微軟XBOX天蝎座的散熱：游戲主機散熱的新風向標

scott2016 2017-04-16

近幾年伴隨VR/AR顯示技術以及4K畫質的新生需求，以及電競行業的越來越受重視（CCTV5還在DOTA2亞洲邀請賽期間還專門做了5分鐘的新聞報道，這在之前是不可想象的），傳統硬件廠商均在這一新生市場不惜砸下重金，以開發出各種各項的“專業”設備來迎合消費者的“專業”需求。硬件外設方面，專業顯示器，注重手感的機械鍵盤，高DPI的游戲專用鼠標，游戲耳機甚至專業的游戲鼠標墊都呈現在消費者面前，當然作為最核心的游戲主機，自然也是主機廠開發的重點。今天就來講講“不干正事的微軟爸爸”在E3期間發布的，即將于2017年年底正式推出的XBOX天蝎座。
先來一段簡單的背景介紹吧。很多朋友都知道XBOX是由微軟公司開發并于2001年發售的一款家用游戲主機，其死對頭就是SONY大法的PS系列。去年SONY發布了最新的PS4 PRO，相比前一代PS4, CPU/GPU主頻有限提升，內存帶寬小幅提升，GPU增加了一倍數目的運算單元（CU），并全面開始支持4K。要知道微軟Xbox One因為先天機能短板，其上的不少跨平臺游戲僅能跑出720p效果，更因此而被很多玩家黑成了“Xbox 720”。實際上，這正是很多玩家放棄Xbox One選擇PS4的關鍵原因之一。作為發布時間稍晚于對手的XBOX最新產品，天蝎座必定是后來者居上的架勢，方可保住自己的面子，下面是PS/XBOX的性能對比。

天蝎主機的主要參數如下圖：

從硬件指標上來講，可以說天蝎座可以說是完全碾壓PS4 Pro，當然伴隨著這些牛逼性能的背后，也是產品發熱量的巨大增加。那么微軟是如何處理天蝎座的發熱問題的呢？

1， 總體設計方案
雖然天蝎座在產品性能上幾倍于自家前輩XBOX ONE，但從發布的信息來看，其尺寸反而比XBOX ONE小了一圈，（官方通過拿掉XBOX ONE主機露出天蝎座主機尺寸的方式直觀有趣地展示了天蝎座的小巧尺寸，相關視頻請參考如下鏈接：http://www.theverge.com/2016/6/13/11890842/microsoft-xbox-project-scorpio-virtual-reality-e3-2016）不過這也符合微軟作為全球科技零頭羊的氣質，絕不向不可能低頭。所以小巧緊湊的尺寸限制更要求嚴格的散熱設計了。從總體上講，風道盡可能短且有效，熱源應盡可能在同一條風道上，而且系統的風道阻抗應設計的盡可能小。出于尺寸的限制，不可能有太多的散熱器空間，因此必須盡可能提高散熱器的性能以及風流的對流換熱系數。高風壓離心風扇（提供高風速及較多有效風量）和超薄（產生盡可能小的系統阻抗）高密度（盡可能多的散熱面積）高導熱（盡可能低的齒-頂熱阻）翅片。在內部導熱的設計上，應通過超高導熱系數材料的應用來盡可能減少傳導熱阻。

2， 系統進出風設計
天蝎座采用了側邊開圓形大進風口進風，后部開出風口出風的設計，這樣的設計可以最大程度上保證用戶體驗度（系統的熱風不會被用戶感覺到）。出于外觀設計的要求，進風口采用了隱藏式設計，但從下面兩圖片仍可以清晰看出。當然，雖然沒有見到真機，但進風口的防塵網肯定是少不了的。下圖中的散熱孔面積尺寸還是比較大的，相信天蝎座的散熱工程師一定沒少與工業設計工程師在這個設計點上爭執。

3， 內部風道設計
進風口風流進入系統后，很快被離心風扇吸入，并從風扇出風口吹到高密度散熱齒上，再由漸彎外框結構導風到出風口吹出，整個風道相對很短且有效。

4， 內部導熱及散熱設計
為達到最佳的導熱效果，天蝎座采用了蒸汽腔均溫板作為CPU芯片的基板，該均溫板可以最大程度上將芯片上面的熱量均勻地擴散到整個均溫版表面。同時，較大的表面也可以為CPU芯片周圍的供電芯片提供較好的導熱路徑。芯片與均溫版之間應采用高導熱的硅脂或相變材料來獲得最低的接觸熱阻。超薄高密度散熱齒可通過焊接扣合齒或者鏟齒工藝實現，以獲取盡可能多的散熱面積和通風面積。同時，較高的導熱系數可以最大程度上提升散熱器的效率。同時具有超強性能的離心風扇可以提供最有效的風流，為主芯片在處理數據過程中產生的巨大熱量提供充足的風量，隨時滿足其散熱的需求。同時還能最大程度上降低設備噪音，提升用戶體驗度。
除此之外，從媒體上發布的相關新聞上來看的話，好像還有什么專門的水冷設計。但是以天蝎座目前的空間及設計曝光點來看，應該是不會在采用水冷設計（已經有足夠的散熱面積及專門的風扇了）了，所謂的水冷應該指的就是VP里面的那點水了。