熱管的前世今生
據記載，早在1935年通用汽車公司就申請了類似於熱管結構的元件的專利，但熱管在那時只是概念。直到1963年科學家George M.Grover製造出了人類歷史上第一根熱管，這種效能極高的元件才真正被人們所認識。在20世紀80年代以前，由於製造成本較高，熱管並沒有得到普及。當時只有ZF的高科技單位和軍方才買的起熱管，應用在人造衛星和一些重要部門的高科技儀器設備上。
隨著科學技術的發展、工業製造水平的提高，熱管的製造成本得以下降，熱管漸漸滲透到了民用領域。計算機技術的發展和計算機設計的小型化等因素促使了熱管技術的飛速發展。可以這麼說，計算機技術的發展是熱管技術全面普及的催化劑與促進劑。前些年只有硬體發燒友才買的起熱管散熱器，而現在硬體發燒友多了、整個市場大了，熱管散熱器價格也更貼近大眾了，也就有更多人有機會享受熱管散熱器帶來的好處。
熱管的工作原理
典型熱管散熱
上圖為一個典型的三根U型熱管結構的散熱器。顧名思義，熱管是一根管子，內部是中空的。熱管裡面儲有可以相變的工作介質，經抽真空後兩頭封口使其密閉。熱管的工作原理是這樣的：開始工作時熱源使得熱管的其中一端受熱，這時熱管就會升溫。由於熱管內部是真空的，工作介質會在比常壓沸點低的多的溫度下迅速沸騰汽化，這個過程是吸熱的。汽化了的熱蒸氣會以噴射般的狀態流向低溫低壓的熱管一端。由於另一端溫度比較低，熱蒸氣就會冷凝成液珠吸並附到熱管內壁的吸液芯上，液體在重力、離心力、毛細力的作用下流回到熱管的熱端附近，如此循環往復。如果冷端有散熱器設備的話（如：低溫流體衝刷、接觸低溫儲能固體/液體，或者接觸式的散熱片能夠把熱量散發到空氣中），熱管一端吸熱另一端放熱整體傳熱的過程就會持續不斷的進行下去。如果冷端不能散發熱量，則熱管會很快平衡到和發熱體相同的溫度。熱管的傳熱過程是一個連續的過程。只要熱管兩端存在溫差，熱管壽命還在，熱管將不知疲倦的工作下去。
熱管傳熱速度
熱管傳熱速度取決於熱管兩端溫度差，溫度差越大工作介質蒸發冷凝速度越快。在極端的情況下熱管內工作介質蒸發速度可以接近音速。這種快速的相變反應帶來的傳熱效率比普通的純銅高數十倍甚至上百倍。因此人們將這種性能極佳的熱管制成了散熱器，應用於電子產品的散熱。這種熱管散熱器能夠把發熱元件產生的熱量快速的傳遞到散熱鰭片上並散發出去。熱管散熱器最大的優點是提高了產品的可設計性。正是由於這種小體積高效率的導熱元件的存在，才能把散熱系統設計的更小巧，可以更好的利用空間。
熱管的種類
隨著科學技術的發展，熱管種類也在不停的進化著。熱管優良的可設計性使得人們可以根據不同的需求把熱管設計成不同的長度、直徑、形狀以及內部結構。根據內部結構的不同，熱管大致可以分為以下四類。
熱管的大致分類
在這些結構中間，燒結式熱管的性能最好。在熱管散熱器剛剛問世的時候，由於溝槽熱管價格比較便宜，燒結熱管價格比較貴，散熱器製造廠商往往基於成本的考慮選擇前一種熱管。但現在能夠生產熱管的廠商越來越多了，激烈的競爭使得最先進最高效能的熱管價格越來越便宜。
燒結熱管的製造工藝簡介
