来源 / 超能网
英特尔第 12 代酷睿桌面处理器已经发售一周的时间，相信大家通过各种评测文章都已经对于新一代的 CPU 已经有了比较深入的了解。从外观上说，这次第 12 代酷睿处理器最大的变化就是从之前的正方形变为了长方形，其金属顶盖也因此而改变了尺寸，与散热器的接触面从第 11 代酷睿处理器的 31.6*27.65mm 增大到 38.25*28.25mm，相当于增加了 24% 的散热面积，而且金属顶盖的厚度也有所增加，提升到了 3.3mm 的水平。
那为什么第 12 代酷睿处理器会有这样的改变呢？有同学可能会下意识认为，这是因为以前的设计没有足有的空间放下新 CPU 的核心，然而根据资料显示，第 11 代酷睿处理器所用的顶盖并非覆盖不了第十二代酷睿处理器的核心，以目前最顶端的酷睿 i9-12900K 来说，其内部的封装尺寸是 10.5*20.5mm，实际上比 11 代酷睿处理器核心封装的 11.5*24mm 还要更小一些，因此 12 代酷睿处理器之所以换用尺寸更大的金属顶盖，显然不是因为尺寸不适用。那具体是什么因此促使 12 代酷睿处理器作出如此变化呢？这就需要从 CPU 金属顶盖的作用说起了。
CPU 核心曾采用外露设计
在我们的超能课堂文章中其实已经给大家简单讲过 CPU 顶盖的变化以及 CPU 顶盖的作用，实际上 CPU 顶盖一直存在，只是以前是 CPU 核心的外部封装直接作为顶盖使用，即便是核心外露的 CPU，其表面也会有一层经过打磨的封装，才可以直接往上面装散热器进行直接散热。只是这个外露封装的面积实在太小了，而发热量却随着核心规模的提升的快速上涨，散热器特别是风冷散热器体积和重量也随之增大，扣具给 CPU 施加的压力也是越来越大，核心被散热器压碎的几率也就越来越高。
在这种情况下，我们现在看到的 CPU 金属顶盖
就应运而生了。现在的 CPU 在外部结构上其实与 2000 年前后的产品并无太大差异，核心依然是直接放在基板上，不再进行整体封装处理，只是核心的上面追加了金属顶盖，其与核心之间有一个导热介质，可以吸收核心的热量，再传递到散热器上面。而散热器的安装压力也不再直接施加到核心上，而是通过金属顶盖均匀地释放到基板上，使得 CPU 基本不会出现被散热器压坏的尴尬。
然而追加 CPU 顶盖后，不可否认确实在散热效能上会比直接在内核上装散热器要弱一些，毕竟热量的行程从 " 核心 - 介质 - 散热器 " 变成了 " 核心 - 介质 - 顶盖 - 介质 - 散热器 "，也就说热量从 CPU 核心传到散热器上的阻力就更大了。那么有没有什么方法可以弥补加装顶盖后所增加的热阻呢？把金属顶盖变大、变厚就是 CPU 厂商给出的答案。更大更厚的金属顶盖不仅可以承担更高的散热器安装压力，同时还可以有效加强 CPU 的散热效能。
目前我们熟知的 CPU 散热流程，实际上是存在两个散热系统的。首先是顶盖为 CPU 核心进行散热，然后才是散热器为顶盖散热。我们先来看第一部分，也就是 CPU 与顶盖之间的散热。以酷睿 i9-12900K 为例，其满载功耗在 235W 左右，核心面积则为 10.5mm*20.5mm=215.25mm2，相当于功率密度为 1.09W/mm2，而酷睿 i9-11900K 在相同负载下的满载功耗为 255W，核心面积则为 11.5mm*24mm=276mm2，相当于功率密度为 0.92W/mm2，显然酷睿 i9-12900K 的功率密度要更高一些，也就意味着在单位面积里酷睿 i9-12900K 的发热其实要更高一些。
