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  • 拼 命 加 载 中 ...   导热硅脂作为我们最常用的导热介质,其重要性不言而喻了,要降低其热阻,一方面取决于产品本身的性能,测试结果表明产品间的差异性还是很大的,另一方面取决于对产品的使用。本文将针对市面上的硅脂作一个全面测试,让用户对硅脂有更深入的了解,并合理使用。


    十六款硅脂同台较量

    ◆ 传热表面并不平整

      以现在的技术来看,机械加工是不可能做出理想化的绝对的平整表面,即便是镜面,也有很多细小的坑凹,只是肉眼不太容易发现罢了,除了表面上存在坑凹外,还会有很多细小杂质,如灰尘什么的。这些问题同样存在于电脑中各种看似平整的芯片表面,以及为高温芯片散热的散热器表面。

      看几张照片,均为我们自己拍摄的实物照片:

     以光亮平整著称的思民CPNS9700LED散热器的底座表面

     使用拉丝处理过的显卡散热器底座表面

     英特尔Core 2 Duo金属表面,注意那些平时看不到的划痕

     nVidia 8400GS显示核心的表面,大量杂质,激光打标造成字是凸出的

      无论是CPU还是GPU,还有和它们接触的散热器表面,远远不是我们想象中那么平、那么光滑、那么纯洁。当散热器表面和芯片表面接触时,它们之间是凹凸不平的,存在很多沟壑或空隙,其中都是空气。空气的导热能力很差,因此必须用其它物质来降低热阻,否则散热器的性能会大打折扣,甚至无法发挥作用。

     显卡散热器上的硅脂分布厚薄不均,可见表面是很不平整的

      作为解决办法,导热介质就应运而生了,它的作用就是填充两个接触表面之间大大小小的空隙,增大发热源与散热片的接触面积。导热硅脂是我们最常见的导热介质。

      导热硅脂作为散热器与CPU/GPU这些芯片的中间层,CPU/GPU的热量必须通过它才能传导到散热器上,因此硅脂的优劣对着整个散热系统有着非常重要的影响。但是大多数人对散热器有着孜孜不倦的追求,对导热硅脂却一直比较忽视,也缺乏足够的了解。

    ◆ 什么是导热硅脂

      在国内外导热硅脂产品的资料中,有的称之为导热膏,有的称之为散热硅脂,英文中导热硅脂的称呼也有几种方式,如Thermal Grease、Thermal Compund、Thermal Paste。为了方便,本文统一用“导热硅脂”,牵涉到产品时有时简称为“硅脂”。

      严格的说,导热硅脂只是硅脂中的一种,另外还有如绝缘硅脂、润滑硅脂、光学透明硅脂等,硅脂号称工业中的味精,在电气绝缘、润滑、脱模、防锈、防腐、防水、防震等方面有广泛应用。

      硅脂是硅油二次加工的产品,主要成份是主链含有硅原子的高分子化合物(有机硅化合物)。目前最主要的有机硅高分子是聚硅氧烷。聚硅氧烷是由许多含键的单体聚合而成的链状、环状或网状的高分子化合物,通常也称为硅酮。它的结构特点是含有一个硅、氧原子交替排列的基本骨架,每个硅原子上都连有有机基团,聚硅氧烷中的硅氧键具有高稳定性,有机基团是甲基、较长的烷基、氟代烷基、苯基、乙烯基和一些其他基团。

      常用的化妆品主要成份其实和导热硅脂的主要成份是一样的,即聚硅氧烷。

     工业中用的导热硅脂

      硅脂有着与硅油同样的特性,具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力,此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性。尤其是其热稳定性的和氧化稳定性,使得它在150℃下长期与空气接触也不易变质,在200℃时与氧氯接触时氧化作用也较慢,使用温度一般可以可达-50-150℃,对各种基材有良好的润滑性,无腐蚀作用。

      硅脂的这些特性,使得它成为导热介质最佳人选。较小的表面张力,让它能很好的扩散到芯片和散热器表面的空隙之中,热稳定性保证它在高温下能正常工作,电绝缘性保证了其它电子元器件的安全性。为了加强其导热能力,在硅脂中添加一些功能性填料,如金属氧化物,便制成了导热硅脂

      硅脂本身是白色的,在加入了不同填料后,就有可能形成其它颜色,如常见的灰色或金黄色。导热硅脂的好坏除了硅脂的品质外,更主要取决于添加填料的差异,现在所说的纳米硅脂,钻石硅脂,都是因为填料而得名。

      现在国内有些公司在销售无硅基础油的散热脂,具体情况还不太了解。

      注意硅酯和硅胶是有区别的,真正意义上的硅胶是工业上的硅胶,和导热硅脂没什么关系,比如隆胸用的材料就是硅胶。但现在经常硅胶硅脂不分,有时称的导热硅胶,是指常温下成凝固状高温下熔化的导热胶,就是很多散热器底部出厂时带的那种导热介质,有些人也把有粘性的也有一定导热能力的那种称为导热硅胶。

    ◆ 导热硅脂的性能参数

      作为一种化学物质,导热硅脂有着一些反映自身特性的相关性能参数。了解这些参数的含义,大致上可以判断一款导热硅脂产品的性能高低。

      1、导热系数(Thermal Conductivity)

      导热系数的单位为W/m·K(或W/m·℃),表示截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(K=℃+273.15)时的热传导功率。数值越大,表明该材料的热传递速度越快,导热性能越好。

      各种物质的导热系数相差很大,其根本原因在于不同的物质其导热机理存在着差异。一般而言,金属的导热系数最大,非金属和液体次之,气体的导热系数最小。导热系数小于等于0.055W/m·K的材料称为高效绝热材料,大于等于500W/m·K的料称为高效导热材料。

