低噪聲系統

謹行

不知不覺，凜冬已至，不知道大家身邊是白雪皚皚還是狂風怒吼，抑或落葉仍在飛舞？不管是怎樣的場景，相對于生機勃勃的春夏和滿懷期許的金秋，冬日總給人一種落寞寂寥的感覺。在這個時候，身邊電腦發出的聲音即使并不算大，是不是也讓人感到有些心煩呢？

其實隨著PC市場的發展，各種特色產品日漸豐富，其中以靜音為賣點的也不少。那么，希望享受寧靜冬日時光的朋友們，就和筆者一起來了解一下這些產品和它們帶來的清靜世界吧。

處理器散熱系統

處理器風扇，或者說散熱器是電腦噪聲的主要來源之一，越新型、越高端的處理器結構越復雜、頻率越高，發熱量常常就越大，處理器散熱系統的能力也隨之不斷提升，其中最常見的方法當然就是增加散熱風量，以吹除越來越多的熱量，但因此帶來的常常就是越來越明顯的噪聲。要想處理這部分的噪聲，多從兩個方面下手，一是降低風扇噪聲，二是改變傳統的設計思路。

1.靜音風扇

散熱器風扇提升風量的方式有兩種，一是增加風扇轉速，加快氣流速度;二是加大風扇直徑，加寬氣流“通道”。其中增加轉速的方式中，風扇自身高速運轉和帶來的快速流動、沖擊元件的氣流，都會產生更大的噪聲;而加大風扇直徑則可在獲得同樣風量的前提下，降低風扇轉速和氣流速度，因此聲更低一些，是靜音式風扇的主要選擇。

但需要注意的是，加大風扇直徑的時候，必須對應地加大散熱片的受風面積，因此在采用下壓式風扇設計的散熱器中，為了使用大直徑風扇，常常不得不使用V型散熱片，即底部面積較小、上部鰭片分散為較大的受風面積（圖1）。這種設計雖然原理簡單，但面積過大的處理器散熱片難免影響到周邊的元件設計和配件安裝，例如常常緊挨處理器接口的內存插槽就很可能被遮蓋起來，甚至連散熱片自身的安裝卡筍或螺絲都會被遮蔽，難以使用（圖2）。

其實要讓風扇增大風量、提升效率，同時更加安靜，還有一些其他的方法，例如涵道式設計、優化扇葉形狀、使用引流式設計等。簡單地說，它們就是通過將風扇“包裹”起來避免氣流向四周擴散，使用更符合空氣動力學的扇葉安靜地“切割”空氣，利用風扇氣流引導周圍空氣流動而非強行推動空氣等。這些設計和理念大都已經包含在了各種新的靜音風扇設計中，這里就不一一贅述了。

需要注意的是，很多廠商喜歡著重宣傳自己的風扇軸承技術。理論上講，滾珠軸承風扇雖然耐久，但運轉噪聲略大，油膜軸承的壽命略顯不足。如果資金足夠的話，建議選擇磁懸浮軸承產品，可以綜合兩者的優點。但具體到某一款風扇的實際噪聲，則會因為轉速、扇葉設計、風道造型的不同而有著巨大差異，因此并不能僅憑風扇軸承來確定風扇的實際噪聲水平。

2.轉速控制

在實際挑選產品的時候，大家還必須注意一個非常重要的因素，那就是轉速控制。由于處理器散熱器的風扇能力是以滿足高端高負載處理器的散熱需求為目標，但實際使用中，大部分時間則應對的是中低負載和中端主流處理器，其實并不需要以最高轉速運行，提供最大的風量，所以很多廠商會為其增加轉速控制功能。

一款最高噪聲達到30dB以上的風扇，如果支持轉速控制的話，很可能大部分時間實際噪聲都不到20dB（圖3）。而一些轉速控制并不好的風扇即使最大噪聲僅有25dB，但一直以最大轉速運行，使用體驗可能還不如前者。

