(酷冷至尊散热器测评)半导体散热器哪个牌子好
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DIY硬件始终经历着高速的发展，CPU作为核心部件，从多年前的单核演变至如今的主流6核，高端10核，甚至在消费级处理器范畴内已经可以轻松搭建出用于内容创作的16核主机。虽然工艺制程在不断的进步，但是核心数量的增加以及频率的提升，高性能CPU的功耗也在不断的突破极限。可以预见的是，随着AMD与Intel关于核心数量与频率的竞争还会持续进行，未来数年内消费级CPU仍将维持高功耗/高发热的状况。
纵然CPU制造商会尽一切办法，通过“智能、动态”的频率设计来让性能与功耗之间取得平衡。比如Intel有着眼花缭乱的“Turbo Boost 2.0、Turbo Boost Max 3.0、Thermal Velocity Boost”，AMD也拥有“Precision Boost、Extended Frequency Range”等频率控制技术，来让CPU的功耗“看起来”比较低，至少让标称的且大家比较熟悉的“TDP”这项指标不会太难看。但实际上，一颗标称125W TDP的Intel酷睿i9-10900K处理器，在不进行手动超频，仅通过简单的BIOS设置解锁功耗限制的情况下，就能够达到惊人的230W满载功耗；AMD依靠着更先进的制程工艺，情况稍好一些，但以标称TDP 105W的Ryzen 9 5950X为例，在开启PBO模式后，实际满载功耗仍将突破200W。
风冷以及水冷，都是大家比较熟悉的散热模式了。其实大家平时使用的一体式水冷，其部分原理仍旧属于“风冷”的范畴，不过是散热器的导热介质由热管的“蒸发-凝结”自动循环原理，替换为依靠由水泵电机主动循环带动的液体传导，最终所有的热量还是通过风扇的转动，形成强制对流，将鳍片（风冷）或冷排（水冷）的热量传递到环境中帮助芯片降温。因此，风冷与水冷散热器都属于“被动”的散热的形式，因为芯片的高温与环境的低温所产生的温差范围，决定了传统散热器作为"热量的搬运工"，最多只能将芯片的温度降低至接近环境温度。
所以，与处理器共同进退的“散热器”，在某种程度上，也决定着CPU性能的推进速度。毕竟大多数DIY玩家与内容创作用户群体，更在意主机的绝对性能而非功耗。只要散热器性能能够跟上，就还能进一步压榨出更强的CPU性能。自从2000年由酷冷至尊发布全球首款利用热管导热的风冷散热器，2005年同样由酷冷至尊发布全球首款一体式风冷散热器至今，风冷与水冷的散热基础模型在近20年的时间里没有更新过。这也意味着，仅仅依靠现有的“被动散热”已经有些力不从心，如果需要持续攻克芯片高温的散热问题，是否需要一种“主动制冷”的新模式出现？
答案可能还是有的，那就是利用热电效应原理的的半导体制冷技术。作为PC散热领域引领新技术的先驱，酷冷至尊发布了与Intel联手打造的半导体制冷PC散热器：ML360 SUB-ZERO，今天我们就来看看，这个全新类型的黑科技散热器，是否能够成为高端散热器发展的新方向。
随着工艺制程的提升，晶体管密度增加，CPU的核心的封装DIE面积越来越小，根据热力学原理，导热面积越小的情况下，需要更大的温差来维持热传导性能，温差较小的传统散热形式无法解决这个问题。即便CPU功耗并不高，但仍然会严重积热（热量出口面积不够），导致频率上限过低。但CPU的发展之路注定了晶体管密度还将继续提升。TEC天然具备较大的温差属性（吸热端温度可轻松做到-20℃），可能是解决小面积高热量传导的最佳方案。这不是只有Intel所面临的问题，AMD同样很头疼。