      比如银的导热系数为420,铜为383,铝为204,水的导热系数为0.58左右,而空气的只有0.023左右,目前主流导热硅脂的导热系数均大于1W/m·K,优秀的可达到6W/m·K以上,是空气的200倍以上。但是和铜铝这些金属材料相比,导热硅脂的导热系数只有它们的1/100左右,换而言之,在整个散热系统中,硅脂层其实是散热瓶颈之所在。

      目前所知的导热系数最高的物质为金刚石,可达到1000-2000W/m·K。

      2、传热系数(Thermal Conductance)

      传热系数指在稳定传热条件下,围护结构两侧流体温差为1℃(或1K),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是W/㎡·K(或W/㎡·℃)。

      注意传热系数和导热系数是两个不同概念,在导热硅脂中,应该更多的是导热系数,也是标准的,只是在Arctic Silver的两款产品中,使用了传热系数这个指标。

      3、热阻系数(thermal resistance)

      热阻系数表示物体对热量传导的阻碍效果,单位℃/W,即物体持续传热功率为1W时,导热路径两端的温差。热阻显然是越低越好,因为相同的环境温度与导热功率下,热阻越低,发热物体的温度就越低。热阻的大小与导热硅脂所采用的材料有很大的关系。

      目前主流导热硅脂的热阻系数均小于0.1℃/W,优秀的可达到0.005℃/W。

      4、粘度(viscosity)

      粘度是流体粘滞性的一种量度,指流体内部抵抗流动的阻力,用对流体的剪切应力与剪切速率之比表示,粘度的测定方法,表示方法很多,如动力粘度的单位为泊(poise)或帕·秒。

      对于导热硅脂来说,粘度在2500泊左右,具有很好的平铺性,可以容易地在一定压力下平铺到芯片表面四周,而且保证一定的粘滞性,不至于在挤压后多余的硅脂会流动。

      但是很少有导热硅脂会提供这个性能参数。

      5、工作温度范围

      由于硅脂本身的特性,其工作温度范围是很广的。工作温度是确保导热硅脂处于固态或液态的一个重要参数,温度过高,导热硅脂流体体积膨胀,分子间距离拉远,相互作用减弱,粘度下降;温度降低,流体体积缩小,分子间距离缩短,相互作用加强,粘度上升,这两种情况都不利于散热。

      导热硅脂的工作温度一般在-50℃~180℃。对于导热硅脂的工作温度,我们不用担心,毕竟通过常规手段很难将CPU/GPU的温度超出这个范围。

      6、介电常数

      介电常数用于衡量绝缘体储存电能的性能,指两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比。介电常数代表了电介质的极化程度,也就是对电荷的束缚能力,介电常数越大,对电荷的束缚能力越强。

      普通导热硅脂所采用的都是绝缘性较好的材料,但是部分特殊硅脂(如含银硅脂等)则可能有一定的导电性。空气的介电常数约为1,常见导热硅脂的介电常数约为5。

      极少有导热硅脂产品提供介电常数这个参数值。

      7、油离度

      油离度是指产品在200℃下保持24小时后硅油析出量,是评价产品耐热性和稳定性的指标。将硅脂涂敷在白纸上观察,会看到渗油现象,油离度高的,分油现象明显;或打开长期放置装有硅脂的容器,油离度大的硅脂,在硅脂表面或容器四周看见明显的分油现象。

      几乎没有导热硅脂产品提供油离度这个参数值。

    ◆ 导热硅脂该如何涂抹?

      导热硅脂应该怎么涂抹,还没有一个非常标准的说法,我们曾经就这个问题在论坛上发起过讨论(参见这儿),但是有条准则,涂抹的关键在于要均匀、无气泡、无杂质、尽可能薄

      现在涂抹的主要方式有两种,一是在CPU/GPU等表面中心挤上一点硅脂,然后靠散热器的压力将硅脂挤压均匀,另一种方式是均匀将硅脂涂抹在CPU/GPU等表面。显然第一种方法适合表面积较小的热源,第二种方法更适合表面积较大的CPU/GPU,如英特尔Core 2系列处理器,但是第二种方法涂抹时容易弄上杂质,也可能产生气泡,很多导热硅脂产品都附送了刮刀或胶套来方便涂抹。

      参考一下厂家推荐的涂抹方法:

     ZEROtherm推荐涂抹方法:在CPU表面中心挤上硅脂,然后给手指戴上胶套(防杂质,胶套是附送的),将硅脂涂抹均匀

     arctic-cooling推荐的涂抹方法:在CPU表面中心挤上一点硅脂,然后压上散热器,按箭头指示方向旋转,确保硅脂均匀扩展和无气泡。

      arctic-cooling和ZEROtherm两家硅脂厂家官方推荐的涂抹方法不尽相同,正是兵无常势,水无定形,能涂到均匀无杂质无气泡就基本OK了。

      此外,大多数普通导热硅脂在使用半年或更长时间后,会出现“干化”或“硬化”现象,大大影响散热效果。因此,要保证系统长期稳定地工作,定期清理并重新涂抹硅脂也是必要的

    硅脂涂抹厚薄对散热的影响

      从理论上来说,在保证能填充CPU/GPU和散热器表面缝隙的前提下,导热硅脂层是越薄越好,毕竟从导热性能上来讲,再好的硅脂也比不过铜铝这些金属材料。前面在讲导热系数这个参数时说过,铜的导热系数是高档导热硅脂的百倍左右。

      实际上很多人唯恐硅脂不够,涂抺N多硅脂,结果会如何呢?