現在小體積柱狀熱管應用最廣的是燒結式熱管。前面幾種熱管看圖和看名字就能大致了解到其結構。 ——這裡簡單介紹下燒結熱管的製造工藝過程。製造燒結熱管需要準備好兩種材料，其一是銅管——按照客戶需要製造出一定直徑和管壁厚的銅管備用；再有就是預知銅粉漿——在一定粒徑/目數的銅粉（或者多種粒徑的銅粉混合物）中加入液體分散劑和穩定劑以及抗氧化劑浸潤劑等添加劑，製成類似牆漆塗料的銅粉漿。把銅粉漿灌入到銅管內，使得銅粉漿在銅管內形成一個塗層，對這個銅管子加熱焙燒或烘烤蒸發掉銅粉漿中的液體分散劑，製成熱管基材。然後把熱管一端封頭，灌入一定量的工作介質後，抽真空密封熱管另一端。經過質檢合格後一根熱管就出爐了。
燒結熱管之所以高效的原因
燒結熱管的高效主要取決於其管內壁的吸液芯的結構，任何熱管內壁都有吸液芯，熱管內冷凝液回流就主要就靠吸熱芯，熱管的結構區別也主要看這點。(溝槽熱管靠溝槽增加大氣、液、固的接觸面積）燒結熱管的內壁結構：銅粉在製造過程中被堆砌成了具有一定厚度多孔結構的層狀結構，其中大部分孔是聯通的，可以像管子一樣導流液體，並且銅粉的傳熱也很快，這些因素造就了燒結熱管高效的性能。
熱管工作原理解析
熱管工作原理的示意
熱管工作工作的動力學模型
熱管工作的動態模型
熱管散熱器結構與性能的關係
上面簡單介紹了下熱管的知識，大家吃個甜點，下面將進入正題。現在市場上散熱器產品種類非常多，性能也有一定的差別。每個廠商都在不遺餘力的想辦法改善散熱器的結構：增加散熱器的散熱面積，改善散熱器鰭片的設計等等。但很少有人注意到散熱器底座——吸熱端的設計。散熱器是一個整體，就像水桶短板理論一樣，哪裡短了都不行。下面我們對吸熱底座進行一些分析。
一般CPU散熱器的吸熱底座設計結構有：熱管全包式、熱管半包式、單面焊接式，HDT熱管直觸式等等。熱管全包式結構的典型產品是利民 U120-E，熱管被上下包裹在底座裡面；熱管半包式結構的典型產品是TT大颱風，熱管鑲嵌在一個U形凹槽中，上面一塊板子對熱管加以固定。極凍酷凌一些產品設計是把一個打扁的熱管鑲嵌到一個長方形凹槽中然後上面焊個蓋子，雖然是上下都包在凹槽內，但是熱管與底座的接觸並不是完整一周，所以把他分到熱管半包式裡面；單面焊接式結構是把熱管打扁然後焊到一個銅片上，大部分筆記本散熱器的吸熱端都是這樣；而HDT是把熱管鑲嵌到一個半圓形凹槽中，通過機械加工使熱管的凸出的另半邊成為一個平面，熱管直接接觸CPU。超頻三大多數熱管散熱器還有其他品牌一些型號散熱器都使用這種結構。HDT技術使得熱管與CPU直接接觸，看起來應該有著很好的導熱能力。事實是否真的如此？本文將通過分析及實驗來考察採用HDT技術的散熱器的效能。
HDT式底座與其他吸熱底座的區別
市場上有些散熱器外形設計的非常誇張，但是整體效能卻很一般，這是為什麼呢？部分原因是散熱器設計得不合理，包括原材料的選取和散熱器整體以及細節的結構不合理，另外一部分原因就是製造工藝所限。散熱器的設計是一個整體工程，包括外形結構的設計、材料的選取、製造工藝的設計。外形結構設計很重要因為他關乎空氣動力學以及鰭片是否能有效的被利用；材料的選取，不同廠生產的板材和熱管性能不一樣；製造工藝的設計，這個和工廠的產能與所產產品市場定位有關以及生產成本等因素有關，因為涉及的東西比較多，所以不介紹。在散熱器的設計過程中常用到的一個詞是熱阻——Thermal Resistance，熱阻是反映阻止熱量傳遞的能力的綜合參量。在傳熱學的工程應用中，為了滿足生產工藝的要求，有時通過減小熱阻以加強傳熱；而有時則通過增大熱阻以抑制熱量的傳遞。一個電路一個電子產品會存在一個電阻，而在散熱領域則是熱阻。
