2023年笔记本用散热硅脂及相变材料理论性能对比与推荐

前言

        本文成文于2023年的5月中旬，Intel，AMD及Nvidia厂商的新一代笔记本CPU与GPU芯片都已经基本铺开卖了。总体来说，这代笔记本芯片，特别是CPU的散热压力，相比之前，又有了巨幅的提升。这种压力一方面来自于半导体制程逐渐提升后，芯片在更小的面积下发出了更大的热量，即热密度的增加。另一方面则来自于为了争夺移动处理器头把交椅的I和A两家，不约而同下放桌面端的旗舰CPU到移动端的竞争策略，这代移动端旗舰CPU烤机瞬间都功耗接近或超过了150W。虽然大多数笔记本厂商还在使用传统的硅脂散热方案填充笔记本裸die芯片和散热器间的空隙，但是玩家普遍抱怨这方案在高强度工作或者玩游戏的情况下，散热能力衰减的很快。

        另外一个推进散热材料研发的因素来源于对于AI算力的追求，2023年由于ChatGpt的出现，AI的话题突然又重回热搜榜一，与之相配套的AI芯片也同时大卖。而这些芯片也恰巧存在和前文所述笔记本芯片一样的散热困境，同样的发热大，同样的裸die，同样的制程先进但是热密度极大。共同的要求催生着同样的产品。今年各大散热材料大厂也都发了新品，其中不少也就是从这些新增需求上进行研发的。

        这次参与对比的硅脂有陶氏化学的TC-5888，TC-5550（新品），信越化学的7921，8117（新品）。而参与对比的相变材料有莱尔德780，霍尼韦尔的7950，泰吉诺的Fill-PCM800（新品）以及汉高的THF 5000UT（新品）。以上要么是几个散热材料领域的老牌大厂，要么是难得靠点谱的国产新星，他们的水平大概率就是现有笔记本芯片散热方面的最优解。

        下面就先用表格来对比下上述散热硅脂及相变材料的性能，各个性能都摘取自厂商的datasheet上，进行了单位的统一，但是测试数据的实验条件方面，有些厂商在标准条件以外，可能有所不同。如果厂商有特定标注的话，会下面在对比点评环节的时候会做一定的解释，如有疏漏，希望大家在评论里指出。

笔记本用散热硅脂及相变材料性能对比表

        各个对比项目中最优表现的数据都用黄底红字来进行强调了。

各散热材料数据资料对比与点评   

        在总结数据前必须先简单了解下散热材料的参数的大概意思。

热传导率：表示传热的能力，越大越好

热阻：和热导率差不多的意思，越小越好

粘度（25°）：表示膏状体自身好不好散开，约小越好涂到散热器上。

重工性：即材料重新工作的特性。主要指其对散热器是否有腐蚀性，以及常温下芯片和散热器是否好分离。

Dry out：受热后基质的挥发情况。

Pump out：高热密度芯片后硅脂偏移的情况

耐久性：厂家对自身产品耐久性的测试条件

保存时间：硅脂或者相变材料必须生产后6-24月内使用，要不然性能会有所下降。

        从上面不难看出，笔记本上芯片的散热需求是，高传导，低热阻，低粘度，可重工，不会dry out，不会pump out，并且还通过足够的耐久性测试。

        以此标准就可以开始考察各个材料在笔记本上的适应性了。

        TC-5888和7921这两款经典硅脂可以放在一块说，它们本身都是经受过很多次考验的成熟老将了。它们的技术还是更注重提升材料的防御Dry out的性能，对于裸die的大热密度芯片，显得有些力不从心。玩家普遍反映衰减的比较迅速。特别还有7921这种第一代无溶剂散热材料伴随的高粘度问题，让其在2023年已经显得不太够看。

        对应上述经典的升级款，陶氏和信越不约而同的选择以加强Pump out能力作为突破口，开发出来了TC-5550与8117硅脂。明显它们两家化学大厂，也还是想在这波AI芯片大卖的热潮中分一杯羹的，不过受制于本身硅脂特性的限制，加之传热能力本身就比不上顶级相变材料，这两硅脂可能在AI芯片或者笔记本GPU那种die面积较大，积热问题较轻的应用场景下，才能有比较好的发挥，在核心面积更小，热密度更好的CPU上，需要更多的数据进行验证。另外值得注意的是，7921难涂的问题，信越解决了，但没有完全解决。第一次安装时，硅脂粘度能维持在80这个特别好涂的数值，但是在此之后，硅脂会在常温下有接近700的粘度（甚至是7921的2倍），看来已经完全不考虑重工性了。

