近幾年伴隨VR/AR顯示技術(shù)以及4K畫質(zhì)的新生需求，以及電競(jìng)行業(yè)的越來越受重視（CCTV5還在DOTA2亞洲邀請(qǐng)賽期間還專門做了5分鐘的新聞報(bào)道，這在之前是不可想象的），傳統(tǒng)硬件廠商均在這一新生市場(chǎng)不惜砸下重金，以開發(fā)出各種各項(xiàng)的“專業(yè)”設(shè)備來迎合消費(fèi)者的“專業(yè)”需求。硬件外設(shè)方面，專業(yè)顯示器，注重手感的機(jī)械鍵盤，高DPI的游戲?qū)Ｓ檬髽?biāo)，游戲耳機(jī)甚至專業(yè)的游戲鼠標(biāo)墊都呈現(xiàn)在消費(fèi)者面前，當(dāng)然作為最核心的游戲主機(jī)，自然也是主機(jī)廠開發(fā)的重點(diǎn)。今天就來講講“不干正事的微軟爸爸”在E3期間發(fā)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(fā)并于2001年發(fā)售的一款家用游戲主機(jī)，其死對(duì)頭就是SONY大法的PS系列。去年SONY發(fā)布了最新的PS4 PRO，相比前一代PS4, CPU/GPU主頻有限提升，內(nèi)存帶寬小幅提升，GPU增加了一倍數(shù)目的運(yùn)算單元（CU），并全面開始支持4K。要知道微軟Xbox One因?yàn)橄忍鞕C(jī)能短板，其上的不少跨平臺(tái)游戲僅能跑出720p效果，更因此而被很多玩家黑成了“Xbox 720”。實(shí)際上，這正是很多玩家放棄Xbox One選擇PS4的關(guān)鍵原因之一。作為發(fā)布時(shí)間稍晚于對(duì)手的XBOX最新產(chǎn)品，天蝎座必定是后來者居上的架勢(shì)，方可保住自己的面子，下面是PS/XBOX的性能對(duì)比。

天蝎主機(jī)的主要參數(shù)如下圖：

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

1，     總體設(shè)計(jì)方案
雖然天蝎座在產(chǎn)品性能上幾倍于自家前輩XBOX ONE，但從發(fā)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(jī)露出天蝎座主機(jī)尺寸的方式直觀有趣地展示了天蝎座的小巧尺寸，相關(guān)視頻請(qǐng)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(zhì)，絕不向不可能低頭。所以小巧緊湊的尺寸限制更要求嚴(yán)格的散熱設(shè)計(jì)了。從總體上講，風(fēng)道盡可能短且有效，熱源應(yīng)盡可能在同一條風(fēng)道上，而且系統(tǒng)的風(fēng)道阻抗應(yīng)設(shè)計(jì)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(fēng)流的對(duì)流換熱系數(shù)。高風(fēng)壓離心風(fēng)扇（提供高風(fēng)速及較多有效風(fēng)量）和超薄（產(chǎn)生盡可能小的系統(tǒng)阻抗）高密度（盡可能多的散熱面積）高導(dǎo)熱（盡可能低的齒-頂熱阻）翅片。在內(nèi)部導(dǎo)熱的設(shè)計(jì)上，應(yīng)通過超高導(dǎo)熱系數(shù)材料的應(yīng)用來盡可能減少傳導(dǎo)熱阻。


2，     系統(tǒng)進(jìn)出風(fēng)設(shè)計(jì)
天蝎座采用了側(cè)邊開圓形大進(jìn)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)，后部開出風(fēng)口出風(fēng)的設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)可以最大程度上保證用戶體驗(yàn)度（系統(tǒng)的熱風(fēng)不會(huì)被用戶感覺到）。出于外觀設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)風(fēng)口采用了隱藏式設(shè)計(jì)，但從下面兩圖片仍可以清晰看出。當(dāng)然，雖然沒有見到真機(jī)，但進(jìn)風(fēng)口的防塵網(wǎng)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(yè)設(shè)計(jì)工程師在這個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)上爭(zhēng)執(zhí)。



3，     內(nèi)部風(fēng)道設(shè)計(jì)
進(jìn)風(fēng)口風(fēng)流進(jìn)入系統(tǒng)后，很快被離心風(fēng)扇吸入，并從風(fēng)扇出風(fēng)口吹到高密度散熱齒上，再由漸彎外框結(jié)構(gòu)導(dǎo)風(fēng)到出風(fēng)口吹出，整個(gè)風(fēng)道相對(duì)很短且有效。


4，     內(nèi)部導(dǎo)熱及散熱設(shè)計(jì)
為達(dá)到最佳的導(dǎo)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?cái)U(kuò)散到整個(gè)均溫版表面。同時(shí)，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(dǎo)熱路徑。芯片與均溫版之間應(yīng)采用高導(dǎo)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(shí)現(xiàn)，以獲取盡可能多的散熱面積和通風(fēng)面積。同時(shí)，較高的導(dǎo)熱系數(shù)可以最大程度上提升散熱器的效率。同時(shí)具有超強(qiáng)性能的離心風(fēng)扇可以提供最有效的風(fēng)流，為主芯片在處理數(shù)據(jù)過程中產(chǎn)生的巨大熱量提供充足的風(fēng)量，隨時(shí)滿足其散熱的需求。同時(shí)還能最大程度上降低設(shè)備噪音，提升用戶體驗(yàn)度。
除此之外，從媒體上發(fā)布的相關(guān)新聞上來看的話，好像還有什么專門的水冷設(shè)計(jì)。但是以天蝎座目前的空間及設(shè)計(jì)曝光點(diǎn)來看，應(yīng)該是不會(huì)在采用水冷設(shè)計(jì)（已經(jīng)有足夠的散熱面積及專門的風(fēng)扇了）了，所謂的水冷應(yīng)該指的就是VP里面的那點(diǎn)水了。




5，     功耗的軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)
除了解決產(chǎn)品在最惡劣運(yùn)行工況下的散熱需求，在軟件方面也應(yīng)對(duì)功耗方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以盡可能地節(jié)省能源，提升利用效率。天蝎座采用了Hovis方案，使得設(shè)備運(yùn)行過程中在滿足性能需求的同時(shí)，功耗也是盡可能地降低。當(dāng)然，除此之外，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方案的設(shè)計(jì)也肯定是必不可少的。



6，     總結(jié)
從上面的分析中不難看出，天蝎座超小體積卻能達(dá)到超強(qiáng)性能的背后，除了芯片及硬件等相關(guān)技術(shù)的提升之外，散熱方面的優(yōu)良設(shè)計(jì)也是天蝎座性能得到穩(wěn)定發(fā)揮的保證。相信在今后幾年內(nèi)，圍繞VR/AR/4K顯示方面的小尺寸主機(jī)也是一個(gè)新的市場(chǎng)增長點(diǎn)，與之配套的散熱技術(shù)也會(huì)得到廣泛而充分地應(yīng)用。

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