決定熱阻大小的因素主要有兩個，一方面是材料自身的熱阻，另一方面是材料的結合處的熱阻。材料本身的熱阻問題好解決，綜合好成本選個熱阻小的材料就行了。說到材料結合處的熱阻，這裡需要引入一個詞：界面，只要不是氣體與氣體，可互溶的液體與液體，所有不同的氣體、液體、固體相結合都會形成界面。油和水之間的界面，液體浸泡固體的界面等等都是界面的實例。除了單一材料本身的熱阻以外，還有兩片材料的結合部會存在熱阻。結合工藝不同會使熱阻大小不同。一臺普通的熱管散熱器主要分為三部分，吸熱底座、熱管、散熱片，他們之間的結合部存在熱阻，結合不好會引起熱阻的累積從而使得散熱器性能變差。散熱器底座附近是整個散熱系統中界面最多的地方，也是熱阻最多的地方，接下來看下這些界面和熱阻都在哪裡。
熱量傳導到熱管要經過的界面
論證HDT技術的優越性
測試方法及測試項目介紹
經過上面的分析與理論依據，我將通過一個實驗來對比HDT和傳統散熱器底座之間的性能差距用以驗證之前的推論。如何實驗呢，特地製造兩臺「上層建築」一樣，底座不同的散熱器可行性不大；把U120-E改造成HDT難度更高；於是逆向思維，把一臺HDT底座的散熱器改造成普通的包裹式底座散熱器。怎麼操作呢，在HDT上面加裝一個銅蓋，中間用液態金屬導熱墊填充（酷冷博出品）用來模仿焊接工藝。
首先對改造前的HDT散熱器進行效能測試，記錄待機滿載溫度。然後拆掉散熱器，並重新安裝散熱器模仿非HDT底座。安裝方法如下：在CPU上塗好矽脂，把銅板粘到CPU上並壓緊，然後把液態金屬導熱墊安放到銅板上並安裝好同一臺散熱器。停風扇拷機65度以上（液態金屬熔點為58度）確保液態金屬完全熔融，矽脂充分磨合。然後把平臺冷卻一定時間，再對其進行效能測試。
平臺設置及測試方法：I7 920 1.3V 超頻4G，測試風扇採用同一9025風扇，風扇設置轉速2500RPM，環境溫度23.5攝氏度左右；OR 8線程 Large 9級拷機半個小時，EVEREST監測滿載溫度30分鐘後記錄溫度；停OR穩定15分鐘後的溫度為最終待機溫度。
液態金屬導熱墊、紅海至尊版、一塊紫銅銅片 37mm×45mm×0.5m
測試平臺介紹
測試結果
待機測試結果對比
滿載測試結果對比
結果分析
從測試結果可以看出，我們模擬的非HDT吸熱底的散熱器效能比原裝HDT散熱器效能差了不少。在同樣的測試條件下，採用HDT吸熱底座的散熱器待機15分鐘的溫度比所模擬的非HDT測試的待機溫度低1攝氏度，滿載半小時的溫度低4攝氏度左右。由於我們加的銅底不是真正焊接到熱管上的，只是通過液態金屬導熱墊模仿焊接效果，所以測試結果可能有些偏差。不過我們從其他一些信息來源了解到HDT技術吸熱底座比傳統的吸熱底座效能好2-3攝氏度，所以我們的測試數據還是具有一定的參考意義。