      我们做个简单测试,使用Arctic Alumina硅脂(北极铝),一次涂适量,一次故意涂的比较多,测试两种情况下CPU温度的情况(室温28度,E6600(7*500MHz),Zalman CNPS9700LED散热器,Foxconn MARS P35主板,CPU电压1.55V)。

      用EVEREST软件的System Stability Test来测试,它能让CPU高负荷运作,记录温度变化曲线。


     测试后CPU表面硅脂情况(适量硅脂)

     适量的硅脂情况下,CPU温度在61-62℃间浮动

     测试后CPU表面硅脂情况(较多硅脂)

     大量的硅脂情况下,CPU温度在63-64℃间浮动

      可以发现,硅脂层的厚薄对散热的影响还是很明显的,从这个测试来看,两者间有2℃的差距,这样的差距比我们想像中还要大。

      因此我们再次强调一下,在保证能填充CPU/GPU和散热器表面缝隙的前提下,导热硅脂层越薄越好。

    ◆ 不涂导热硅脂CPU会烧吗?

      导热硅脂有什么用大家都知道了,如果不涂硅脂,情况会怎么样呢?

      再做个小测试,先在处理器表面涂上市售的5元一瓶的STARS-350硅脂,看下CPU温度变化,用EVEREST的System Stability Test模拟CPU较高负荷的测试:

     使用普通硅脂,CPU温度在61-62℃间

      然后取下散热器,清理干净硅脂,在不涂抹硅脂的情况下,装上散热器,进行同样的测试:

     无硅脂时,CPU温度高达78℃,并有大量CPU Throt发生

      两者的差距是惊人的,在无硅脂下CPU温度达到了78度,而且由于CPU温度过高,CPU Throt(处理器温度监控技术)开始发生作用,注意图中下方那条红色的曲线,CPU温度过高开始降频降压在运行了。如果是正常频率电压的话,CPU温度将会更高。

      不涂硅脂CPU会烧吗?估计不会,这得益于处理器内置的保护机制,但频频死机少不了的。

    ◆ 牙膏能当导热硅脂用吗?

      导热硅脂并不是随手可得的,在没有硅脂的时候,形态相似的牙膏能当硅脂用吗?

     网上搜索一下,发现很多人拿牙膏当导热介质在用……

      为此,我们特地购买了一支高露洁牙膏(高钙+氟),来看一下牙膏的导热性能如何。

     牙膏的存在形态和导热硅脂很类似,都是半流体的膏状

      牙膏的主要成分是粉状的摩擦剂,常用的有碳酸钙、磷酸氢钙、氢氧化铝等。另外还含有湿润剂、表面活性剂、粘合剂、香料、甜味剂等其它成分。其中碳酸钙(CaCO3)可除污垢,氢氧化铝(Al(OH)3)可以增加光亮,磷酸氢钙(CaHPO4)可除烟迹。另外一些牙膏添加了氟化物(如高露洁的这支就含有单氟磷酸钠),可以与牙齿表面的氢磷灰石(Ca5(PO4)3OH)结全成质地更坚硬的氟磷灰石(Ca5(PO4)3F),达到防龋齿的作用。

      测试室温28度,E6600(7*500MHz)处理器,Zalman CNPS9700LED散热器,Foxconn MARS P35主板,CPU电压1.55V。使用EVEREST的System Stability Test来测试。

     使用Arctic Alumina(北极铝)硅脂,CPU温度在61-62度间浮动

      使用牙膏当导热介质,初期CPU温度稳定在为60度(注意此时测试时间:8月3日,14:52)。

     哇!一支三元钱的牙膏居然比几十元的导热硅脂效果还要好~~~~~~

      然后我们继续拷机,温度一直在60度上下,就这么开机到50小时后,CPU温度已经发生变化了,达到67度左右(不过此时无空调了)。65小时后,温度上升更明显:

     60多小时后,CPU温度达到77℃,并有CPU Throt发生

      注意测试的时间为8月6日,9:23,此时CPU温度达到了77度左右。而且……由于CPU温度过高,CPU Throt开始发生作用,注意图中那条红色的曲线,CPU温度过度开始降频降压在运行了,这个和前面无硅脂的测试结果非常相似。

      基本上到此时,牙膏在长时间烘烤后就剩下碳酸钙这些了,不但不导热,还是很好的热阻尼材料。这时候和没涂导热硅脂的情况差不多了。

      拆下散热器,看下牙膏变成什么样了:

     长时间烘烤后的牙膏变成了粉末状的固体颗粒了

      不过,有一件很不幸的事发生了,ZALMAN CNPS9700LED纯铜散热器的底部居然被牙膏给腐蚀了:

     纯铜散热器底部被牙膏腐蚀了,还很厉害……

      牙膏有一定的金属腐蚀能力,尤其是现在加入了很多功能性的添加剂后(比如氟就有很强的腐蚀作用),所以现在的牙膏都不用铝管来装了(以前牙膏皮可都是铝制的),而采用耐腐蚀的铝塑材料。

      如果你暂时没有导热硅脂可用,可临时使用牙膏代替,但请尽快换上导热硅脂(48小时内)。牙膏在长时间的烘烤后,随着水份等的蒸发,其导热能力会突降,更重要的是,长时间的使用,会对你的散热器有腐蚀作用,这个要有心理准备。


    ◆ 关于钻石导热硅脂

      钻石又称金刚钻,矿物名称为金刚石,英文为Diamond,钻石的硬度是自然存在物质中最高的,同时它的导热能力非常出色,是铜的几倍之多,导热系数达到了1000-2000W/m·℃,正因为如此,一些商家推出了所谓的“钻石导热硅脂”。

     IC Diamond 7 Carat钻石硅脂

      实际上,天然的钻石是由金刚石经过琢磨后才能称之谓“钻石”。天然的钻石是非常稀少的,用于宝石的金刚石一般最小不能小于0.1克拉。所谓的“钻石导热硅脂”应该是用的工业级金刚石微粒。正如添加银粉的含银硅脂一样,钻石硅脂是在硅脂中添加工业级的金刚石细小颗粒,增强导热能力

      不过很遗憾,本次测试中的IC Diamond 7 Carat钻石硅脂出现异常情况,最终未能完成测试(具体情况请参见《当钻石硅脂归于尘土》),我们联系厂家得到的答复是正在调整混合剂配方,稍后会提供样品给我们重新测试。