而且，不是所有程序都能够很好的利用主机的多核心资源，我们日常办公，游戏等应用仍然更需要强劲的单核心性能而非多核低频，因此TEC散热器能够帮助用户便利的达到符合实际应用需求的更高频率，即便是核心不那么多，也能带来更好的实际性能。这也是类似于Intel i5 9600K，Intel i5 10600K这类少核高频处理器存在的意义。
TEC散热器，正因为更符合CPU内核“低温高能，高温低能”的工作特性，同时具备可量产，可精确智能调节的属性，就能够在某些特定目标下替代不可控且繁琐的液氮超频，成为新概念的超频工具。
半导体制冷原理是基于热电效应（含塞贝尔效应和珀尔帖效应），其核心是P-N结组成的热电偶，P型半导体中电子不足有多余的空穴，N型半导体中有多余的电子，这两种半导体分别含有正的、负的温差电势，所以当有直流电通过P-N结时，在结点处由于有温差电势，也就会有能量转换，从而与外界会有能量交换。为了进一步提高制冷能力，通常会将多个这样的热电偶串并联在一起组成热电堆，制冷/制热能力也就更好，这种散热装置被称为ThermoElectric Cooling，简称TEC。
TEC散热片的吸热（冷）端贴近发热的CPU，给CPU降温；TEC另外一面则进行放热，其具备无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，制冷速度极快，易于进行温差冷量可控调节。当然，TEC半导体制冷应用于PC散热的难点也不少，之前我们的超能课堂已经有过相关的科普。
对于CPU来说，低温带来的性能优势是什么大家可能不太了解。如果CPU内核温度越低，就天然能在同功耗甚至更低的功耗下，达到更高的频率，可简单理解为CPU都是低温高能，高温低能的产品。平时大家无法体会到这个特性，是因为性能最强的风冷和水冷都无法做到让处理器低于室温，使其内核稳定的停留在到0℃~20℃的稳定温度区间。打个比方（非准确数值，只用于概念表达），假如让一颗CPU的某一个核心运行在5.5GHz的超高频，在TEC的压制下，可以将其控制在50℃，50W功耗，1.3V电压；如果没有TEC的大温差制冷，这个核心温度会急剧提升至90度以上，在高温下要维持内核的高频，电压会提升至1.45V，单核功耗提升至80W，最终导致CPU无法稳定高频运行。使用TEC散热器，就相当于开启了一个特别定制的CPU舒适温区，能让部分核心去冲击在传统散热条件下无法达成的高频率。
ML360 SUB-ZERO的包装挺大，印刷有酷冷至尊与Intel双品牌。Intel负责CRYO散热技术中，将半导体散热应用于PC领域的软件开发控制标准，酷冷至尊则进行硬件设计研发，最终呈现在我们面前的就是这款由360水冷排+TEC水冷头+水泵串联的一体式散热器。
ML360 SUB-ZERO通体采用黑色设计，360水冷排与寻常的一体式水冷无差异，水泵为独立设计，体积比普通集成在冷头内的泵更大，满载功耗为13.8W，能够比常规水泵带来更高的流速。水泵带长条形的金属安装支架，需要匹配合适的12cm风扇孔位进行安装。当然最核心的部分就是串联其中的水冷头，这颗TEC水冷头为八边形外观设计，顶部嵌有酷冷至尊金属LOGO，在不含水泵的情况下，体积比寻常的水冷头更大。
ML360 SUB-ZERO的水冷头因包含半导体散热技术，结构也更为复杂。内部上层的A点为控制电路PCB，内含温度感应器试试调控TEC的输出功率，避免结露；A与B之间为常规水冷的导流水路及微水道导热底座，不仅要带走CPU的热量，还要为TEC制冷片的热端提供散热；B点为最核心的半导体制冷片（TEC），制冷片下方的C点，为最终接触CPU的散热铜底，铜底内同样内置了温度与湿度传感器，将实时采集的数据回馈到系统控制PCB进行调控；下方的D点为塑胶的密封裙边，将CPU整体的进行包裹，隔绝低温区的气流流动，避免因为湿度与温差导致的主板元器件结露损毁硬件。