倘若我们不安装 CPU 散热器，那么通过热传感图像我们可以看到，CPU 在通电开机后马上就进入到发热的状态，顶盖的温度会随之升高，但整个顶盖并不是每一个位置都同步升温，大体上是从中部温度更高，而后热量向顶盖四周迅速扩散，但中心位置的温度始终都会略高一些，因为这个位置就是一直发热的 CPU 核心，金属顶盖的传热速度虽然快，但与核心的发热速度相比仍然要低得多，因此在坚持 1 分钟左右后，CPU 就过热自动断电了。
因此想要让 CPU 核心的温度降下来，首先要做的就是增强金属顶盖的散热能力。在热力学中，传热速率的方程式为 Q=KAΔt，其中 K 为总传热系数，A 为传热面积，Δt 为温度差，显然提高 K、A，Δt 中的任何值，均可强化传热过程，提升传热速率。在 CPU 核心与金属顶盖的散热系统中，传热面积就相当于 CPU 核心的面积，这部分要改变基本上不可能，总传热系数 K 则相当于核心与金属顶盖之间导热介质的效能，因此从第 9 代酷睿处理器开始，英特尔就是用了钎焊工艺来代替导热硅脂，就相当于是提升了传热系数，使得热量可以更快地从核心传输到金属顶盖上。
而要改变 Δt 温度差，对于金属顶盖来说减缓自身温度的上升，使自己可以与核心保持足够的温差。根据公式 Q=cm △ t，物体升温所需要吸收的热量与比热容、质量和温差有关，也就是说同等物质在上升同等温度的情况下，质量越高所需要吸收的热量就越高，这也就意味着更大、更厚的金属顶盖，确实可以在保持一定温差的情况下，吸收更多的核心热量。
然而顶盖的体积不可能无限做大，毕竟这会让 CPU 的重量和体积彻底失控。因此为了让金属顶盖可以维持对 CPU 核心的散热效能，CPU 散热器就必须让 CPU 顶盖可以一直维持清凉，是其保证与 CPU 核心存在足够的温度差，这个才是当今 CPU 散热器的真正作用。
在完整的 CPU 散热系统中，CPU 核心的热量在传输到顶盖上之后会有两条传播途径，一部分是被 CPU 散热器吸收，另一部分是传递到顶盖的其他位置，这个过程同样要遵守传热速率方程式为 Q=KAΔt，而在这里传热系数的影响会比较大，因为金属顶盖的材质主要是铜，导热系数高达 400W/mK，而顶盖与散热器之间的导热系数则基本是由介质也就是硅脂决定，好一点的硅脂也不过是 15W/mK 的水准，两者差异巨大。
因此 CPU 核心的热量传输到顶盖之后，不仅会被散热器吸收，而且还会迅速传递到 CPU 顶盖四周，在加上顶盖升温所需要吸收的热量也要比散热器升温所需要的少，因此顶盖温度与 CPU 核心的温差不会很大，但温度远远高于散热器的温度。此时 CPU 散热器对顶盖的散热将继续遵循热速率方程式为 Q=KAΔt，因此持续降低散热器本身的温度、增大散热器与 CPU 顶盖的有效接触面积、换用性能更好的硅脂都可以增强散热效能。
为了配合 12 代酷睿处理的设计，新一代的散热器底部面积可能会更大
因此现在第 12 代酷睿处理器的顶盖面积更大，散热器的底座也需要作出相应的改变，必须要做到可以完全且有效覆盖 CPU 顶盖。所以在第 12 代酷睿处理器发布的同时，不少散热厂商除了提供 LGA1700 的专用扣具外，也有不少散热器可能要进行重新设计来针对 12 代酷睿处理器进行优化，某种意义上说也是散热器厂商的一次竞争机遇。
其实单纯地将金属顶盖变大变厚，能直接给核心带来的散热效能提升是比较有限的，但是顶盖面积变大之后，其与散热器之间的散热效能提升更为明显，间接地也就提升了 CPU 内核与顶盖之间的散热效率，从而使得整个散热系统有了更高的效能。因此第 12 代酷睿处理器的顶盖改变肯定是有必要的，为了能让 CPU 变得更为清凉，英特尔确实已经下了一番功夫。
至于接下来的如何进一步为 CPU 降温，这就是各大散热器厂商所需要做的工作了，可以预见在未来的一段时间里，我们会看到各种各样为第 12 代酷睿处理器所优化的散热器产品，或许那个时候才是入手第 12 代酷睿处理器的更佳时机。