     IC Diamond 7 Caratd在放置一个月后变成固体了……

     

    ◆ 关于纳米导热硅脂

      纳米(Nano)是一种几何尺寸的度量单位,1纳米为百万分之一毫米,即1毫微米,也就是十亿分之一米,略等于四十五个原子排列起来的长度。

     倍能事达纳米硅脂G-751

      现在市面上有一些“纳米导热硅脂”,声称引入最新的纳米科技,实际上是添加填料采用的纳米尺寸大小的颗粒,比如50nm,细微的颗料能让硅脂更好地渗透到散热器表面和CPU/GPU表面细小的缝隙之中,可以加强散热效果。

     示意图,左为纳米硅脂,右为普通硅脂

      在今年,IBM称开发出一种新的散热技术,能多带走电脑芯片40%的发热量,这种技术提升了电脑芯片和散热器之间导热硅脂的性能,在硅脂当中添加纳米级的金属颗粒和陶瓷颗粒,这种混合颗粒在电脑芯片和散热器当中充当弥补散热硅脂缺陷的桥梁。可见,IBM的这种新技术其实也是纳米导热硅脂技术。

    ◆ 关于液态金属导热贴

      由于导热硅脂的导热系数远低于金属材料,因此在两三年前,国外的Coollaboratory便研发出了使用液态金属(Liquid metal)的导热介质。它完全由100%液体金属所组成,不包含任何非金属添加物质,也不包含其他固态物质,特殊设计使其流动性不大并不会造成太大的问题,可以很好的利用液态金属的高导热性。

     针管注射式的Liquid metal

      但这种液态金属也有不小的副作用,比如不容易保存,很难涂匀,更麻烦的是对铝材质的散热器有严重的腐蚀作用。所以不久后,Coollaboratory推出了升级产品,简单易用的液态金属导热贴(Liquid MetalPad)。

      Liquid MetalPad看起来就和一张锡箔差不多,不知道Coollaboratory用什么技术把“不导电无毒的”液态金属制作成了这张“固体形态”的液态金属导热贴,这种金属贴的使用比起以前的“针管注射器”Liquid Pro要强多了。

      据称Liquid MetalPad的导热系数达到82W/m·K,是导热硅脂的十数倍。不过很遗憾,这次测试中,我们未能收集到Liquid MetalPad,有机会将会补上对Liquid MetalPad的测试。

    ◆ 关于arctic silver系列硅脂的break-in问题

      arctic silver系列导热硅脂在国内口碑很好,是高端发烧友最喜爱的硅脂之一,目前有三种型号,即高档的arctic silver 5,中档的Ceramique(北极雪)和arctic Alumina(北极铝)。

      在arctic silver的官网产品介绍中,都有一个特别强调:

     arctic silver关于北极铝介绍的截图

      这是arctic Alumina介绍中的文字,大意是说,在涂抹好arctic Alumina并装上散热器后,需要经过至少36小时的磨合期,让细小的颗粒完全填满散热积表面和CPU表面空隙,以达到最好的效果,官方称这个磨合期为break-in,并说,在经过磨合期后,能让CPU的温度再降低1-2℃。

      不同产品,这个磨合期时间不一样,如arctic silver 5需要200小时以上,Ceramique需要25小时以上,arctic Alumina需要36小时以上。磨合期从涂好硅脂开始算起,不特指开机使用时间,需要经过一定的开机关机、温度升高降低这样的循环过程,官方称如果散热器无风扇这时间会更长。

      真的在经过磨合期后有效果吗?为此,我们使用arctic Alumina硅脂,作一个验证测试:

     陪伴我们很久的arctic Alumina硅脂

      测试开始时间:2007-8-1 12:06,室温27℃,使用EVEREST的System Stability Test来测试,CPU高负荷下稳定温度为62℃。

     2007-8-1 12:06 CPU高负荷下稳定温度为62℃

      在46小时后,也就是2007-8-3 9:54,室温同样为27℃,再进行同样测试,CPU高负荷下最高温度稳定为60℃:

     2007-8-3 9:54 CPU高负荷下稳定温度为60℃

      和刚装上时相比,温度真的降低了1-2℃。

      为了排除测试误差,我们又重新涂抹了一次arctic Alumina,这相当于新装上时的情况,测试结果:

      注意看时间,得到的CPU稳定温度为62℃,和两天前几乎一致。

      作为一个验证性测试,我们认为arctic silver的重要提醒,还是很有可信性的。使用arctic silver硅脂的用户,在这个问题上要多加注意。

      另外,很多媒体的硅脂测试中,对arctic silver系列硅脂的测试都未对这个问题作出解释或说明,似乎有失公平。在本次测试中,对于arctic silver系列硅脂的break-in问题作了充分考虑,都按要求给予它们足够的磨合时间。抱怨一下,因这个break-in,多花了我们十多天时间。

    ◆ 参测导热硅脂规格表

      本次导热硅脂横横评,我们收集到了20多种型号的硅脂,基本上是在市面上能买得到的。考虑到倍能事达的一些产品差异性不大,我们最终挑选了16种进行了测试。

     参测选手秀(点击放大)

      导热硅脂在产品参数标称上,显得非常缺乏标准,很多连基本的非常重要的参数都没,如著名的Arctic Cooling MX-2就没有标注导热系数、热阻这些重要参数,最齐全的还是Arctic Silver系列的硅脂。

     参测导热硅脂规格表,未填写部分表示未知(点击放大)

      将上表分解成几个小表,直接查看:


      每克价格最高的是倍能事达的纳米硅脂G-751,3g包装的120元,平均40元/g,单个包装最贵的是Arctic Silver 5,12g包装参考价为160元。最便宜的当属DIY市场上随处可见小罐装的STARS 350,一小罐至少20g,只要5元。

