精进中的热量管理技术

伴随着电子产品高效能、多功应用的技术挑战之一，就是如何妥善处理内部电子组件所产生的高热问题。这是一个重要的议题，因为若产生的热量无法马上被顺利的移除，就会造成热量的累积，当设备的温度上升到超出组件可承受的安全范围时，就会出现运作不稳定的现象，甚至造成不可逆转的组件功能失常状态，也就是说，这台高精密度的设备可能会整个当掉而无法使用。

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热量管理是所有电子产品都需审慎因应的议题，但在PC及NB的设计中又更受到关注。处理器一向被视为机构内的头号热源，而英特尔的Pentium系列，就因为只重效能而忽略热量问题，因而在Pentium 4的开发上终于碰上瓶颈，该公司在2004年10月当众承认走错了方向，放弃了频率速度能达到4GHz以上，但耗电量高达100W – 200W的Prescott。当然，更新一代预定频率超过5GHz的Tejas和超过6GHz的Nehalem，也就无疾而终了。

后来的双核心、四核心等处理器系列，成功地将PC处理器的功耗降低到可接受的范围，不过，处理器的效能仍会持续再向上提升，多核心策略或许只是降低功耗的暂时性策略。PC的热量问题也还没被完全解决，除了主处理器外，其他还有多种组件也被视为是必须「关注」的热源，包括绘图处理器、DDR/DDR2 SDRAM／FB-DIMM内存、硬盘和电源供应器等，它们所产生的高热有时更甚于主处理器。

降低系统温度有两大途径，一是以电源管理的角度来降低组件功耗的产生；一是透过散热系统来将热量移到机构之外。这两项途径都已发展成极专业的技术领域，以电源管理来说，就可以分为组件与系统的不同层次，并分别针对动态功耗（Dynamic Power）及静态功耗（Static Power）的特性来进行更具智能性的设计。

在散热系统的规划上，也可分为被动散热与主动散热两种方式，前者是以传导或自然对流的方式来将组件所产生的热量带出；后者则是指风扇的强制对流方式。这两种方式的技术都在不断地演进当中，以被动式来说，主要是采用散热片（heat sink）、?片（fin）和热导管（heat pipe）等，其中散热片使用更高热传导系数的铝、铜等材料，以及特殊架构来提升传输效益，而利用液、气相变化的热导管，更能达到比铝、铜高近五十倍的传导效益。

风扇的技术也在升级中，在传输控制的接脚方面，已从二线、三线，进步到同时具有转速感测及PWM输入的四线式控制风扇。在控制技术上，新一代的SST总线技术也赋与散热系统更高的智能管控能力，也就是能将所有欲管理的热源及风扇皆链接到散热系统的主控端，进而能视系统的需求针对个别风扇下达不同的转速指令，进而得到最佳的散热效益，同时还能降低风扇产生的噪音状况。

就像网络与黑客的相依相生，我们不能只要效能而不管热量的问题。电子产品对效能与功能的需求一日没有止境，电源管理与热量管理都仍会是需要同步精进的技术。

（作者为电子技术专业自由作家，联络方式：ou.owen@gmail.com ）

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