為何120水冷壓不住100w的cpu，卻輕鬆應對700w顯卡？
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https://www.bilibili.com/video/av521084702014年4月29日，世界第二大顯卡廠商AMD宣布了當前世界上最快的雙芯顯卡R9 295X2，這款顯卡是顯卡歷史上第一次公版採用水冷散熱的顯卡。R9 295X2是AMD從HD7990後又一次的傑作，它採用了兩顆完整的夏威夷核心，默認核心頻率比R9 290X還高，性能提升到新的台階。
這時候可能有的人會注意到了，這張顯卡居然只用了120mm的水冷排。很多玩超頻的朋友應該會知道，一個120的水冷排壓住四核的i7超頻都困難，甚至還需要240的冷排才行。而顯卡的功耗大了很多，為何120的冷排也夠？這是科學還是魔法？
只看到了功耗，忽略了熱密度
比如7700k的核心面積為122mm2，其中包括了巨大的核心顯卡，在除去核心顯卡的CPU面積大約是76mm2，超頻至5G，功耗大概120w，此時的熱密度為1.6w/mm2。
295x2的TDP是500W
這裡專門說一下，顯卡的TDP指的是整張顯卡的輸入功率，並不是只有核心。以我測過的顯卡為例：
Vega56的TDP是210w，輸入200w。
2060的TDP是160w，輸入163w。
570的TDP是150w，我用刷570 BIOS的470D測得的功耗是166w
不過很多人都是直接測量整機功率，再加上有些人喜歡四捨五入一下，於是就有了295x2功耗有700w這個說法了。實際上整張顯卡也就500w左右，算上供電損耗和顯存這些使用風冷的部分，真正水冷的核心部分也就400w左右。
那麼現在我們來算一下熱密度，295X2使用了兩片Hawaii核心，面積為438mm2，總共876mm2，功耗400w，熱密度為0.46w/mm2。
這樣算下來CPU的熱密度達到了顯卡的3.5倍。
為了能夠讓大家更準確地知道熱密度在溫度上的表現，這裡需要介紹一下傳熱的數學模型也就是傅里葉定律。
因為晶元和散熱器的表面是凹凸不平的，並不是完全接觸，所以需要使用一些填充物質讓其接觸更加均勻。比如硅脂和金屬。
常用的填充物導熱係數如下：
液態金屬導熱率：120w/(m*K)，50元/g
金屬粉末硅脂：6-9w/(m*k)，5-20元/g
純硅脂：3w/（m*k），0.16元/g
通過實際測量，這部分填充物的厚度大約0.05mm。
顯卡自帶的硅脂一般都是比較差的，就按導熱率3 w/(m*k)。Intel號稱使用了全新的高級硅脂，雖然這玩意啥樣我們都懂，但是還是得給一點面子，導熱率就按照4w/(m*k)來計算吧。
帶入剛剛提到的「傅里葉定律」便能求出硅脂造成的溫差。i7 7700K是27攝氏度，如果換成液態金屬這部分溫差也就僅僅1攝氏度了。這也是為什麼開蓋換了液態金屬之後，溫度差不多都可以降低二十度以上的原因。而大核心的295X2這部分的溫差僅僅8攝氏度。
像CPU頂蓋這種下面與核心接觸面積小，上面與散熱器接觸面積大的情況，使用人工計算是不行的，於是我利用了有限元分析軟體進行模擬。之前我以為CPU頂蓋的影響不大，最多兩三度，在結果模擬之後才發現我完全低估了它，中心部分的溫差可以達到8.5度，四周溫度稍微低一些，但是也有五度，平均溫度差不多有八度了。
頂蓋到散熱器之間的硅脂就算是比較差的，導熱係數僅僅3，這部分溫差是也才2.2℃。就算換了好一點的硅脂，就算導熱係數可以達到9的，這部分溫差為0.8℃，相比於劣質硅脂實際上也沒有提升多大。所以對於CPU頂蓋到散熱器之間的硅脂，買一些性價比高的就行，比如十幾二十塊一管含有金屬粉末的硅脂，那種好幾十一克所謂導熱係數10以上的「頂級硅脂」或者液態金屬就沒必要了。
綜合算一下溫差，CPU的硅脂和頂蓋加起來差不多有36℃。而顯卡僅僅8℃。
在夏天時，環境30攝氏度，也就是你熱到穿弔帶短裙的時候。就算你用最好的散熱器，因為這部分硅脂和頂蓋的作用，CPU溫度也是66度以上。
只要是散熱器，其目的都是進行熱交換，也就是把電腦的發熱轉移到周圍的空氣上。295x2的風口60度，環境30度，可以說散熱器把空氣加熱了30攝氏度，這部分空氣吸收的熱量就是顯卡的發熱。相同的風量用於cpu冷卻也就只需要把空氣加熱9度而已。雖然顯卡功率更大，加熱的空氣溫度更高，都是這部分還是比CPU因為熱密度產生的溫差更小。這也是為什麼很多人感覺顯卡的水冷很燙，但是核心溫度不高。CPU的水冷並不熱，但是核心溫度很高的原因。
人吶就不知道，自己不可以預料，一個散熱器是否夠用當然要看發熱功率，但是也要考慮熱密度的存在。我也絕對沒想到一個壓得住顯卡的散熱器，怎麼連一個100W的CPU都壓不住呢？於是我念了三句話：
一個就是確定了分路的散熱體系，將CPU與顯卡的水路分開。
第二個CPU頂蓋到散熱器的那部分硅脂，沒必要買太好的
第三個就是三個代表
1．釺焊CPU，AMD或者intel 第九代，代表了最簡單的辦法。
2.使用開蓋保護器，將散熱器直觸核心，代表了極客的追求。
3．開蓋換液態金屬，代表了大多數人無奈的選擇。
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很慚愧以上就是我對傳熱學的一點膚淺的理解，謝謝大家。
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