因半导体制冷所需功率较大，ML360 SUB-ZERO的TEC工作功率为满载180W左右，所以的冷头的一侧为独立供电口，接头需要使用平时给显卡供电的PCI-E 8-Pin。同时Intel CRYO系统软件需要对接受并发送TEC传感器产生的数据和指令，冷头还带有一个Micro USB接口，直接与主板的USB 2.0接口连接。
我们来近距离看下ML360 SUB-ZERO的灯头底部。水冷头采用了压力扣具设计提高性能，因为Intel研发的CRYO散热技术，同时需要主板、CPU、TEC的软硬件需要协同工作，所以目前只支持自家的LGA1200平台；吸热端的铜底为加厚设计，可减少处理器温度波动，降低产生结露的可能性。
360冷排所配置的3颗12cm风扇为650~1900RRM，提供最大59 CFM的风量与2.0 mmH₂O的风压；水冷管包裹黑色织网，管径较粗，和常规水冷相比属于偏硬的类型。
配件部分比较简单，安装扣具，螺丝，说明书，供电线与USB信号线。
ML360 SUB-ZERO底座的塑胶包围边缘为软橡胶质，符合主板设计规范，可以避开CPU周围的元器件，直接贴合至主板PCB。
对接好扣具拧紧螺丝后，散热器就完全“罩”住了CPU。与普通风冷水冷不同的是，TEC制冷的情况下，可能与环境产生较大的温差，密封后避免冷热气流交汇结露。
我们使用酷冷至尊COSMOS C700M来进行了实际装配，安装流程大致和常规一体式水冷类似，区别在于因结构特殊，ML360 SUB-ZERO的安装过程多了一些限定：1. 因为存在与水泵位置与能效关系，水冷排通常需要安装在机箱顶部，水泵安装于机箱前部。2. 水冷头的进出水管只能朝向内存方向，内存的安装高度限定在45mm左右。3. 独立水泵的固定，需要机箱的前置风扇位具备可移动的安装滑轨（不是简单四个孔的那种结构），或者机箱前置可同时兼容14cm或12cm风扇，否则其中一个前置风扇和水冷泵只能二选一进行安装。
硬件安装完毕后，开机可以正常进入系统。此时我们需要安装Intel Cryo Cooling软件，才能开启ML360 SUB-ZERO散热器中的TEC制冷功能，否则将以普通水冷模式运行；
另外目前Intel CRYO需要搭配Intel Extreme Tuning Utility（XTU）进行超频，可以在Windows下方便的进行CPU电压调节，单个核心的频率设置，TVB温度与倍频联动关系等。
Intel CRYO软件在安装时会自动检测处理器型号，如果系统并非Intel 10代酷睿处理器，软件将无法安装；装好后软件会自动检测到符合Intel CRYO技术标准的TEC散热器，并且可以设置三档调节模式，对应的模式会通过冷头上的LED灯指示的颜色进行提示：
开机后默认开启Standby Mode，TEC不工作，CPU待机低功耗状态下的内核温度维持在33℃左右。
切换到Cryo Mode时，TEC智能输出制冷功率，CPU待机状态下，内核温度会在几秒内降低至14℃，此时的环境温度为25℃，处理器已经低于室温运行了。
切换到Unregulated模式时，TEC满功率输出制冷功率（180W），CPU在不负载的低功耗下，内核会很快的降至零下负温度，但目前的硬件传感器低于0℃时也显示0℃，所以读数实际是不准确的。
接下来我们开始性能测试，测试分为温度与超频两个部分，均对比常规的360水冷。考虑到酷冷至尊ML360 SUB-ZERO首发上市价格为3299元，因此我们选用了对超频支持较好的华硕ROG主板、水冷进行比对参考，看看这款民用级一体式TEC水冷散热器的性能特点。
测试目标：了解TEC水冷散热器性能表现的优势与劣势区间段，包含完全关闭TEC，仅依靠360水冷散热情况下的性能情况（TEC模块对水冷头的结构改变，是否会影响原本水冷的散热性能），对比现有的常规360 AIO一体式水冷有哪些性能特点。
