液体金属散热改造实验报告

实验过程

做好充足的准备后，我们就可以开始动手了。在本文中使用的是一台某品牌笔记本电脑，先看看它的配置情况：

此台机器的CPU性能不错，但同时意味着较高的TDP和发热量，用来进行此次实验再合适不过了。Furmark有温度曲线的显示功能，能显示显卡的温度，这个温度曲线给我们带来了很大的帮助。而“鲁大师”则用于温度监控。

1. 测试开机温度

在进行散热改造之前，测试此笔记本电脑在桌面待机状态的温度为72摄氏度(CPU核心温度)，其中显卡的温度为65℃。

2. 测试极限温度

GPU高温度=120℃，Furmark果然很恐怖，游戏里应该达不到这样的温度(图1)。

图1

在极限测试的过程中发现，风扇的转速早已经达到大值，但温度还在持续上升，GPU温度到120℃时，会突然出现一个波谷，在三秒钟内跌到95℃，然后重新上升到120℃的水平，会再次出现波谷，如此往复。按照笔者的经验，这个时间间隙，和用此台笔记本电脑玩《魔兽世界》时跳帧的间隙极其接近！其实对于这样的结果，笔者早有预料。温度曲线为什么会出现这样的波动呢？

众所周知，散热，就是把热量带出发热源所在的内部环境，稳定的散热系统，会在一个相对较低的温度下保持动态平衡。所谓的散热系统动态平衡，简单来说就是发热功率=散热功率（定义为Pf=Ps）。当发热功率增加时，散热系统会通过提高风扇转速之类的方式提高散热功率，以再次达到动态平衡。当散热系统的功率已经提升到极限还不足以维持动态平衡时，这个平衡就会被打破(Pf>Ps)，发热源的温度就会持续的上升，内外环境的高温差会提高热交换的速率（相当于提高了Ps），这有可能会让散热系统在高温下再次到达动态平衡的状态。但是，在效率降低的散热系统中，高温差环境下的热交换功率往往还是达不到发热功率（Pf>Ps）。我们的笔记本电脑的CPU/GPU温度就会持续上升，按照这个理论，CPU/GPU就会烧掉。

但这样的事情鲜有发生。笔记本电脑及其硬件设计师早就考虑到了这个问题，芯片在达到一个温度阀值时，会自动降频以降低发热(Pf)。芯片降频就会导致性能下降，因为同一块CPUGPU的性能和频率是成正比关系的。这就是本次实验温度会突然下降20度的原因，也是为什么这台笔记本电脑在玩游戏时，会出现跳帧、卡住的原因。

温度降低了，芯片的频率又会提升到原来的频率，结果就是温度再次升高导致芯片再次降频，如此往复。可以想象，我们用笔记本电脑玩游戏时，如果散热不佳，CPU和GPU就频繁降频，自然就会出现游戏停顿与跳帧的情况。