中国粉体网讯 AI PC这一概念于2023年9月被首次提出，但早在2018年，英特尔就已经开始了名为“雅典娜计划”的AI PC布局，作为操作系统领域的领头羊，微软早在2019年便在其Windows10系统中融入了AI元素，比如Cortana智能助手和机器学习驱动的性能优化功能。今年3月份，微软也推出了Surface Pro 10商用版和Surface Laptop 6商用版。
（一）散热是AI PC的性能保障
在AI PC市场上走在前列的，要数国内PC制造商“联想”。2023年12月，联想首次发布了AI Ready的AI PC产品，包括ThinkPad X1 Carbon AI和联想小新Pro 16 AI酷睿版。今年4月份，联想再次发布AI PC新品，内嵌个性化AI智能体的“联想小天”正式亮相。5月份，联想发布YOGA Book9i AI元启版、YOGA Pro 16s AI元启版、YOGA Air 14 AI元启版。
2024年被誉为AI PC元年，随着各大厂推出AI PC或兼容AI的PC终端，散热功能开始引起人们的思考。散热是AI PC性能释放的保障。散热性能的高低直接决定了PC性能的稳定性及可靠性。在电子设备主要的失效方式中，有55%的失效是温度过高引起，电子元件的故障发生率随工作温度的提高呈指数增长，温度每升高10℃，系统可靠性降低50%，因此PC的散热能力成为影响整体性能的关键因素之一。
（二）主流散热设计
芯片级散热包含导热、散热两大环节，目前以风冷系统为主。芯片散热风冷系统主要由散热模组、系统风扇组成。其中，散热模组负责导热，将热量从芯片发热源头转移到散热端，散热端主要是风扇通过空气流动排出热量。
从结构上看，PC散热由多个散热部件组成，核心包括热管、散热鳍片、风扇、散热硅脂、均热板VC等。散热系统核心为由热管、均热板构成的散热模组。一般来说，服务器散热系统的作用是将内部热量发散到机柜之外，而其中芯片是最主要的发热源。芯片散热模块原理为将芯片热量通过热管、均热片等导热材料传导，沿着导热环节到达散热鳍片位置。散热鳍片是纯铜制造，多褶结构，与空气接触面积大，传导至散热环节通过启动风扇进行主动散热，风扇的转速会根据散热量的多少自动调节，从而完成导热、散热的环节。
由于芯片算力提升，对散热的要求也会提升，但同时还要满足笔记本电脑在重量、厚度等方面的整体设计要求，目前各家AI PC厂商的散热方案并不完全一致，但通过提升散热能力降低发热的整体思路是一致的，几种主要应用的元件及材料如下：
导热界面材料：普遍应用于所有散热模组中，用于填补电子材料表面和散热器接触过程中间隙存在的微小空隙及表面凹凸不平的孔洞，加速热能传导，将晶片热能传导到散热鳍片上，降低晶片温度、提高晶片寿命及产品使用效能。导热界面材料的类型包含导热矽胶片、导热胶带、导热膏、导热胶泥等，不同材料的核心差异在于导热系数、材料可靠度、耐电压、软硬度等等。
热导管：利用物质汽态、液态二相变化，和对流原理设计而成。热管的主要特性是快速均温，是现在电子产品散热装置中最普遍高效的导热元件，运用范围、普及率更高，普遍运用于各式热交换器、冷却器等器件中。热管一般由纯铜打造，呈现扁平状且内部中空，填充有冷凝液，承担将传导来的热量转移至另一端风扇侧的功能，AI PC或需增加散热铜管数量。
均热片(Vapor Chamber，均温板)：VC是两相热传基础元件。均热片采用平面格式的两相冷却的高热传输能力，可将高温点热源快速传到至大面积上散热，功能及工作原理与热导管相同，由封闭于板状腔体中的流体蒸发、凝结，循环作动。 由于芯片功率增加、芯片尺寸缩小，整体功率密度上升，相较于热导管，均温板平面式的应用使其导热速度更加、导热效果更均匀。原理上来看，热管的热传导方式是一维的，是线的热传导方式，而均热片的热传导方式是二维的，是面的热传导方式。此外，由于均热片是扁平型的，可做成弯曲复杂的形状，而热管仅能做成直管或弯管，且均热片可装置的散热鳍片相对较热管的鳍片多，因此转移热量更大。
散热风扇：散热风扇已成为各式散热产品的重要组成元件，在散热模组中，散热空间受限，风扇可以实现强制空气对流的功能从而进行散热。通过不同的扇叶设计，扇叶运转时产生空气流动，制造强风压，降低操作设备的温度，维持电子产品时脉频率稳定，避免热损造成设备性能降低。风扇通常数量固定，通过转速提升来响应散热需求。
（三）发展方向：3D VC与液冷
随着AI PC的发展，下一代的散热模组设计，主要有两大方向，一是使用3D均热板（3D VC）升级现有散热模块，二是导入液冷散热系统，改用液体当作热对流介质，提升散热效率。
从散热技术来说，目前散热模组是以含有热导管技术的主被动混合式散热技术为主，热管散热模组是将风散、散热片、热导管等元件设计组合而成，能使内部电子组件享有均温散热的运作环境，使电子设备运作更趋稳定，但是现在AI PC走向多功能化与轻薄化，使得散热模组厂转而设计以均热板、热导管为主的散热解决方案。
更多功能化与更智能化带来的是发热量的成倍增加，伴随PC热设计功耗的提高，气冷散热逐渐力不从心，推动散热模组走向液冷方案升级。液冷系统有大比热容和快速冷却等优点，能够更加有效地控制温度，从而保证PC的稳定运行。
参考来源：民生证券、国金证券、联想官网等
（中国粉体网编辑整理/梧桐）
注：图片非商业用途，存在侵权请告知删除！