    ◆ 产品介绍:Arctic Cooling MX-2

      在今年7月10日,瑞士散热解决方案厂商Arctic Cooling发布了旗舰硅脂产品MX-2,这款针对高端DIY玩家而推出的新品,适用于CPU/GPU/Chipset等芯片中使用。

      MX-2采用4g的针管式包装,硅脂颜色为银灰,官方提供的参数非常少,但却是参测产品唯一提供了粘度参数的产品,MX-2的粘稠性非常好,很容易涂抹。

      在官方的介绍,MX-2不含任何金属颗粒,绝对不会产生导电和电容效应等问题,而且MX-2在长期使用时不会变硬不会产生效能衰退,无需定期得新涂抹,超长的耐用时间长达8年之久。不过MX-2的主要添加填料是氧化铝,官方又称不含任何金属颗粒,让人有些迷糊。

      在产品包装的背后,还有第三方媒体的测试数据,MX-2性能超越了倍受好评的Arctic Silver 5。

      产品特色:

      * High Thermal Conductivity(高导热性)
      * Low Thermal Resistance (低热阻)
      * Non-Electrical Conductive (不导电)
      * Non-Electrical Capacitive (不产生电容效应)
      * Non-Curing/Corrosive (无腐蚀性)
      * No Compound Bleeding
      * Odourless (无味)

      AC MX-2的建议零售价为7.95美元或5.95欧元,目前国内市场还未见有售。我们测试的产品是从香港购买的,价格为50港元。

     

    ◆ 产品介绍:Evercool STC-01

      作为从事电脑散热系统研发十数年之久的Evercool,其产品广被认可,除了各类散热器之外,Evercool还在散热硅脂有所建树,STC-01(“响尾蛇导弹硅脂”)是Evercool研发的高性能超频用硅脂,可以有效解决CPU、显卡芯片发热量的问题。

     Evercool响尾蛇导弹硅脂

      产品特色:

       ·热传导性高,渗透性也高。
       ·有极大的温度运作范围,在不同温度下运作,仍有绝佳的稳定性。
       ·质量稳定,粘度一致。
       ·4个一包装,提供不时之需的便利性。

     附送的刮刀可以帮助涂抹硅脂

      Evercool响尾蛇导弹硅脂采用了四支的针管包装规格,每支重量为0.8g,可以适应不时之需的便利性。在包装的背面有产品的简单特性说明。

     包装背面的文字说明

     和其它品牌硅脂的导热系数对比

      目前Evercool响尾蛇导弹硅脂4支包装的市场参考价为60元,总重3.2g,也不便宜。

     

    ◆ 产品介绍:Balancestars G-751/X-23-7762/ST801

      Balance Stars成立于1996年,专业研发、生产和销售STARS系列导热膏(硅脂)及导热胶,并针对CPU COOLER量身打造,开发出一系列不同规格、性能及使用方式的产品,且获得多项专利。2001年6月,正式以“深圳市倍能事达电子有限公司”注册,同时成立深圳包装厂及热传导实验室。

      作为专业的硅脂厂商,目前有许多品牌散热器附件中赠送的硅脂是由倍能事达公司OEM的,如AVC、akasa、九洲风神等。当然,倍能事达也有自己品牌的产品,本次测试中,有6款来自于倍能事达。

      Balancestars G-751/X-23-7762/ST801这三种硅脂同属纳米硅脂系列,所以一起介绍。

     从左到右分别为7762、ST801、G-751,均通过ROHS、CNAB和ISO9001认证

      纳米硅脂和普通硅脂不同的是,加了最新的纳米细微分子填料,可以让硅脂更好地渗透到散热器表面和CPU表面细小的缝隙之中,可以加强散热效果。

     产品包装的背面有规格表

      倍能事达的纳米硅脂系列一共有四种,采用相同的包装,通过针管上的小帽子颜色来区分型号。性能上有中高低区别,其中最高端X-23-7783由于需要真空保存,所以未能纳入测试之中。其它三种,从参数上来看,性能比较是G-751>7762>ST801。

     附送的小刮刀,可以帮且涂抹硅脂

     灰色的硅脂

      Balancestars G-751/X-23-7762/ST801这三种硅脂颜色虽均为灰色,但ST801要浅多了,呈灰白色,而且粘度也有差异,G-751和7762比较粘稠,涂抹上不是很容易,ST801要好些。

     纳米硅脂和普通硅脂区别示意图

      倍能事达纳米硅脂用的是1.2ml(3g)包装,其中G-751参考价为120元,7762参考价为75元,ST801为30元,虽同属一系列,但价格相差却很巨大。G-751也是本次测试中单克价格最高的产品。不过倍能事达的纳米硅脂系列国内市场很少见,主要是供应国外市场。

     

    ◆ 产品介绍:Balancestars ST200/ST700

      ST200/ST700是倍能事达低端硅脂系列中的两种,其它的还有ST340、ST350、ST360和ST420,由于各种间区别不是很大,所以选择了最低的ST200和最高的ST700来测试。

      这一系列低端硅脂的包装规格比较复杂,有迷你包、短针管和罐装几种规格,各个包装又有不同重量的区别。我们这次测试的产品使用的是小针管包装规格,包装上有导热系数和热阻的标注。

     倍能事达ST200,重1.0g(也有0.5g和1.5g规格的)

     倍能事达ST200,硅脂为白色

      ST700添加有10%的金属氧化物,所以颜色成了灰色,重量为1.5g(也有0.5g和1g包装规格的)。但ST700包装上标注的导热系数高达7.5W/m·K,这个数据我们觉得可能有误,估计是1.75的笔误。

     倍能事达ST700,重1.5g

     倍能事达ST700,硅脂为灰色

      由于定位低端,这两种硅脂的价格都很便宜,ST200参考价为5元,ST700也不过10元。

    ◆ 产品介绍:导热胶STARS-922

      STARS-922是倍能事达的另一款导热介质产品,和一般的导热硅脂不同,它具有粘性,称之为导热胶。适用于那些没有固定装置的散热片,如显存散热片、MOSFET散热片,甚至南北桥等散热片。

