从热设计的角度看电子产品的发展趋势

核心提示：功耗远超100W的电子产品采用的常规方法是，第一代机型比较重视可靠性，因而会作非常精心的热设计，但产品升级换代，则会随着部件数量的减少及功耗的降低而逐步简化热设计。

7月11日，笔者代表《日经电子》拆解组在东京有明国际会展中心举行的“热设计及热对策技术研讨会”上，以“从产品拆解看最近的散热技术”为题作了演讲。

《日经电子》的演讲是“从产品看最新冷却技术动向”分会的演讲之一。该分会的主持人***尚树（Thermal Design Laboratory代表董事）一直很关照本刊的热设计专栏，也十分了解拆解组的活动。本刊此前拆解了很多电子产品，并在《日经电子》、Tech-On!及技术在线！网站等上做了介绍。此次接受***将这些内容从热设计的角度综合可能会很有意思的建议，笔者尝试着将以前的报道综合起来用于演讲。

此次将拆解按照游戏机、个人电脑及平板电脑等信息终端、手机分类汇总之际，确实看到了可以称为是热设计“轮廓”的东西。以游戏机为例，2000年索尼计算机娱乐（SCE）上市的“PlayStation 2（PS2）”使用了重370g、相当于三个智能手机重量的大型散热片（图1），而兼具PS2的游戏功能与电视影像录制功能的“PSX”（2003年）则采用了50mm×40mm×20mm的散热片，外形尺寸缩小了很多（图2）。因发热源——微处理器及图形LSI的集成化，而且改进了流向机壳内的冷却空气流，散热方法也为之一变。

图1 PS2的散热片

图2 PSX的散热片

2006年问世的“PlayStation 3（PS3）”可以说发生了同样的情况。第一代机型是最大功耗为380W的电子部件集合体。为了冷却微处理器“Cell”及图形LSI“RSX”，使用了外形尺寸为230mm×210mm×35mm的大型冷却风扇（图3）。

图3 第一代PS3的散热机构

而2009年推出的新款PS3则大幅缩小了冷却机构的尺寸。最初以90nm工艺制造的Cell改成了45nm工艺等（RSX由90nm工艺改为65nm工艺），功耗的降低对冷却机构的小型化发挥了功效（图4）。

图4 新PS3的散热机构

功耗远超100W的电子产品采用的常规方法是，第一代机型比较重视可靠性，因而会作非常精心的热设计，但产品升级换代，则会随着部件数量的减少及功耗的降低而逐步简化热设计。 

那么，功耗较小的产品采用什么样的散热方法呢？我们来看一下美国苹果的“MacBook Air”。2008年问世的第一代MacBook Air，其散热系统由微处理器散热板、冷却风扇，以及为了进一步散热而粘贴在电池及机壳内侧等的石墨薄膜构成（图5）。

图5 拆解第一代MacBook Air

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