从钎焊到硅脂再到钎焊：英特尔CPU散热技术的演变之路
从钎焊到硅脂再到钎焊：英特尔CPU散热技术的演变之路
从2012年英特尔在Ivy Bridge处理器上首次采用硅脂导热，到2018年九代酷睿处理器重新回归钎焊工艺，这场持续了六年的技术之争不仅牵动着DIY玩家的心，也折射出CPU散热技术发展的复杂性。本文将深入探讨英特尔处理器从钎焊到硅脂再到钎焊的演变历程，解析背后的技术考量与商业决策。
导热材料：硅脂与钎焊的较量
导热硅脂
对于大多数玩家来说，导热硅脂并不陌生。它是一种常见的热界面材料（TIM），用于填补CPU顶盖与散热器之间的微小空隙，以提高热量传导效率。超能网早在11年前就对各类导热硅脂进行了详细评测，其用途和作用机制至今仍具有参考价值。
钎焊
钎焊（solder）是一种特殊的焊接工艺，通常使用锡合金作为焊料。在CPU制造中，钎焊材料往往含有铟（In），有时甚至是纯铟，这种材料具有出色的延展性和可锻性，能够在较低压力下填满微小缝隙。此外，铟的导热率较高，能够有效散发电子元件产生的热量。其特性还包括：
- 良好的延展性和可锻性，即使在超低温环境下也能保持
- 补偿不同材料间的热膨胀系数差异
- 低熔点，适合多次焊接
- 低蒸汽压力，适合高真空环境
- 耐冲击性能优异
处理器散热结构：从核心到散热器的路径
处理器的散热路径涉及多个环节。从核心到散热器底座的理想状态是无缝贴合，但实际生产中需要通过IHS（集成散热反变形片）来保护脆弱的晶圆。因此，CPU安装散热器时需要在顶盖涂抹硅脂以提高导热效率。具体来说，TIM（热界面材料）分为两层：
- TIM1：位于IHS与CPU核心之间
- TIM2：位于IHS与散热器之间
英特尔处理器散热技术的演变
英特尔在处理器散热技术上的转变始于2012年的Ivy Bridge架构。在此之前，从Sandy Bridge开始，英特尔一直采用钎焊导热。然而，从Ivy Bridge开始，英特尔在主流处理器上改用硅脂，这一变化随后扩展到发烧级的Core X系列和Xeon处理器。直到2018年九代酷睿处理器，英特尔才重新采用钎焊工艺。
酷睿i7-3770K开盖，开始使用硅脂
硅脂导热的8代酷睿处理器
开盖后的酷睿i9-9900K处理器
这一转变引发了玩家社区的广泛讨论。从技术角度看，硅脂的导热系数远低于钎焊材料，典型值为2W/m·K，而钎焊材料的导热系数可达50-80W/m·K。这种变化可能导致导热效率损失高达90%。
技术转变背后的考量
关于英特尔改用硅脂的原因，主要有以下几种解释：
成本因素：硅脂的成本更低，工艺更简单。以每年2.5亿颗处理器的出货量计算，即使每颗节省1美元，也能节省2-3亿美元。
工艺难度：随着工艺节点的缩小，核心面积从216mm²减小到122mm²，钎焊工艺的难度增加。
环保法规：欧盟RoHS标准禁止含铅工艺，英特尔在2007年就宣布45nm及之后的处理器采用无铅工艺。此外，英特尔的无冲突矿产行动可能也影响了钎焊材料的供应链。
九代酷睿处理器的回归
九代酷睿处理器重新采用钎焊工艺，这不仅提升了散热效率，还允许处理器在更高频率下运行。例如，酷睿i9-9900K的PL2功耗放宽到210W，远高于其他处理器的1.25倍TDP功耗限制。
开盖与否的考量
尽管九代酷睿处理器重新采用钎焊工艺，但一些玩家仍关心是否需要开盖。测试显示，开盖后在4.8GHz负载下的温度可以从93°C降至84°C。然而，考虑到开盖的风险和难度，建议普通玩家选择合适的水冷散热器，如240或360冷排。