问题

为什么NVIDIA和AMD公版显卡纷纷摒弃涡轮散热器而采用多风扇散热设计?

回答
曾经,涡轮散热器是许多游戏玩家和专业人士在选择高端显卡时的一个熟悉的面孔,尤其是在NVIDIA和AMD的公版设计中。它们以其紧凑的体积和将热空气直接排出机箱的特点而备受青睐。然而,近些年来,我们看到一个明显的趋势:这两家巨头纷纷将涡轮散热器“雪藏”了起来,转而拥抱更为庞大、也更具视觉冲击力的多风扇散热设计。这背后究竟是什么原因在驱动着这场转变?这并非简单的“看腻了”的审美疲劳,而是多方面技术和市场需求综合作用的结果。

首先,我们得聊聊“性能”这个硬道理。 显卡性能的提升,核心频率的飙升,功耗的爆炸式增长,是推动散热设计变革最直接的推手。越强大的GPU,产生的热量就越多。涡轮散热器虽然能将热量有效地排出机箱,但其散热效率相对较低,尤其是在面对动辄几百瓦的功耗时,往往力不从心。

涡轮散热器的设计原理是通过一个离心风扇,将吸入的空气加速并沿着显卡的PCB板向外排出。这种设计的好处是显而易见:它可以把显卡产生的绝大部分热量直接“吐”出机箱,避免了热量在机箱内部堆积,对其他组件造成不良影响。这在一些空间狭小、风道设计不佳的机箱里,曾经是救命稻草。

但是,涡轮风扇的固有劣势也在此刻暴露无遗。首先,它的风压相对较低,不足以有效地吹透密集、厚重的散热鳍片。这意味着,即使风量不小,也难以将热量从散热器内部高效地导出。其次,为了实现有效的热量排放,涡轮风扇需要更高的转速,这直接导致了更刺耳的噪音。在高负载运行时,那“呼呼”的咆哮声,对于追求极致静谧体验的用户来说,是难以忍受的。

相比之下,多风扇(通常是轴流扇)的设计,在相同噪音水平下,往往能提供更大的风量和更高的风压。更重要的是,多风扇设计允许更广泛的散热鳍片布局。显卡厂商可以围绕GPU核心布置更大面积、更厚的散热鳍片,形成一个巨大的“散热堡垒”。通过将两个、三个甚至更多的风扇布置在散热鳍片上方,它们可以更有效地将冷空气“压”入散热鳍片中,带走热量,并将加热后的空气吹散到机箱内部。

“吹散”这个词很有意思。有人可能会担心,多风扇设计会将热量堆积在机箱内。但现代机箱设计早已朝着更好的风道优化方向发展。配合良好的机箱风扇安装(前进后出,下进上出),多风扇显卡可以将热量更有效地传递给机箱内的整体空气流动,而机箱风扇则会负责将这些热空气排出。而且,多风扇设计还有一个关键优势: 更自由的散热片堆叠方式。

其次,我们需要关注“散热效率”与“静音”之间的平衡。 现代用户对显卡的期望,早已不单单是“能跑就行”。安静、凉爽的游戏体验,成为了越来越多人的追求。涡轮散热器在高负载下的噪音问题,是它无法回避的硬伤。而多风扇设计,尤其是采用高质量轴流扇的设计,可以在较低的转速下提供足够的风量,从而显著降低噪音。

而且,多风扇设计允许采用更先进的散热技术,比如更大尺寸的热管、更精密的鳍片设计、甚至蒸汽腔等。这些技术的应用,都需要有足够大的散热器体积来支撑。涡轮散热器由于其结构限制,难以容纳如此庞大和复杂的散热系统。

再者,市场竞争和用户“颜值”需求也不容忽视。 随着DIY硬件文化的成熟,显卡的“外观”也越来越受到重视。多风扇散热器,通常伴随着更具设计感的导流罩、RGB灯效,以及更厚实的PCB板和供电模块,这些都赋予了显卡更强的“视觉冲击力”和“科技感”。这不仅仅是为了好看,也暗示着更强的用料和更优秀的散热设计,能够支撑更高的频率和更稳定的运行。

NVIDIA和AMD作为行业领导者,它们的设计决策往往会引领整个市场。当它们看到“非公版”的AIC(Addin Card)厂商,凭借着多风扇、更大尺寸的散热器,在性能和静音方面频频超越公版时,它们自然会意识到这才是用户真正想要的。与其继续在性能和静音上受制于涡轮散热器的局限,不如拥抱这种能够实现更高上限的设计。

当然,这并不是说涡轮散热器就一无是处。 在一些特定的应用场景下,它依然有其存在的价值。例如,一些服务器、工作站、或者ITX(小型机箱)电脑,对显卡的尺寸和散热风道有非常严格的要求。在这些环境下,一个能够将热量直接排出的涡轮散热器,其优势依然明显。它能确保显卡在有限空间内获得相对独立的散热,而不至于让机箱内其他部件过热。

总结一下,NVIDIA和AMD公版显卡纷纷放弃涡轮散热器,转向多风扇设计,是以下几个关键因素共同作用的结果:

性能提升的必然选择: 更强大的GPU需要更高效的散热解决方案来压制高功耗和高发热。
散热效率与静音的平衡: 多风扇设计在保证良好散热的同时,能够实现更低的噪音水平,满足用户日益增长的静音需求。
先进散热技术的应用: 更大的散热器体积为集成更大尺寸的热管、优化鳍片结构以及引入新散热技术提供了可能。
市场导向和用户需求: 用户对高性能、低噪音以及更具吸引力的外观有着持续的追求,公版设计也需要跟上市场趋势。
与非公版厂商的竞争: 为了在性能、静音和外观上不落后于非公版显卡,公版设计也需要采用更先进的散热理念。

虽然涡轮散热器在某些领域依旧有其用武之地,但在 mainstream 的消费级显卡领域,多风扇散热设计已然成为了新的标杆。这标志着显卡散热技术的进步,也预示着未来显卡将朝着更强的性能、更低的噪音和更具吸引力的外观不断迈进。

网友意见

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离心式涡轮的缺点也不用我多说了。

但是它顶着这么多的缺点,却可以一直在公版设计中占有一席之地,我认为这本身是更需要解释的问题。

与其问为什么摒弃了涡轮方案,不如问多风扇方案那么好,公版显卡却迟迟不肯采用。

一个机箱内部的空间,应该是不同的硬件和谐共处的公共空间,某一部件不应该超过它声明的区域,废热也不应该污染其他硬件的风道,这是硬件设计的一种道德约束。

这种道德在今天电脑中的只有CPU和GPU需要散热的局面下已经没有遵守的必要。但是一旦你考虑多卡方案,这种约束就会立刻跳出来,限制你对硬件的选择。


离心式涡轮之所以活到今天,是因为它是最符合这种道德的设计方案。目前的离心式涡轮方案,除了全身密闭,废热直接从IO排出机身以外,还增加了进气所必须的凹陷区域:

可以说既做到了不干涉别人散热,也不会损失自己的进气量,这是符合显卡武德的终极形态,这也是这种设计的显卡现在依然存在的原因,也是公版显卡一直延续到10系和5000系依然在使用这种方案的原因。


在此之后的方案中,也就是20系显卡和AMD6000系显卡,虽然公版显卡作为白莲花的代名词对设计非常审慎(比如重视气密性和一体感,不会裸露PCB等),但是结果上都是有点不讲武德的。

它们都在朝向主板的方向(也就是PCIe的一侧)设置了出风,而如果考虑到顶部电源连接占用的面积,实际上主板方向的出风甚至还是大头。如果在显卡下面设计了M.2的位置,那么大概率它是要吃到显卡吹出来的废热。

最重要的是,这种底部流出的热风毫无风道可言,没有有效的手段对这件事进行改善。

因为这个小空间的一侧被PCIE挡板本身死死挡住了,构成了一个死胡同。除非将主板设计成像NAS的背板一样(但是这是不可能的):

故此在30系上面,NVIDIA进行了重新的设计,设计出一种极为复杂的方案,在早期泄露之时甚至需要有大佬建模释经才能看得明白。NVIDIA自己也给出了官方的解释图:

这种方案首先将显卡风道分成了两部分,其一是前面部分的正面进气,IO面出风,结果上是和离心式涡轮没有任何区别的;另一条通路是正面进气直接穿透显卡从背面出风。

后者老黄解释说不会很热,甚至可以帮助CPU进气(这不是我说的,杠这条自重)。

实际操作中,就算在多卡环境下这条通路的热风累积到很高的温度,也可以通过一些手段把这些热风收集起来,或者在底部设置额外的风扇辅助散热。

可以说30系的方案重新回到了武德高地同时兼顾了性能,虽然成本显然不低,但是也远远好过10系的高成本低性能的外星战舰设计方案。


至于AMD现在的公版方案,可以说已经抛弃了武德,倒向牛鬼蛇神游戏卡——当然我不是非议这种行为,AMD这样做是符合目前形势的,并且相比牛鬼蛇神也会保持很大程度的克制。

比如说它有一点好,那就是大方地承认了自己IO面没有任何出风,而不是像某些煤气灶和大部分第三方厂家一样,在没有出风的地方瞎搞镂空,显得自己好像散热很好。

下一步我比较希望看到AMD大方承认自己需要占用三个PCIe槽,因为声明两个槽的显卡占据三个乃至更多槽,本质上是另一种不讲武德。


除了以上提到的常见方案以外,跑题介绍一下其他小众的散热方案。

打人硕上一代旗舰2080 TI ROG MATRIX

也就是俗称风水一体,这个方案其实和传统下压方案区别不大,只不过把热管换成了水管,加上了水泵。我不是很喜欢这个方案,因为它自称自己是两槽。

我个人最喜欢的,当属Alienware的这种四槽位水冷显卡的方案,冷排和显卡共同占据四个槽位,高度上没有越肩,厚度上实事求是,水冷中的白莲花。然而买不到(只能随整机)。

技嘉的GTX 680 Super OC,这个也是当年家里有矿才用得起的神物。该显卡的顶部放置了五个4cm的轴流风扇向上抽风,因此该显卡的正面基本上是被堵死的(不然的话漏气了)。只可惜生不逢时,放在今天的ITX三明治结构机箱里简直在合适不过了。

评论区里有人提到计算卡上采用的尾部轴流风扇……

这个方案显然是不如技嘉的那个方案的,大多数机架系统也不太需要这个。


总结一下:

之所以倒向多风扇设计,是基于对性能的需求;而之所以最近才这样做,并且NVIDIA煤气灶用了一代就又重新设计了,是基于硬件道德的考虑。

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