目前的主板大都可以支持自動轉速控制，但最好使用4pin接口的風扇。3pin風扇接口使用pin1～pin3接口，未連接專門的轉速操控功能（PWM）針腳（圖4），不具備直接調速功能，雖然可以使用電壓來控制轉速，但在控制精度、效果方面要差得多。

3.優化散熱片設計

隨著對散熱風量的進一步追求，12cm甚至14cm直徑的風扇也出現在處理器散熱器上。這些風扇及相應的散熱片已經難以使用下壓式風路設計，否則會遮蓋太大的主板面積。所以一種新設計快速興起，那就是讓散熱片“立”起來，充分利用主板的上部空間。這種設計還帶來了一個額外的好處，它們可以更方便地使用雙風扇設計（圖5），進一步提升散熱風量。

立置式散熱片配合熱管是目前的一種主流設計，這種設計可以在支持較大散熱片的同時，為底部的內存、供電電路散熱片等留下一定空間。熱管的傳熱效率也比直接使用金屬塊、片更高，且重量輕得多。

此外，散熱片還可以通過選擇導熱快的鰭片材質來加快散熱速度，使用更薄而多的鰭片來提升散熱面積，設計更符合散熱風路的結構等方式來提升散熱效率，并適當降低氣流噪聲。

4.與機箱一體化的散熱設計

很多立置式散熱器都可以很方便地裝卸風扇，根據需要安裝單、雙風扇，甚至能調節散熱風路狀態，選擇雙風扇對吹或一吹一抽。后者可在對處理器散熱的同時向主板上需要加強散熱的方向吹風，能加強主板的散熱能力，或將散熱氣流更好地融入機箱整體風路中。

需要注意的是，如果散熱能力已接近極限，例如使用了發熱量很高的處理器或進行極限超頻時，排出的氣流溫度很高，則要改變思路，將散熱氣流排向主板低溫區域而非本身發熱量就較大的區域。此時如能與機箱形成一體式散熱風路，充分利用機箱內的氣體循環甚至直接將這部分熱風排出機箱，都是不錯的選擇（圖6、圖7）。

其實利用與機箱的散熱一體式設計，完全可以構建無風扇的處理器散熱系統，或將整機熱量集中處理，僅使用一兩個大型風扇進行熱量吹除，例如現在典型的筆記本散熱系統。當然這樣的設計很難在使用量產商品的DIY系統里實現，一般都出現在品牌機或者高度定制化的MOD作品中。

5.水冷散熱器

在本刊2018年24期的《淡季尋好價體驗水冷散熱》一文中，還著重介紹了目前主流的水冷技術特色及產品。水冷同樣適合追求低噪聲散熱系統的用戶，不過這里必須要指出的是，水冷散熱系統的噪聲除了風扇噪聲（一般會注明），還有水泵噪聲（大部分產品的噪聲標注中已包括），在非常安靜的環境中，其實還能聽到水流聲。相對于機械噪聲和風聲，水流的聲音對有些人來說更難以忍受，因此在購買水冷散熱器的時候必須考慮到這一點。

顯卡散熱系統

作為復雜程度已經高于處理器的芯片，GPU及其棲身的顯卡在發熱量上也常常會超過處理器，因此散熱能力同樣非常重要，也常常成為機箱內非常重要的噪聲來源。噪聲控制方面，顯卡散熱系統在一定程度上可以借鑒處理器散熱系統，如大直徑風扇和轉速控制、優化散熱片等，但也有不同于處理器散熱系統的特殊功能，例如三風扇設計、啟停設計、外殼風路設計等。

由于顯卡自身的限制，其上很難使用120mm和更大直徑的風扇，根據顯卡的實際形態，提升散熱風量的最佳方式就是利用其體型，配置多風扇。目前中端顯卡的主流配置已經是雙風扇，三風扇設計也屢見不鮮。相對于提升單風扇的轉速，多風扇可以在較低的轉速下提供同等的散熱風量，且散熱氣流分布更均勻，能同時為GPU、高頻顯存、供電系統等顯卡高熱區域散熱。

