流场分析以及系统可靠度测试等诸多学问。例如一片新的显示卡散热器的开发,首先由可靠度工程师订定使用环境的需求条件,产品设计师考虑环境限制来设计产品,热传分析师进行产品的散热分析,最后再回到可靠度工程师来进行验证的工作,以确保显示卡的散热设计符合需求
2.显示卡散热模块设计,所面临的问题我们大约可以区分如下:
A.空间的限制:显示卡散热模块的空间被限制在2 Slot以内。
B.热密度问题:制程再更缩密后,裸晶的发热位置将更缩小、集中,如此芯片封装的散热技术就更重要。
C.成本问题:显卡更新换代很快,各品牌显卡间的价格战愈演愈烈,在保证显卡散热OK的情况下合理控制成本,才能为玩家们提供最具性价比的显卡,这也是我们不得不认真考虑的问题。
现在我们以近期最热门的G92(8800GT)的散热设计来谈一下我们如何完成一款新的显卡的散热设计:
在设计的初期,我们手上会有一些官方提供的G92的数据,从而得知其TDP以及版型和组件位置的相关数据。我们会同时设计好几款散热器,以满足业务的不同需求,同时在其中一个设计不能满足要求时可以尽快拿出备用方案。设计方案完成后,我们会使用一些模拟软件进行模拟分析,以评估此设计是否可以满足散热需求。
在nVidia完成G92的公版的时候,我们很快就拿到几片公版,并进行测试。为了保证产品的高可靠度,我们的测试要求是在温度53℃,湿度45%的环境中进行烧机,GPU芯片不能高于100℃,非常严苛。G92在使用公版散热器时开始测试不久,温度就升到了100℃,然后GPU进行自动降频,pixel shader的帧数也由开始的六七百fps降到三四百fps。在更新BIOS之后,G92在温度升到100℃时不再降频,但是GPU的温度却一直升到109℃。
由此可见,该公版散热器并不能在我们的测试环境中将G92控制在合理的温度范围之内。
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