決定電腦效能表現的一個重要設計因素是其散熱設計。在決定電腦採用何種散熱設計時，氣冷、水冷和被動散熱是最為人熟知的散熱方法。這些方法都能有效冷卻電腦中產生最多熱量的元件，即中央處理器 (CPU)。氣冷、水冷和被動散熱各有優缺點。然而，被動散熱或無風扇設計被公認為需要堅固、耐用和精巧特性的應用程式的最佳電腦散熱解決方案。
無風扇電腦非常適合工業應用、空間受限的解決方案、節能系統等等。與其他兩種方法相比，採用無風扇設計的電腦在多功能性、耐用性、可靠性、靈活性和使用壽命方面具有更多優勢。因此，在本部落格中，我們將為您提供如何建構無風扇電腦的基本指南。
建構無風扇電腦的 7 個步驟
步驟 1：選擇正確的 CPU
在建構無風扇電腦之前，您首先需要確定哪種類型的 CPU 符合您特定應用程式的要求。選擇正確的 CPU 將有助於您在實施被動散熱時設計出更好的無風扇系統。
為建構無風扇電腦而選擇 CPU 時，您需要注意三件事：它們是 TDP、T-Junction 和熱節流。
TDP 或熱設計功耗：是一個表示 CPU 在執行某些應用程式時功耗和散熱的數值。TDP 以瓦特為單位測量，它顯示了 CPU 的功耗。由於熱是能量的副產品，TDP 也表示 CPU 在不超過其熱限制的情況下所產生的熱量。
T-Junction 或 Tj：是指直接在 CPU 矽晶片上測量的溫度。同時，Max T-Junction 是 CPU 在開始熱節流之前可以達到的最高溫度。
熱節流：當 CPU 降低其功率和效能以避免過度過熱時。CPU 將透過降低其處理頻率來嘗試自行冷卻並保持在正常工作溫度範圍內。
也就是說，有各種不同 TDP 的 CPU 可用於建構無風扇電腦。通常，在處理器市場中，CPU 的 TDP 範圍從 10W 到 130W 不等，具體取決於其效能水平。建構無風扇電腦的關鍵在於效能和瓦數之間的平衡。例如，獲得一個 95W 的 CPU 將允許您的電腦執行要求很高的程式，但代價是需要主動散熱來冷卻系統。相反，對於製造無風扇電腦，您會希望獲得 TDP 範圍從 10W 到 65W 的 CPU。任何 TDP 超過 65W 的 CPU 都需要主動散熱才能保持可靠的效能。
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步驟 2：用 SSD 取代 HDD
建構無風扇電腦時要考慮的另一個元件是儲存解決方案。由於傳統的 HDD（硬碟機）由多個移動部件和潛在故障點構成，因此最好將它們替換為 SSD（固態硬碟）。與 HDD 相比，SSD 更耐用、更緊湊、速度更快且更節能。因此，實施 SSD 將使您的無風扇電腦更加固態。消除風扇和 HDD 可減少電腦的故障點，這意味著更好的耐用性和可靠性。
步驟 3：使用超導熱散熱器
建構無風扇電腦的第三步是利用超導熱散熱器以實現更有效的散熱。無風扇設計的精髓是如何透過將 CPU 的熱量散發到電腦的外部機殼來被動冷卻內部熱量。散熱器是發熱處理器與機殼之間的橋樑。因此，散熱器需要具有超導性。散熱器超導材料（例如鋁和銅導熱管）可確保電腦能有效地將熱量從發熱處理器散發到無風扇電腦機殼。此外，為了更好的散熱設計，一些無風扇電腦會在其他高熱處理器（例如 PCH (平台控制器集線器) 或附加模組和加速器）上安裝額外的散熱器。另外，別忘了在散熱器、處理器和機殼之間塗抹散熱膏或導熱墊，以實現最佳導熱性。
步驟 4：無風扇電腦機殼
無風扇電腦機殼是熱量從 CPU 和散熱器傳導出來並散發到周圍氣流的最後一站。無風扇電腦的機殼結構與風扇冷卻的桌上型電腦不同。風扇冷卻的電腦機殼通常由塑膠和薄鋁板製成，表面光滑。相較之下，無風扇電腦將機殼設計提升到另一個層次。無風扇電腦機殼非常堅固，由重型金屬的擠壓鋁製成。例如，Premio 的無風扇電腦機殼被擠壓成一體式機殼，內建銅導熱管，提供耐用性和高效散熱。一體式設計消除了移動部件，並使無風扇電腦真正實現固態化。此外，無風扇電腦機殼的表面有專門的散熱鰭片，可為機殼提供更大的表面積。有了散熱鰭片和更大的表面積，無風扇電腦機殼可以盡可能多、盡快地將熱量散發到周圍氣流中。
步驟 5：選擇 EDGEBoost Nodes 以加速效能
Premio 的堅固無風扇電腦，例如 RCO-6000-CML 第 10 代 Intel Core 系列，具有高度模組化和可配置的 EDGEBoost Nodes，可提供效能驅動的積木式建構。RCO-6000-CML 系列的基礎型號是一個無風扇、堅固的運算解決方案，能夠在邊緣執行強大的運算，同時承受惡劣的環境條件。