      实际测试中,STARS-922表现还是出乎我们意料,导热能力并不比一般的导热硅脂差,加上有一定粘性,对安装显存散热片这些,作用很明显。

      STARS-922导热胶采用的是铝管包装,有比较强烈的异味,成份上应该和普通硅脂不同,因为在油离度测试中,它并未有油渗出。

      具体价格未知,参考淘宝上的价格,5g包装的STARS-922价格在10元左右。

     

    ◆ 产品介绍:Cooler Master黄金导热硅脂

      Cooler Master除了生产散热器、机箱这些外,也有导热硅脂产品,比如这款黄金导热硅脂。黄金导热硅脂当然并不是指添加了金粉,要知道金的导热能力是不如铜的,添加金粉还不如铜粉呢。黄金导热硅脂仅仅是一个名称而已,和黄金没半点关系。

     针管式包装,硅脂净重2g

      官方标称其导热系数>4.5W/m·K,热阻<0.03℃-in2/W,这个指标是不错的。不过我们对它的组成并不了解,不知添加了哪些金属化合物。

     黄金导热硅脂也不是金色的

      黄金导热硅脂也不是金色的,而是深灰色,硅脂粘度适中,容易涂抹。

      黄金硅脂附送有刮板和散热器底座贴纸,贴纸有Socket 423/Socket A,370,7两种,将它按要求固定在散热底部,然后将硅脂均匀涂于贴纸一边,再用刮板将之涂于散热器底部,移去贴纸就可以安装散热器了。这样的目的是方便均匀地涂抹硅脂。

      Cooler Master黄金导热硅脂市场参考价为25元。

     

    ◆ 产品介绍:Arctic Silver Ceramique

      Arctic Silver在国内DIY玩家中口碑非常好,其旗下的三款导热硅脂更是超频玩家必谈的,即高档的arctic silver 5,中档的Ceramique(北极雪)和arctic Alumina(北极铝)。

      Arctic Silver Ceramique俗称北极雪,包含有5种独特形状的高密度层状复合结构氧化铝、氮化硼及氧化锌,能最大限度增加粒子间的结合面积,强化传热,这样的组合,提供的性能超过大多数金属化合物。

      Arctic Silver Ceramique并不含硅树脂油(Silicone Oil),而是采用自家研发的多种物质组成合成油(Polysynthetic oils),其导热系数比硅油更高,挥发性比硅油更低。

     Arctic Silver Ceramique硅脂为白色

      官方提供的主要参数中,并没有导热系数这个常用标准,而是用的传热系数。值得一提的是,Arctic Silver系列硅脂都存在一个“break-in”时间(参照前面的相关叙述),在个时间可以简单理解为磨合期,磨合期后,CPU/GPU会再降低1-2℃。对Arctic Silver Ceramique来说,这个break-in时间在25小时以上。

      关于“break-in”的问题,我们做过验证性测试,可信度是非常高的。

     Arctic Silver Ceramique市售产品有两种规格

      现在市售的Arctic Silver Ceramique有两种规格,即22g和2.5g的针管包装,参考价分别为80元和30元。

    ◆ 产品介绍:Arctic Silver 5

      作为Arctic Silver旗下最高端的产品,Arctic Silver 5在国内几近神化。Arctic Silver 5可说Arctic Silver 3的进化版,和AS3一样采用99.9%纯银微粒子,为求再度加强性能效果,Arctic Silver 5的含银比例由AS3的70%大幅提升至88%。

      其余成份则有氧化锌、氮化硼及氧化铝等,配方与Arctic Silver Ceramique近似。不过粘度比Ceramique要大,要涂得平均得花一点功夫。

      和Ceramique一样,Arctic Silver 5也不含硅树脂油,采用的自家研发的合成油,其导热性能更好,挥发性更低。当导热硅脂冷却时,合成油粘度会变大,加热时粘度又会降低。

     Arctic Silver 5硅脂为银灰色,粘度较大

     Arctic Silver 5市售产品有两种规格

      官方称,对Arctic Silver 5来说,需要break-in达到200小时以上,才能达到最佳状态,CPU/GPU的温度会较之前下降2-5℃。

      现在市售的Arctic Silver 5有两种规格,即12g和3.5g的针管包装,参考价分别为160元和49元,160元也是本次测试中单个包装的最高价格。

     

    ◆ 产品介绍:Arctic alumina

      Arctic alumina俗称北极铝,包含有3种独特形状的高密度层状复合结构氧化铝、氮化硼,能最大限度增加粒子间的结合面积,强化传热,这样的组合,提供的性能超过大多数金属化合物。从组成来看,Arctic alumina是三款中最简单的。

      Arctic alumina也是官方唯一提供了导热系数的产品(其它两款提供的传热系数)。从外形而言,Arctic alumina和Ceramique是很相似的,均为白色,粘度适中,很容易涂抹。Arctic alumina同样采用了自家研发的合成油,导热和挥发性能更好。

      官方称,对Arctic alumina来说,需要break-in达到36小时以上,才能达到最佳状态,CPU/GPU的温度会较之前下降1-2℃。

      现在市售的Arctic alumina有两种规格,即14g和1.75g的针管包装,参考价分别为80元和25元。

    ◆ 产品介绍:ZALMAN ZM-STG1

      ZALMAN ZM-STG1在它的一些散热器中有附送,零售市场也有,规格包装都是一样的。和其它导热硅脂不同,ZM-STG1是采用瓶装的,而且以流体的形态存在。

     STG=Super Thermal Grease

      我们不太清楚ZM-STG1的组成成份,但能确信不含有硅油,官方称为非合成类,在油离度的测试中,ZM-STG1根本没有油渗出。

      ZM-STG1自带有一个小刷子,可以很容易的将粘度较高的流体状的STG1涂到散热器和CPU/GPU表面。STG1的粘度控制得很好,虽然为流体,但不容易流淌。

     很容易涂抹

      ZALMAN ZM-STG1瓶装有3.5g的硅脂,市场参考价为85元,算是比较高的价格。

     