测试方式：通过BIOS中锁定处理器PL1与PL2功耗的方式，测试Intel 酷睿i9-10900K处理器，在5~20W（待机功耗）、70W（FPU全核满载）、120W（FPU全核满载）、170W（全核满载）、220W（全核满载）五档负载功耗状态下，记录TEC 360水冷与传统360水冷散热器分别展现的性能数据对比。因CPU表面温度在极低温情况下传感器读数不准确，数据采样为10个内核的内核平均温度。代表TEC制冷模式的ML360 SUB-ZERO分别设置为CRYO智能控制模式与STANDBY待机模式，代表传统360水冷模式的ROG STRIX LC360 RGB，风扇与水泵均设置为默认的PWM温控模式。
在0~20W波动的待机状态下，其实已经展现出TEC制冷的部分特性了。开启TEC制冷的待机温度为16.3℃，远低于室温25℃。传统水冷的表现则为正常的30.1度。不过当关闭TEC制冷，仅依靠360水冷散热的ML360 SUB-ZERO，35.4度的性能表现是弱于传统水冷的。不排除确实因植入了TEC模块后冷头内部结构改变，导致纯水冷性能的下降。
在处理器70W功耗的轻度负载下，TEC制冷依旧胜出。不过非TEC待机模式下，ML360 SUB-ZERO纯水冷性能确实收到了冷头导热结构的影响，对比之下温度非常高。
来到120W功耗的中度负载下，TEC制冷功率也提升至了164W。此时TEC制冷的温度性能依然胜出，不过领先优势在缩小。而非TEC制冷情况下CPU温度依然过高（85.5℃）。
来到170W功耗的高度负载下，TEC制冷功率和中度负载类似的166W，接近180W的最大功率。此时TEC制冷的温度与传统360散热器持平。而非TEC制冷情况下CPU温度就超高了。目前看起来，受到全新的冷头结构限制，其水冷部分可能主要是给TEC制冷片的热端散热的，并不能直接有效的作用于CPU本体。
最后在220W功耗的极限负载下，TEC制冷提升至接近全功率的171W。传统360散热器也在此功耗区间段性能反超了TEC制冷散热器。TEC STANDBY模式因上一档测试温度已经破百，本次不再记录。在裸平台测试下的CPU满载时，ROG STRIX LC 360 RGB的风扇转速达到了2100RPM，测试后的噪音值达到了59分贝，已经属于吵闹的级别。酷冷至尊ML360 SUB-ZERO则相对安静，不过它也有一个独特的问题：虽然TEC制冷模组本身是0噪音工作，但风扇与水泵是直接通过sata接口的12V供电，并不能通过主板的PWM或DC温控，无论CPU是低负载还是高负载，均维持定速工作，裸平台下运行噪音为50分贝，风扇和冷头发出的声音并不大，比较明显的还是水泵工作时的高频声。
将其安装至机箱内后，机箱的隔音作用，可将ML360 SUB-ZERO水冷的工作噪音降低至45分贝左右。白天无太大影响，夜间安静的时候会比较明显。
测试目标：测试在低温与常温环境下，TEC水冷散热器与传统水冷散热器对于冲击少量核心的超高频的状态区别。
测试方式：通过XTU设置，逐级提升Intel Core i9-10900K其中四个核心的频率，直至不稳定状态，记录其频率，功耗，以及理论性能分数。不过该测试只能反映CPU个体的性能表现，受制于不同CPU的体质，测试结果未必能在同型号另一颗CPU上复制。测试过程涉及超频过程反复的调试比较繁复，本文直接公布测试相关结果。
经反复验证后，开启CRYO智能散热模式的ML360 SUB-ZERO最终可以让我们手上这颗i9-10900K稳定在四核5.6Ghz（此时自适应电压上限设置为1.46V，实际工作电压为1.39V），并且能够通过R23的但线程测试，3DMARK Fire Strike Extreme与Time Spy跑分。而传统水冷PWM模式下的ROG STRIX LC 360 RGB，仅能在同设置下进入桌面，开启R23测试后很快会宕机，无法通过使用测试。确实低温区间更符合CPU晶圆特性，温度降低意味着功耗与电压的需求同步降低，频率反而能过获得大幅提升。
