图1:此次设计的散热装置
实际上,NEC在2002年3月上市的笔记本电脑中就已经采用了2个散热风扇。但是,此次为了实现比以前产品薄20%的超薄型设计,就不得不对散热装置进行重新调整。日前记者就设计过程中所经历的艰辛采访了该公司的有关设计人员。
由“双散热风扇”变成了“双散热片”
“如果能够采用2个散热风扇,散热性能就能够得到充分发挥。但是,由于机身的超薄型设计,无法确保风扇的安装空间”(NEC CustomTechnica公司笔记本电脑业务部产品开发部的大久博充)。据大久介绍说,该公司以前采用2个散热风扇的笔记本电脑是在软驱的上面以层叠的方式安装了硬盘。但此次为了实现机身的超薄型设计,就不再重叠硬盘,而必须将其向下移动,从而减小机身的厚度。
为了将硬盘向下移动,就必须在机身内确保所需的安装面积。由此牺牲的是此前使用2个风扇中的一个风扇所占用的空间。“这样一来,就必须从头开始进行散热设计”(大久)。另外大久受到的另一压力是开发时间短。此次的笔记本电脑的开发时间约为半年。而该公司以前的产品通常都在10个月~1年左右。在需要不断地推出新产品的笔记本电脑领域,留给设计人员的时间正在逐年减少。
因此大久就急急忙忙地与某著名散热管制造商开始了谈判。希望以此弥补省略掉的一个散热风扇的散热性能。同时散热模块的封装面积又必须控制在原有产品的一半左右。苦思暝想的结果,最后设计出的是采用一个风扇外加两个散热片的散热模块(图1)。采用具有2个散热片的散热管对于该公司来说还是第一次。通过使用2倍于以前的散热片,就能够将微处理器产生的热量传导至2倍的表面积上。所传导的热量利用散热风扇由电脑背面的2个位置释放出去(图2)。微处理器的受热部分是由铝质散热管和热传导树脂组成的。将其所受的热量由纯铜质的散热管传导给散热风扇。
必须采取不同以往的散热措施的不仅仅是微处理器。此次的笔记本电脑还对来自于内置有图形处理电路的核心逻辑LSI的发热采取了散热措施。传导到键盘后面的受热部位的热量利用铝合金材质的散热面板进行吸收并释放掉(图3)。
“还仔细研究了水冷式个人电脑”
据大久表示,此次设计的散热装置具有支持发热量最大达40W的微处理器的散热能力。该公司此次采用的工作频率2GHz的Mobile Pentium4所产生的热量为35W,因此完全能够满足散热要求。但是,今后的情况却并不乐观。因为“有人认为今后2、3年内微处理器的发热量将达到50W。这样一来,此次设计的气冷装置就将无法满足散热要求”(大久)。即使在性能保持目前状态而实现了低耗电的微处理器开发成功,如果机身的超薄型设计今后进一步提高的话,机身内的热量密度也将更高。这一点也是令大久费心的一件事。
另外,用户还对该公司提出了更多的静音设计要求。在实现静音设计方面,普遍认为问题就在于散热风扇所产生的噪音。因此其他个人电脑制造商已经开始采用水冷式散热设计。“我仔细看了日立制作所生产的水冷式个人电脑,声音静得确实令人吃惊”(大久)。此次NEC上市的产品所产生的噪音标准为35dB(A)。而日立制作所的水冷式个人电脑则宣称在30dB(A)以下。今后,由于还必须在静音设计方面采取措施,因此据称NEC目前正在研究和开发包括水冷方式在内的新一代散热技术。
用户要求笔记本电脑达到与台式机相同的性能
在各制造商的设计人员为Mobile Pentium4的散热措施大伤脑筋之时,美国英特尔并没有对这种情况置之不理。该公司计划在2003年上半年将提供低耗电的x86架构微处理器(开发代号:Banias)。据该公司发表的资料显示,产品设计人员设想的所需耗电量最高标准为25W。以此来计算,与Mobile Pentium4相比,低10W左右。
用户最关心的是处理性能,但据英特尔的资料称,Banias已经被设想主要用于移动产品(图4)。在满足某种程度的性能基础上,极有可能优先考虑的是低耗电。因此,那么希望赋于笔记本电脑与台式个人电脑相同性能的、即“台式笔记本电脑”制造商是否会采用这种产品尚不明确。
个人电脑设计人员均认为,如果用户是在桌面上使用台式个人电脑的话,就不需要在散热设计上如此烦恼了。但从另一个角度讲,由于必须赋于笔记本电脑与台式机相同的性能,因此就必须改进散热技术。
NEC解决方案公司客户端及服务器销售推进本部主任坪田俊介表示:“此款笔记本电脑自发表以来,不断接到新订单。也许是因为24万4000日元(约合人民币1万5250元)的价格设置比较合理。但也许是因为台式笔记本电脑的需求仍然较高”。对于散热设计人员来说,绞尽脑汗的日子恐怕还得持续相当长的一段时间。
图2:由2个位置散热
图3:可将热量扩散到更大范围
图4:Banias主要面向移动产品