    ◆ 产品介绍:Thermalright Thermal Paste

      实际上,这款硅脂并非零售产品,而是Thermalright散热器产品附送的,由于Thermalright散热器在高端用户中有很多fans,所以特地拿来作为参照。

     普通的针管包装,容量4.8ml

     硅脂颜色为白色

      不过在Thermalright官网上,发现在它们的产品列表中也有硅脂产品(The Chill Factor),但包装和我们测试的这种略有不同,或许是零售版本的。

     

    ◆ 产品介绍:ZEROtherm ZT-100

      ZEROtherm是国外的一种硅脂品牌,目前国内市场还未见有售,我们的测试产品是由慧科友情支持的,在此表示感谢。

      ZEROtherm ZT-100外包装非常简陋,硅脂本身采用最常见的针管包装,净重3.5g,密度2.7g/cc。

     外包装比较简陋

     附送有一个手指胶套

     硅脂颜色为浅灰色

      ZEROtherm ZT-100附送有一个手指胶套,可以戴在手指上,方便涂抹硅脂:

     在CPU表面中心挤上硅脂,然后给手指戴上胶套,将硅脂涂抹均匀

     

    ◆ 产品介绍:STARS 350

      STARS 350是市场上最常见的一种导热硅脂,塑料小罐包装(似乎叫小桶更贴切),由于这类硅脂价格非常便宜又很容易得到,流通性极广,很多公司在安装电脑时都是使用的它。

      STARS本是倍能事达推出的硅脂品牌名,不过我们购得的这款STARS 350除了型号外,无任务其它标注,如品牌、公司信息等,不排除它是假冒产品的可能。

     随手购得的STARS-350,无任何品牌信息

     倍能事达官网上的产品图示

      参测的这种STARS-350呈纯白色,粘度比较低,罐装也不方便涂抹。油离度比较大,放置久了,会有明显的一层油浮在上面,使用时要搅均匀才行。

     明显的分油现象

      STARS 350市场价为5元,净重有20-30g,按每克价格来算的话,它是本次测试产品中最便宜的,单个包装价格也是最低的。

    ◆ 测试平台及说明

      在进行硅脂导热性能测试时,平台是安装在机箱内的,并严格控制室温在26℃,在长达20天的测试中,室温的控制显得异常重要。

      CPU的频率设定为默认值,即266*9MHz,电压设定为1.30V,其它各电压均设为Auto。

      和大多数硅脂测试不同的是,这次是利用显卡来测试的,而不是用CPU,这也是我们反复斟酌的选择。主要基于以下原因:

      1、CPU表面积太大,很难保证所有硅脂涂抹得同样均匀,过大的表面积,更容易出现气泡和杂质。

      2、CPU散热器难以安装,安装中经常会移来移去,会破坏原本均匀的硅脂层。

      3、很难保证CPU散热器扣具压力和应力分布的一致性,也就是硅脂层的厚度随机性很大。

      为了让克服这些客观上的不利因素,我们选择了Foxconn 8600GTS显卡,由于GPU核心表面积较小,以及在散热器安装上的易操作性,能最大程度保证每次涂抹硅脂尽可能一样,安装后散热器对GPU的压力一样

     最大程度保证每次安装的一致性,是我们选择它的主要原因

     先在清洁的GPU表面中心挤上一点硅脂,尽可能做到每次体积差不多

     然后在散热器四个螺丝孔的两个对角手插上牙签,目的为了准确定位

     显卡的螺丝孔穿过牙签,这样显卡就不会上下左右的移动了,不会破坏涂在散热器上的硅脂

     均匀拧上螺丝,尽量做到四个螺丝对显卡的压力一致

      由于Foxconn 8600GTS的四个固定螺丝采用的弹簧螺丝,每次拧到底,基本上可以确保对显卡的压力是一样的。整个安装过程可控性强,最终硅脂在螺丝的压力下均匀覆盖在GPU表面上。

      这么做的最终目的,就是尽量做到公正,尽可能让每种硅脂在同样条件下完成测试。

      Foxconn 8600GTS显卡频率比标准版略高,核心/显存频率为720/2260MHz(标准为675/2000MHz),其TDP功耗大约在80W,发热量也不小,能较好考验散热系统的能力。

      使用ATITool工具的“Show 3D View”对显卡进行拷机,这个操作对显卡的工作负荷相当之高,能让GPU发热量最大化。

     ATITool在Show 3D View

      测试记录两个GPU温度,即在“Show 3D View”高负荷下GPU稳定时的温度,以及系统空闲时GPU稳定的温度,这两个温度均从ATITool读取。

     ArctiClean硅脂清洗液套装

      另外,每次更换硅脂前,都用ArctiClean清洗液对GPU和散热器表面进行清洗,以清除残留的硅脂或杂质。

    ◆ 油离度测试

      油离度是指产品在200℃下保持24小时后硅油析出量,是评价产品耐热性和稳定性的指标。将硅脂涂敷在白纸上观察,会看到渗油现象,油离度高的,分油现象明显;或打开长期放置装有硅脂的容器,油离度大的硅脂,在硅脂表面或容器四周看见明显的分油现象。

      本来这个指标测试是要求200℃的温度下进行,限于条件,只能在室温下完成,也可以粗略观察一下各种硅脂的油离度高低。以下图片左为刚涂上时的状况,右为放置24小时后的状况。


      在这个测试中,Arctic Silver 5和倍能事达的G-751/X-23-7762表现较好,属于同一档次,次之的是Arctic Cooling MX-2、Arctic alumina、Arctic Silver Ceramique和CoolerMaster的黄金硅脂,最差的是ZEROtherm ZT-100。

