消费电子散热漫谈（其五）：开盖到底是怎么一回事

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在第一期，我们聊了一下电子产品散热的基本概念，简要回顾来说，目前各种各样的散热手段原理上都是一样的：将元器件产生的热量尽可能快速的散播到散热鳍片中，然后通过各种方法将散热鳍片中的热量给带走。在这一过程中，各个部位之间的导热效率成为了制约散热系统整体散热能理的关键。

大家都知道，在主板上安装好CPU之后，需要涂抹一点特殊的东西才能扣上散热器（当然，顺序也可以反过来），涂抹上去的这种物质一般都是硅脂（Thermal Paste），我们将这样的热传导介质统称为TIM（Thermal Interface Material）。由于制造工艺和成本的原因，CPU表面与散热器底座之间的接触不可能是100%完美无缝隙的，两者之间存在的空气会大幅度降低散热器的工作效率。

为了解决这个问题，硅脂作为一种流动性较好，导热性能不错的填充介质被引入到散热系统里。有了硅脂的加入，CPU表面与散热器底座之间的导热问题得到了一定程度的缓解。既然CPU和散热器底座之间存在着接触问题，那么CPU里面又是怎样呢？
首先要说明的是，虽然我们手头上能够把玩到的CPU有着一定的厚度，实际上CPU本体真的是一块名副其实的芯片，上面印刷着品牌LOGO与型号参数的“盖子”是CPU的IHS（Integrated Heat Spreader），它最主要的作用是将小小的芯片区域所产生的热量尽可能的均匀的散布到整个顶盖上面，以利于散热器将热量转移。

现代CPU的集成度已经非常可观，几十、一百多平方毫米的面积里，塞进去了数亿乃至十多亿晶体管，而这些晶体管以每秒几千亿的频率进行工作，这枚小小芯片所能产生的热量是惊人的。为了应对庞大的发热量，IHS和芯片之间所使用的TIM一般为Solder（钎焊），我们可以了解一下散热系统出现的常见材料的热传导率（Thermal Conductivity）：

铜：385 W/mK

铝：205 W/mK

高品质硅脂： 8.5 W/mK

钎焊： 40 ~ 65 W/mK

液态金属： 80 ~ 150 W/mK

CPU内部选择使用钎焊是基于成本与性能的综合考虑，硅脂的导热率比较差，但胜在便宜，而液态金属的上限最高，不过不适合大规模生产使用，因为液态金属对于装配工艺有着很高的要求。在CPU制程还是两位数的时期，钎焊是Intel与AMD的首选。

在2008年Nehalem架构的Intel Core系列CPU上市之后，Intel开始了架构与制程的双重升级之路，不仅让CPU性能大幅度提升，更是让发热与功耗得到了更好的控制。钎焊虽然在性能与成本可以取得一个比较不错的平衡，但是Intel每年的芯片出货量是一个非常大的数字，根据Intel自己的说法，在大规模生产过程中，钎焊与核心要保持紧密贴合对于工艺的要求比较高，良品率不易控制。为了进一步优化自己的生产流程与降低成本，他们开始了将CPU内部TIM替换成硅脂的研究。
得益于制程优势与睿频技术，Intel的CPU产品可以在低负载时保持低功耗，将一部分核心休眠，而在高负载时又可以将主频频率拉高，获得更强劲的性能，在经过了一系列的测试之后，Intel于2011年发布的采用22nm制程制造的Ivy Bridge架构CPU，成为了Intel首批内部使用硅脂的CPU。最新的CPU带来了更好的发热表现与更强的性能，对于普通用户来说，CPU里面是装的钎焊还是硅脂，没有任何区别，但是对于追求极限的那群超频玩家来说，这可就要了他们的命了。

出厂默认状态下的Intel Core i7-3770K，稍微加压超频后的温度就能超过100℃，由于硅脂的导热系数比起钎焊弱了一个数量级，在极限负载下的芯片，短时间内产生的热量根本无法及时通过IHS传递到散热器上，不管你用的是什么级别的风冷、水冷，在源头上就被卡住了脖子，整体散热表现不可能好。

为了应对这一变化，动手能力超强的极客们立马就拿出了对策：你不是换了硅脂吗，我自己换回来不就行了？

于是各路开盖的手法层出不穷，有用刀片划拉的，也有专门开发的开盖工具。

在完成了开盖之后，这些极客们一般换将原厂的硅脂擦出干净，然后涂上高性能的液金，更换完毕之后的CPU温度表现立马就恢复了正常，得益于制程的进步和液金更强的导热率，温度甚至比以前更好了。但这毕竟是少数群体的个人行为，Intel看到市场对这一行为没有很大的反应，于是就一直延续了下来。

到了最近的7代与8代Intel处理器，将7700K与8700K开盖更是普遍的行为，简要的开盖流程可以概括为以下几步：

将IHS与芯片底座分离

清除原厂硅脂

涂抹液态金属

将IHS装回去

最后一步可以选择不装回原装IHS，让CPU以“裸奔”的姿态进行工作，当然这风险就非常的大了。

CPU的顶盖IHS与底座一般使用胶水粘合，在早期的开盖尝试中，极客们直接使用剃须刀来分离IHS，不过实在是太危险了，很容易伤到电路元器件，所以出现了专门的开盖工具。很多人认为只要将原厂硅脂换成液金就大功告成，其实并不全是这样，IHS与芯片底座的粘合剂同样在很大程度上影响着散热的效率。

在移除了硅脂和粘合剂之后，CPU核心与IHS的接触距离被大幅减小，从另一个方面提高了整体的到热效率。

开盖最大的意义，就是将成为超频瓶颈的内部硅脂替换成性能更加剽悍的液金，让CPU的超频潜力得到充分的释放，开盖更换液金之后的CPU，在满载时的温度一般会降低15 ~ 25℃，这可以说时一个非常大的提升了。但是开盖就意味着失去保修资格，如果在涂抹液金时操作不慎，那么价值不菲的CPU也有很大几率成为钥匙扣。普通用户在日常使用过程中，不会出现CPU温度触碰到温度墙而降频的情况，就算是Intel原装风扇也可以压制住i5级别的处理器发热，至于不进行大幅超频的i7处理器，百元级别的单塔散热器就绰绰有余。
对于普通的游戏用户来说，开盖并没有太多的意义，如果追求极限静音或者是超频的朋友们，可以考虑一下把手中的CPU开盖试试看！