在酷冷至尊ML360 SUB-ZERO帮助下，i9 10900K达到的高频状态也确实能够让CPU在倾向少核性能的应用中得到更大的性能收益。在CINEBENCH R23的单线程测试中，TEC压制下的高频i9 10900K得到了1439分，相比传统AIO水冷默频的1301分性能提升约9.5%。
在代表DX11 2K分辨率游戏的3DMARK Fire Strike Extreme测试中，TEC制冷条件下的OC 5.6GHz i9-10900K达到32485分，性能相比传统AIO水冷默频的27834分提升约14%。
在代表DX11 2K分辨率游戏的3DMARK Time Spy测试中，TEC制冷条件下的OC 5.6GHz i9-10900K达到13899分，性能相比传统AIO水冷默频的11018分提升约20%。
在CINEBENCH的单线程测试中，依靠TEC的低温优势，CPU整体的电压与功耗均较低。除了那颗高频工作的核心温度保持在49℃，其余核心均维持在与低于室温的23℃左右。测过过程中所有核心频率均上过5.6GHz。
最后，我们冲击了一下手上这颗i9-10900K的频率极限，在BIOS中仅开启两个核心的情况下，自适应功耗设置为1.5V，留下了这张5.8GHz i9-10900K的CPU-Z截图，不过因为体质原因，无法通过任何负载测试。
通过对酷冷至尊ML360 SUB-ZERO详细测试后，我对这颗全球首个TEC半导体制冷散热器有了更全面也更新的认识。它可能和我们在测试前预想的不太一样，虽然冠以“半导体制冷”“黑科技”的名号，但ML360 SUB-ZERO的长处，并非在常温的传统全核超频下与传统水冷一争高下（当然我们本次使用的参照物 ROG STRIX LC 360 RGB也属于顶级性能的传统水冷之一） 。
酷冷至尊ML360 SUB-ZERO最大的意义是在于，与Intel一同开启了探索CPU如何在低温低功耗条件下达到超高频区间的可能性，这是在传统常温下是不可能做到的。可能很多读者会说“Intel是不是疯了，还想要利用TEC来挤一挤14nm+++++的牙膏？”“费劲心思搞出这玩意，效果也没比传统散热好多少，就是为了压自家的火炉？”
其实不是的。这是一个全新的CPU工况领域，除了极客玩家通过不可控的液氮超频进行过过于极端的探究，普通DIY玩家用再贵的风冷/水冷也无法体验到这种“另辟蹊径”的感受。Intel CRYO项目也并非为了解决当下的问题，更多是面向未来产品方向的可能性做的尝试。正如酷冷至尊20年前“勇敢”的创造出首款风冷热管散热器，15年前“将简单问题复杂化”设计出的120一体式水冷。若干年后，我们回头去看那些吃第一个螃蟹的的人，可能会有不同的评价。ML360 SUB-ZERO就是当下的酷冷至尊，在散热领域做出的又一次探索。
TEC半导体制冷并非全新技术，这是一位理论概念已存在了100多年，且实际应用于工业，航天，军事领域已经几十年的老朋友。从概念上来说，TEC半导体制冷散热器所具备的优势特性，的确能够与PC主机硬件有一个好的结合。假如未来量产后的成本能够大幅度降低，将这个目前看上去挺神秘的“黑科技”下放到常规的240水冷并适当提升售价，对终端用户来说，将不仅仅是安装了一个散热器，它还是一个够发挥自己独特属性，将硬件，软件和固件的组合帮用户提升额外性能的工具。对于这样的全新“外挂”，ML360 SUB-ZERO就是酷冷至尊交给我们的第一份打样，甚至它不需要获得普通用户现阶段的认可。因为在巨人的蓝图中，散热器与CPU协同工作模式的未来方向，已经开始起航。