對顯卡來說，盡量安排更多風扇，同時又要消除同一平面內的多風扇產生的氣流紊亂、風扇共振是獨特的需求。針對這些需求，很多顯卡采用散熱器長度超過PCB板的設計以容納更多的大直徑風扇，并且采用對轉或不對稱風扇來避免共振、優化氣流，或者對某些區域進行重點冷卻（圖8）。

新一代顯卡風扇大都擁有轉速控制模式，在不啟動游戲等3D應用的時候，因為GPU和顯存以低負載方式運行，產生的熱量極低，風扇可以用極低轉速運轉，甚至可以直接停轉，僅靠被動散熱就可以保證2D狀態甚至簡單3D圖形處理時的顯卡散熱。

此外，顯卡擁有比較寬闊的表面，也可以設計更有效的散熱風路，例如用半封閉外殼，讓散熱氣流吹向最需要的部分，并且從選定的方向排出。在與機箱內整體氣流方向配合良好時，這種設計可以讓熱空氣快速離開顯卡表面，明顯提升散熱效率，為顯卡制造更好的運行環境。

還有一些“極端”的顯卡甚至會使用封閉式風路外殼，讓熱空氣從顯卡的接口面板方向排出機箱（圖9），避免熱空氣加熱機箱內的其他配件，在前幾代顯卡中曾廣泛使用這種設計。然而這種設計通常采用渦輪風扇，雖然效率較高，但轉速較快，因此會產生明顯噪聲，且成本較高，所以現在已經不再是主流的顯卡設計。但在一些特殊應用環境，如內部散熱環境不佳的小型機箱中，封閉外殼+向外排氣的顯卡散熱設計還是一種不錯的選擇。

如果對性能要求不高的話，在選擇入門級顯卡的時候還可以考慮被動散熱的產品，例如技嘉和EVGA的GT1030顯卡（圖10、圖11）。它們的性能略高于AMD RyzenAPU的內置顯卡，更遠高于英特爾核芯顯卡，可滿足主流網游和休閑單機游戲的需求，但無風扇設計使其運行時完全無噪聲。此外兩款產品都采用半高設計，也讓它們能更好地用在小型機箱中。

顯卡同樣可以采用水冷方案，但水冷部分必須根據顯卡設計進行適配（圖12），因此只有比較流行的顯卡才有相應的水冷套裝出售，且因為產銷量有限，價格通常比較昂貴。

電源與機箱

電源、機箱中的噪聲同樣主要來自散熱系統，特別是風扇，而且其散熱需求同樣是隨著電腦性能不斷提升的，因此噪聲抑制越來越困難?？傮w來說，前兩部分提到的提升散熱能力，同時降低風扇噪聲的措施在電源、機箱中大都可以實施，例如頂部/底部大直徑風扇、多風扇配置、優化風路等已經是比較常見的設計了，一些電源中甚至也使用了無風扇設計。

與前兩部分的風扇相比，電源和機箱通?？梢圆捎?4cm風扇，是最大口徑的選擇，同時因為并不需要對特定的高熱區域進行強力冷卻，更多的作用是將熱空氣“推向”希望的方向即可，所以一般噪聲并不大。但在目前的主流系統中，電源與機箱風扇也支持動態調控甚至自動啟停，在相應部分溫度過高的時候同樣會出現高轉速、高噪聲的情況。

要降低這兩部分的噪聲，首先可以考慮配置更出色的風扇，避免出現過熱提升轉速的情況。其次是在BIOS中調節機箱風扇（英文一般為SystemFan或Chassis Fan）的控制機制，一些主板也提供了電源風扇的控制選項（圖13），在確認系統無需加強散熱的情況下關閉自動調節功能或者降低轉速。

與低端處理器、顯卡才能考慮使用無風扇的被動散熱不同，主流電源和機箱，甚至是高端產品也可以使用無風扇設計。例如海韻的旗艦級產品中就有無風扇設計的型號600PRIME TITANIUM FANLESS（圖14），在擁有600W功率和80Plus鈦金級轉換效率的同時，并沒有配置風扇，僅使用近乎全部鏤空的外殼，配合高品質元件與散熱片等設計來提供足夠的散熱能力。當然比較復雜的做工與高品質元件也使其價格相對較高。

