CPU|超能课堂：为什么第12代酷睿处理器的顶盖变大又变厚了？酷睿处理器|散热器|it芯片|数码

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英特尔第12代酷睿桌面处理器已经发售一周的时间，相信大家通过各种评测文章都已经对于新一代的CPU已经有了比较深入的了解。从外观上说，这次第12代酷睿处理器最大的变化就是从之前的正方形变为了长方形，其金属顶盖也因此而改变了尺寸，与散热器的接触面从第11代酷睿处理器的31.6*27.65mm增大到38.25*28.25mm ，相当于增加了24%的散热面积，而且金属顶盖的厚度也有所增加，提升到了3.3mm的水平。
那为什么第12代酷睿处理器会有这样的改变呢？有同学可能会下意识认为，这是因为以前的设计没有足有的空间放下新CPU的核心，然而根据资料显示，第11代酷睿处理器所用的顶盖并非覆盖不了第十二代酷睿处理器的核心，以目前最顶端的酷睿i9-12900K来说，其内部的封装尺寸是10.5*20.5mm ，实际上比11代酷睿处理器核心封装的11.5*24mm还要更小一些，因此12代酷睿处理器之所以换用尺寸更大的金属顶盖，显然不是因为尺寸不适用。那具体是什么因此促使12代酷睿处理器作出如此变化呢？这就需要从CPU金属顶盖的作用说起了。
CPU的金属顶盖到底有什么用？
CPU核心曾采用外露设计
在我们的超能课堂文章《超能课堂(256)：CPU顶盖之变迁》中其实已经给大家简单讲过CPU顶盖的变化以及CPU顶盖的作用，实际上CPU顶盖一直存在，只是以前是CPU核心的外部封装直接作为顶盖使用，即便是核心外露的CPU ，其表面也会有一层经过打磨的封装，才可以直接往上面装散热器进行直接散热。只是这个外露封装的面积实在太小了，而发热量却随着核心规模的提升的快速上涨，散热器特别是风冷散热器体积和重量也随之增大，扣具给CPU施加的压力也是越来越大，核心被散热器压碎的几率也就越来越高。
在这种情况下，我们现在看到的CPU金属顶盖就应运而生了。现在的CPU在外部结构上其实与2000年前后的产品并无太大差异，核心依然是直接放在基板上，不再进行整体封装处理，只是核心的上面追加了金属顶盖，其与核心之间有一个导热介质，可以吸收核心的热量，再传递到散热器上面。而散热器的安装压力也不再直接施加到核心上，而是通过金属顶盖均匀地释放到基板上，使得CPU基本不会出现被散热器压坏的尴尬。
然而追加CPU顶盖后，不可否认确实在散热效能上会比直接在内核上装散热器要弱一些，毕竟热量的行程从“核心-介质-散热器”变成了“核心-介质-顶盖-介质-散热器” ，也就说热量从CPU核心传到散热器上的阻力就更大了。那么有没有什么方法可以弥补加装顶盖后所增加的热阻呢？把金属顶盖变大、变厚就是CPU厂商给出的答案。更大更厚的金属顶盖不仅可以承担更高的散热器安装压力，同时还可以有效加强CPU的散热效能。
目前我们熟知的CPU散热流程，实际上是存在两个散热系统的。首先是顶盖为CPU核心进行散热，然后才是散热器为顶盖散热。我们先来看第一部分，也就是CPU与顶盖之间的散热。以酷睿i9-12900K为例，其满载功耗在235W左右，核心面积则为10.5mm*20.5mm=215.25mm2 ，相当于功率密度为1.09W/mm2 ，而酷睿i9-11900K在相同负载下的满载功耗为255W ，核心面积则为11.5mm*24mm=276mm2 ，相当于功率密度为0.92W/mm2 ，显然酷睿i9-12900K的功率密度要更高一些，也就意味着在单位面积里酷睿i9-12900K的发热其实要更高一些。
倘若我们不安装CPU散热器，那么通过热传感图像我们可以看到， CPU在通电开机后马上就进入到发热的状态，顶盖的温度会随之升高，但整个顶盖并不是每一个位置都同步升温，大体上是从中部温度更高，而后热量向顶盖四周迅速扩散，但中心位置的温度始终都会略高一些，因为这个位置就是一直发热的CPU核心，金属顶盖的传热速度虽然快，但与核心的发热速度相比仍然要低得多，因此在坚持1分钟左右后， CPU就过热自动断电了。
因此想要让CPU核心的温度降下来，首先要做的就是增强金属顶盖的散热能力。在热力学中，传热速率的方程式为Q=KAΔt ，其中K为总传热系数， A为传热面积， Δt为温度差，显然提高K、A ， Δt中的任何值，均可强化传热过程，提升传热速率。在CPU核心与金属顶盖的散热系统中，传热面积就相当于CPU核心的面积，这部分要改变基本上不可能，总传热系数K则相当于核心与金属顶盖之间导热介质的效能，因此从第9代酷睿处理器开始，英特尔就是用了钎焊工艺来代替导热硅脂，就相当于是提升了传热系数，使得热量可以更快地从核心传输到金属顶盖上。