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PTM7958导热相变片压7745HX卫星模组,泵出隐患和温度异常分析

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前情提要:

在我测完TC5960后,就得决定下一个“受害者”了,正好发现有粉丝问石墨烯用在笔记本上是否靠谱的事情。那正好,石墨烯液金复合片“咕咕”了,那就试试看单石墨烯效果咋样了。

最没有波折的就是用啥石墨烯。

虽然我测过好几款基于石墨的导热材料,但性能最强且追上了顶级硅脂和相变片的,暂时只有鑫谷出的那款。

安装的事情,其实有点折腾的。

  1. 第一坑 边胶问题:

因为如下图所示,鑫谷石墨烯是给上台式机CPU设计的,所以只有最边角上有一层边胶。


   图片
 

矛盾的点来了,在笔记本上,由于下压力不足,为了防止有导电能力的石墨烯别和液金一样乱跑,造成短路问题,最好得有边胶辅助固定,这样就让面积看着“富余”的石墨烯片,真的适合安装到笔记本核心的位置其实不多,中间的一块在这种应用中最好是不用的。

在此种限制条件下,我整了第一次安装,效果如图。

特点:CPU上的IOD,CCD,以及显卡上都安装了石墨烯


   图片
 


   图片
 

既然是第一次,大家肯定知道,有点不太成功,不太成功的数据我没记录,主要是CPU烤机性能变差了太多了,烤机功率只有60W,最重要的,分分钟撞100°的温度墙。这效果甚至比原装高压8个月之后的满是空洞的相变材料还烂。这就遇到了我石墨烯上笔记本的第二大坑

  1. 第二坑 芯片高度问题

甚至这问题还有2个维度

首先是CPU本身由于chiplet设计造成的芯片高度差。

我去查了下,B站也有老哥遇到了此问题。


   图片
 

而且这芯片有个不合理点:发热高的CCD高度是低的,发热低的IOD反而更高。

常见的纯平铜底(VC也一样)面对此问题,就会有发热低但高度更高的IOD那侧由于承受压力更大,导热材料能被压的更薄,热阻低散热效果好。但发热大户CCD反而由于高度低一点,导热材料厚一点,热阻更高,散热效果反而弱一些的问题。

示意图如下:


   图片
 

第二个维度的芯片高度问题其实是CPU和GPU芯片的高度有差异的问题,这个问题影响有,但小很多。散热器厂面对此问题也很多年了,处理经验丰富。

不过石墨烯导热片即使压缩充分,厚度也远比硅脂厚,增加了解决此问题的复杂程度。原来比较平的接触面,一块芯片上用了石墨烯导热片,可能让另外的一块的接触面有所倾斜。

加上第一维度的CPU本身的die都不是平面,倾斜问题更加麻烦。

在大概想明白后,我调整了下,进行了第二次安装:

特点就是IOD上的石墨烯片我拆下来,换成涂抹TC5960硅脂。CCD上仍然不变。至于显卡那边,还是用石墨烯片的。


   图片
 

我下面的测试结果就是在第二次安装后完成的。

首先展示下CPU的测试结果:

效果很有点差啊,温度秒破百撞墙。


   图片
 

功耗也达不到设置的86W了


   图片
 

总的来说,在CPU上表现特别烂,比原装的满是洞的相变材料只强了一丢丢。

用Python脚本分析了数据后汇总如下:


   图片
 

看温升可能有一定迷惑性,虽然它和已经泵出的TC5960温升差不多,但5960勉强86W满功耗,石墨烯这边只有80W。

至于核心间最大温差,则更加清楚的表明其材料并没有很服帖,应该有空气,造成各个核心的热阻其实已经有了差别。

石墨烯用在CPU上效果这么差,用在显卡上面呢?

其实竟然还行。

上篇专栏里我忘记展示TC5960硅脂在GPU上面的效果了,这次一并放上来。


   图片
 

温升来看比原装用了8个月的相变片强一些,但比不过TC5960。由于显卡不吃导热材料,说明在笔记本的实用压力下,石墨烯的低热阻条件其实是没法满足的。

不过亮点是热点和平均温度差比较低,石墨烯片优秀的面内均热效果还是体现了的。

总的来说,石墨烯直接用在现有模具的笔记本上,在CPU上差完全不能用,在显卡上也只能接近性能中上的硅脂。它需要压力的特性,绝大多数笔记本散热模组都不太能满足。所以说现在的高性能石墨烯导热片就能直接替换硅脂是明显不对的。

但这并不意味着此种材料未来也不太行。这材料本身也在调整进步中,除去材料本身的进一步提高导热率和面内均热能力外,其特别需要压力的特性也在一步步优化中,比如我之前提到的液金+石墨烯的组合。


“一个导热材料的命运啊,不仅要靠材料本身的奋斗,也得考虑到历史的行程”。这个角度来看,随着芯片的热密度一步步提升,对于导热界面材料的要求越来越高,原来方案的性能不足还有抗泵出能力的短板被放大的厉害,市场上确实需要一种这样的材料解决这两方面的问题,而石墨烯导热片在此有一定的优势,所以前景还是有的,就看迭代速度了。

除此以外,我提到的阻止把石墨烯高效用在笔记本上的两个坑,如果是新模具一开始就准备为石墨烯导热片而打造的话,应该能在很大程度上解决,所以就看有没有笔记本厂为此让散热模组配合的做些修改吧,散热一直都是个系统工程,各个组件协力配合才能取得最好效果。



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