        在散热压力最大的笔记本CPU散热应用方面，相变材料还是保持了其优势的，这次的4位参与者都值得说道说道。

        首先是玩家们最初的选择——莱尔德780，作者查询到，甚至贴吧大佬在17年就有人将其用于台式CPU散热了，算是打响了抗散热硅脂衰减的第一枪，实验效果也是特别明显的。但是这个老将在2023年也疲态尽显，780对比其他3个新同事，可以说是全方位的落后，传热性能差，热阻大，重工性差，甚至笔者的笔记本的铜管差点因为780的粘性太大而掰弯了。除此之外，莱尔德公司最耐久的相变硅脂其实是tpcm910，但其测试条件仍只有霍尼韦尔的一半。技术方面，莱尔德确实没太跟上。

        第二个是现有王者7950，毋庸置疑。国际大厂不说，其测试数据的翔实，让作者这个工程师真的感受到赏心悦目。除此之外，玩家们的实验数据也和理论基本贴合，现在的大卖是很有道理的，除了稍微贵了点，几乎可以无脑上。

        第三个是国产新秀泰吉诺的Fill-PCM800，我在研究完其datasheet后，发现其性能有点超乎我对国产的想象。其各项参数，只是略输7950，大部分场合应该可以充当7950的平替，显著优于莱尔德的780。该款材料已经有散热领域的大UP在开展详细测试了，初步结果应该快出了。不过我建议在测试结果出来后，普通网友还是等一波发烧老哥的长期测试再下决定买不买。因为此产品的datasheet页面对于测试效果和粘度信息有所缺失，这个算是国产产品的通病吧，有些测试数据得和厂商一起积累。从该公司页面里其他产品线的测试数据来看，该公司的研发风格还是比较扎实的。当然无论泰吉诺这产品是不是真达到了参数页面里的高度，还是希望它把相变散热材料的价格打下来吧。

        最后一个是胶水大佬汉高的THF 5000UT，它也是这个月才发的新品，它对于AI的裸die芯片的考虑比其他家更深入，其主要卖点是性能略优于7950，并且其达成低热阻的情况时候，需要的压力值更小，降低了散热器的安装要求。对于AI的大型裸die芯片来说，较大的压力值可能伤害芯片的基板，从而让芯片失效，虽然笔记本上的芯片尺寸都不大，但散热器在笔记本上也无法施加很大的压力。此相变硅脂的特性确实很适合笔记本。除了热阻这一核心性能外，其发布ppt内可靠性测试条件，重工特性测试视频的翔实程度，也让人用起来更加放心。当然，由于此产品还没有在广大玩家手里锻炼过，现在对其的估计是上限很高，谨慎乐观，希望价格能做到7950的等级，如果能做到如此，明年的最适合笔记本CPU的散热材料之王可真不好说。

        总结来说，作者对散热材料的适应性做了个主观排名：

        THF 5000UT≈7950>PCM800>780>5550>8117>5888≈7921

购买建议及注意点

0.      第一个建议是比较主观的私货，是经验之谈，没啥理论。一个散热模组本身是有寿命的，笔记本上的更是如此，特别考虑到有些散热模组的螺丝还比较难买，不好替换的情况。在本子5-6年的使用周期下，最好把拆装模组的频率降低到1年一次左右，建议每年夏天前处理弄一次就好，其余时候还是以清灰为主（特别是鳍片），压缩气体是个好东西。

1.      硅脂及相变材料都有其保存期，从半年到2年不等，过了保存期的性能厂商无法保证，所以硅脂或者相变材料都应该随用随买，图便宜的囤积毫无意义。除此之外，尽量买销量大的店铺的东西，图材料的货真价实是一方面，另一方面，材料的实际到玩家手上的保存期也能短一些，避免因为过期而降低性能的情况。

2.      从作者本人使用莱尔德的780sp及霍尼韦尔7950sp的经验来看，相变材料在使用过一次后，即使特地的把针管堵上，整个针管内的材料也会在1个月内迅速粉末化。所以和建议1一致，膏状的相变材料更要注意随买随用，按照本次的用量来就行。

3.      莱尔德的780在2023年已经是性能相对较弱的相变材料了，无论是寿命，散热能力都全方位的落后于其他3家（如果国产没虚标的话）。但是绝对性能并不差，特别是耐用性方面比硅脂还是有明显优势，所以如果能以在硅脂和其他相变之间的价格购买的话，才值得考虑。

4.      考虑到40系显卡的不错的能耗比，硅脂产品在笔记本上的GPU上使用尚可，但是不建议在将其用在笔记本的CPU上，即使由于价格和方便涂抹的特性，也更建议陶氏和信越的新一代产品，毕竟它们对于Pump out问题做了特定的优化。（它俩比的话，肯定更推荐陶氏，信越新一代产品的700粘度，估计不加热的话，散热器都扯不下来）

在现有条件下，霍尼韦尔的7950仍是最稳妥的笔记本CPU选择，但是今年来的2个挑战者应该实力都不俗，汉高产品的上限可期，泰吉诺产品的性价比可期，但都还需要各种玩家的长时间实验结果汇总才能出正确且