      而ZALMAN ZM-STG1和倍能事达导热胶STARS-922均无油渗出,应该是其成分和普通硅脂不同,不含有油。

    ◆ 导热性能测试


     

    ◆ 测试结果简单点评

      性能的测试结果,有些出乎我们意料,本以为各款导热硅脂间的差距不会太大,最多3-4℃,但结果显示首尾温度有6℃之多的差距,导热硅脂带来影响甚至大过散热器的影响,花上几百元换个高档散热器,可能不如花上几十元买支好些的导热硅脂更有效果。

      在高负荷下CPU/GPU的温度对比更有竞争力,在这一项中,倍能事达的纳米硅脂G-751以64℃的成绩独占鳌头,可惜在国内市场很难买到,也不如Arctic Silver这些有名,所以G-751的表现多多少少让我们惊讶,当得知G-751硅脂市场参考价为120元时,更是惊讶。作为每克40元的“奢侈品”,这样的成绩似乎也理所当然了。

      Arctic Silver 5和ZALMAN ZM-STG1以65℃的成绩紧跟G-751,Arctic Silver 5的大名早就是如雷灌耳的,ZALMAN ZM-STG1却是一鸣惊人,其实ZM-STG1在手中有半年之久了,却从没料到它有如此出色的能力。ZM-STG1有比Arctic Silver 5贵得多的价格(同样是3.5g,售价分别为85元和49元),但它有着更容易的涂抹方式,对硅脂的浪费也要少得多。

      Arctic Silver Ceramique(北极雪)、Arctic Cooling MX-2和倍能事达纳米硅脂X-23-7762以66℃成绩并排第三,对于AC MX-2这款硅脂,有些小跌眼镜,从它宣传的资料来看,是要胜过Arctic Silver 5的,但从我们测试结果来看,MX-2比之Arctic Silver 5是稍有不如的。

      在待机模式下,各款硅脂间的最大差距被缩小到了3℃,Arctic Silver 5以44℃的成绩夺得第一名,而并列第二名的多达9款。在高负荷下温度差5℃的两款硅脂,待机下GPU居然达到同样温度。待机模式下,是很难区分导热能力高低的。

      作为倍能事达纳米硅脂的最低端,ST801无论是高负荷还是待机模式,都是副班长,这和它30元/3ml的价格极不相符,同一系列的两款硅脂两极分化,也是比较有趣。

      不能把眼光只放在高端导热硅脂上,5元一罐的STARS-350表现出了超高的性价比,同样吸引了我们的注意,它能很中规中距地完成自己应尽的使命,然后它的价格,其它硅脂却是望尘莫及。对于STARS-350的稳定性,特意作过测试,拷机十多天,没发现任何不良变化。我们甚至不知道它是不是假冒货,但是作为普通的导热硅脂应用,它是称职的,最动心的,还是它的价格。另外一个5元的硅脂倍能事达ST200,针管包装,虽然只有1g但方便涂抹,用作普通应用也是不错的。

      另类的倍能事达导热胶STARS-922,兼具导热性和比较强的粘性,在导热能力测试中,它也完全够格,可以当普通导热硅脂使用,但它具有较强的粘性,才是我们推荐的原因,STARS-922的粘性控制得比较好,并不是粘上了就得用暴力才能拆下,实际上只要稍用些力就可以取下散热片了,这一点我们非常喜欢,特别推荐给那些要安装小散热片到各类芯片上的朋友,双面胶可以抛弃了,10元/5g的价格也足够便宜。

    ◆ 测试总结

      关于导热硅脂的导电性,限于条件,未做相应测试,硅脂本身具有良好的绝缘性,各导热硅脂产品都声称不导电。只要涂抹适量,涂抹得当,基本上不会造成什么影响。

      对于一个散热系统而言,不仅是散热器的事,导热介质也是很重要的组成部分:

        散热系统的总热阻 = 散热器热阻 + 导热介质热阻

      导热硅脂作为我们最常用的导热介质,其重要性不言而喻了,要降低其热阻,一方面取决于产品本身的性能,测试结果表明产品间的差异性还是很大的,另一方面取决于对产品的使用。因此我们要尽量选用那些导热性能好热阻低的导热硅脂,并在使用上多加注意,在保证硅脂完全填充热源和散热器表面空隙前提下,硅脂层尽可能地薄

      本次硅脂测试从准备工作到完成,长达一个多月时间,即便如此,市面上还有很多知名或不知名的硅脂是我们没有触及的。作为比较另类的配件,导热硅脂被很多人忽视,实际上它也有很多讲究,倘若你能从本文中得到些启示,对硅脂有了更多的了解,对硅脂产品有了更多的认识,我们就觉得非常高兴了。

      最后,针对测试的结果,对导热硅脂产品作些推荐。

      性能至上:

       倍能事达G-751、Arctic Silver 5、ZALMAN ZM-STG1

      性能与价格并重:

       Arctic Silver Ceramique、倍能事达X-23-7762、Arctic Cooling MX-2、CoolerMaster黄金导热硅脂

      实惠便宜够用:

       STARS-350

      特别用途:

       倍能事达导热胶STARS-922

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    已有 5 条评论,每一条合规评论都是对我们的褒奖。
    • 游客 2017-09-16 09:47

      日常用,不是太差的散热器,5元一桶的足以

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      支持(0)  |   反对(3)  |   举报  |   回复

      5#

    • 游客 2017-07-17 22:36

      Joseph0 教授

      十年前的文章
      2017-07-17 20:06 已有3次举报
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    • 你成功的引起了我的注意

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      4#

    • Joseph0教授 2017-07-17 20:06

      十年前的文章

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      3#

    • scured教授 2016-06-20 21:57

      很详尽负责的评测

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      2#

    • 游客 2016-03-30 14:17

      我们真正体会到客户就是上帝!

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      1#

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