然而，幾種優化技術已融合在一起，以促進邊緣的即時、深入響應。這就是 EDGEBoost Nodes 發揮作用的地方。EDGEBoost Nodes 是 Premio 針對高效能、無風扇電腦的關鍵差異化因素。EDGEBoost Nodes 的模組化設計允許使用者根據其應用程式的需求選擇特定的升級。此外，使用者可以使用各種效能加速器配置 EDGEBoost Nodes，包括高速 NVMe 儲存、高密度 SATA 儲存，甚至是強大的 GPU 加速。此外，使用者可以將 SSD 儲存與 GPU 混合搭配，並組合在單個 EDGEBoost Node 中。
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步驟 6：將所有組件組合起來
在您為無風扇電腦選擇了合適的 CPU、SSD、散熱器、機殼和效能加速器之後，下一步就是將所有組件組裝起來，以組裝成一台完整的無風扇電腦。無風扇系統的主要優勢是能夠承受衝擊和振動。無風扇電腦不僅耐用、精巧且功耗低。無風扇電腦也極其安靜。沒有風扇，無風扇電腦是氣密的，而且比標準桌上型電腦小得多。儘管並非所有應用程式都需要無風扇電腦，但您的電腦架構採用無風扇設計與風扇冷卻的電腦相比，具有無數優點。
步驟 7：環境測試與驗證
建構無風扇電腦的第七步是確保系統堅固、耐用且可靠。在設計和建構無風扇電腦之後，整體系統設計需要經過嚴格的測試和驗證過程，以診斷在工業環境中的成功或失敗。這些專業測試會將電腦推向極限，通常甚至達到損壞的程度。在測試和驗證中，產品的損壞是其整體設計的一個重要指標，但最重要的是其限制。如果製造商不進行極限測試，電腦的整體可靠性或平均無故障時間 (MTBF) 可能會低於工業級標準。因此，越來越多的工業電腦製造商投資於資本測試設備，以在各種環境設置中測試和驗證設計。
然而，對於 DIY 無風扇電腦的個人來說，嘗試正確測試和驗證其系統可能會非常昂貴。此外，一些電腦製造商也沒有資本直接測試其硬體，需要第三方測試實驗室來執行測試。這是因為建立一個用於工業硬體的私人測試實驗室需要極高的資本成本。然而，很難密切監控第三方測試實驗室的流程。因此，當未親自檢查時，品質控制可能無法達到所需的標準。
因此，Premio 建立了內部測試實驗室，進行全面的測試和驗證過程，以確保我們的無風扇工業電腦在實際部署中的可靠性。這是確保 Premio 無風扇工業電腦具有內建耐用性、可靠性和使用壽命的強制性步驟。Premio 的內部實驗室配備了專業的測試設備，以模擬實際情況並將硬體推向極限。這些內部測試設備包括溫度和濕度箱、熱衝擊箱；多軸衝擊和振動台；紅外熱感測器；EMI 信號完整性；以及用於法規遵循機構的預認證程序。
這些測試包括：
- 合規性測試：用於 EC 和 FCC 認證的電磁相容性 (EMC) 測試。
- 訊號測量：高速週邊設備的訊號完整性，以確保最佳設計特性。
- 壓力測試：觀察在超出正常標準或符合最大規格時的結果。
- 功能測試：基本 I/O 功能測試、開機測試、作業系統、電源保護、功耗、效能測試、全負載測試。
- BIOS 設定測試：確保系統正確偵測、配置設定並初始化所有功能和設備。
- 相容性測試：確保 CPU、DIMM、顯示卡和其他週邊設備與系統相容。
- 環境測試：熱測試，包括四角測試、操作和非操作、開機測試、衝擊和振動測試、IP 防護等級密封以及熱衝擊測試
無風扇電腦優點快速摘要：
- 靜音運作
- 抗衝擊和振動
- 防塵和防碎屑
- 更高的可靠性和耐用性
- 體積小巧
- 環境操作性
常見問題
您可以製作一台無風扇電腦嗎？
是的，您可以製作自己的無風扇電腦。製作無風扇電腦所需的一些組件包括 10W 到 65W TDP CPU、超導散熱片和專用的無風扇電腦機殼。
無風扇電腦好用嗎？
無風扇電腦提供廣泛的優勢，例如緊湊尺寸、更高的耐用性、低維護、更長的 MTBF（平均故障間隔時間）、節能、抗震動、防塵、靜音操作等等。
如何製作無風扇迷你電腦？
您可以透過使用 SBC（單板電腦）製作無風扇迷你電腦，以實現更小的外形尺寸，該尺寸在計算架構上使用 SoC（系統單晶片）。其中一些 SoC 具有整合的記憶體和 GPU。因此，您可以擁有更小的尺寸，同時仍保持強大的功能和無風扇設計。
無風扇電腦如何保持涼爽？
無風扇電腦透過將從 CPU 傳導到外部機殼的熱量自然散發來保持涼爽。傳導到機殼的熱量將透過流經電腦的空氣進行冷卻。因此，系統無需任何風扇即可被動冷卻。
DIY 還是預製無風扇電腦？
無風扇電腦可能比風冷或水冷電腦的組件少，但無風扇設計可能難以確保其有效且可靠地運行。幸運的是，您可以嘗試製作自己的無風扇電腦，或者您可以省去麻煩購買預製的。在 Premio，我們的工程師在美國設計無風扇散熱解決方案已有 30 多年的歷史。此外，Premio 無風扇電腦是專門為最極端的工業部署而建造、測試和驗證的。因此，您有機會節省更多時間、精力和費用來建造可靠且堅固的無風扇系統。聯絡我們以了解更多關於無風扇工業解決方案以及如何獲得它們的資訊。