存儲系統

作為存儲系統的主要選擇，機械硬盤是目前電腦中除了散熱系統外唯一使用活動部件的配件，它通常無需使用風扇進行強制散熱，但自身的機械屬性就帶來了噪聲問題。硬盤的最高噪聲通常在5dB以下，遠低于風扇噪聲，但以類似撞擊的機械聲和偶爾的電機啟停聲為主，且穿透力較強，對一些用戶來說，這是比恒定的風噪更影響使用體驗的聲音。

好在存儲系統已經有了與其他配件一樣的半導體解決方案，即SSD。它完全沒有活動部件，運行起來沒有任何噪聲，是絕對安靜的存儲方案。當然，各個廠商推出的新一代硬盤在噪聲控制方面也表現不錯，如果是為老硬盤的噪聲所困擾，又無力采用全SSD存儲方案，那么新一代存儲硬盤，特別是追求“冷靜”運行的NAS硬盤應該可以滿足要求。

外設

也許很多人會感到奇怪，并沒有散熱風扇的外設，為什么也被列為噪聲源。其實目前很多人選擇的鍵鼠設備，在噪聲方面同樣是明顯超過“前輩”的，例如已經成為主流配置的機械鍵盤、為游戲優化了手感與反饋感的電競鼠標等，按鍵噪聲都有所提升。這些噪聲也許在鏖戰游戲中并不會讓人感到煩躁，但退出“戰場”，摘下耳機，開始上網、工作、學習的時候，噪聲就可能會打擾到自己和周圍的人了。

很多廠商也注意到了這個問題，所以在不放棄手感的情況下，提供了一些較為靜音的鍵鼠產品供大家選擇，例如櫻桃（Cherry）等廠商的靜音軸產品。此外羅技G71O+為代表的產品則是通過改裝（圖15），獲得了手感基本不變但聲音更小的效果。另外如羅技G系列中普遍使用歐姆龍軸（G軸）等機械軸，本身的聲音就并不大。

在鼠標方面，不希望打擾別人的人可以選擇按鍵聲較小的產品。羅技G系列等產品還提供了滾輪鍵方式切換能力，可將帶有段落感但聲音較大的滾軸方式改變為順滑無聲音的滾動，使用中的噪聲會有明顯降低。

典型配置

其實對低噪聲的極致追求，也是對電腦中機械活動部件的盡量摒棄。減少甚至去除了這些部件后，電腦的耐久度、抗震能力等其實都有所提升，完全可以看作是進化到了另一個層次。那么我們就來看一看如何構建一臺這樣的電腦吧。

在這套主流靜音系統中，僅使用了處理器散熱器上的一個風扇，利用機箱側板的大面積散熱孔（圖16），可將外部冷空氣吸入。如果有一定的動手能力，其實也可以將處理器散熱器更換為大型散熱片，改在機箱側板上安裝大口徑風扇甚至直接取消風扇，噪聲還可以進一步降低。當然要體驗更好的靜音效果，在鍵鼠外設的選擇上也要精心一些。

考慮到處理器和顯卡的散熱需求，我們推薦的配置都僅選擇了主流級產品，主要用于應對日常工作、學習和家庭娛樂，性能比較一般。而在綜合考慮前面提到的各種因素之后，僅使用兩三個大口徑低轉速風扇，配合轉速控制、自動啟停能力，甚至是水冷套件等，也可以搭建一套靜音效果很好的中端甚至中高端游戲平臺。雖然這些配置很難構建無風扇的完全靜音系統，但基本可以做到日常使用幾乎完全靜音，讓大家在辦公學習的時候不會受到干擾;打開游戲之后，噪聲雖明顯增加，但也不至于非常喧鬧，不僅讓帶著耳機的玩家可以接受，也不會對周邊的人產生太大影響。