关于新Mac Pro散热的一些有趣计算

张键 · 发表于 2013-6-17 09:28

几天前发布的Mac Pro靠超乎常规的设计惊呆了各位观众，山寨分析师的狗眼也被彻底亮瞎。不过在这么小的体积内塞下这么强悍的硬件，散热真的没问题吗？相信这也是所有人的疑问，那么就让山寨分析师就来帮大家算一算，看看那Mac Pro那个Thermal Core到底性能如何吧。

Thermal Core是苹果的新设计之一，这个三角形的散热器肩负了整机的散热负担，这也简化了Mac Pro散热能力的计算，谢天谢地。本文主要参考PS3散热设计系列文章，计算中采用了诸多简化设定，可能和实际情况不会精确一致，各位全当看个开心。

苹果没有公布Mac Pro的体积，但是从仅有的一些图片里依然可以大致分析出它的尺寸。考虑到一条标准DIMM的长度是133毫米，因此Mac Pro的散热器深度应当是17厘米左右，有了这个参考，其余的尺寸就都可以估算了。有请SketchUp。

之所以这样，为的是准确计算出有效散热面积。结果是：

结果是大约0.233平方米，233。

那么下面就可以计算了。具体的公式不写在这里，直接上结果。Mac Pro配置的12核心Xeon处理器的热功耗大约在130W左右，而两个Fire GL，因为具备了总计7TFlops的速度，因此频率会稍低于7970标准版，相信功耗会在220W左右，两片加在一起440W，也就是说Mac Pro的总最大发热量大约是570W，这么多的热量都需要靠这个Thermal Core散发。那么Thermal Core的散热能力如何？

所有计算假定整个散热器的底部温度均匀，叶片温度为85度，由于不均匀性导致的效率损失为15％，环境室温为25度，散热器到处理器硅片的热阻为0.04。

首先考虑日常使用，上上网，刷刷弹幕什么的，整机功耗大概在100W左右，根据计算结果，只需要1米/秒的风量就可以完美带出100W+的功耗，此时的风量只有18立方米/小时，大约相当于一个300转的12厘米风扇。完美。

下面开始玩玩游戏。因为没啥游戏可以发挥出12核心的威力，因此假设CPU用到三分之一，显卡倒是可以用到差不多，整机功耗大约会在400W左右，这时需要的风量是：

大幅增加到了13米/秒，对应风量234立方米/小时，大约相当于2个1500RPM的12厘米风扇。似乎不太好了。

那么最极限的情况呢？如果CPU和GPU全满载，比如一边挖矿一边做3D渲染，那么整机功耗就要接近600W了，600W的时候会怎样？

此时需要的风速为29米/秒，相当于10级飓风，对应风量为522立方米/小时，差不多相当于6个1300RPM运转的12厘米风机，另外注意此时核心温度已经超过了105度，因此实际需要更大的风速。

而这一切都需要靠区区一个不超过18厘米的涡轮风机提供。那么18厘米涡轮风机能提供多大的风量？查询三洋电机网站后，山寨分析师发现，三洋有一款18厘米风扇，在4600RPM的时候可以提供840立方米/小时的风量，这证明了涡轮风扇是具备这个能力的，只是此时的噪音已经高达73分贝——大约是闹市区市中心马路口噪音的4倍。

何况Mac Pro的涡轮风扇非常密，本身不适合提供巨大的风量，而且气道出口还有一次扭曲，即便能提供这么大的风量，也会带来无比巨大的噪音，看来没准真的可以用来热匹萨暖咖啡。

当然，这些计算都是非正式的，本身也只是娱乐而已，但是Mac Pro需要面对的散热问题由此也可以看出一二。任何小体积的设备想要拥有高性能，看来滚烫烫是不可避免的了，至于具体情况如何？等到年底就知道了——这会不会是Mac Pro决定年底上市的理由之一呢？