前言：散熱器的演變
DIY硬件始終經歷著高速的發展，CPU作為核心部件，從多年前的單核演變至如今的主流6核，高端10核，甚至在消費級處理器範疇內已經可以輕鬆搭建出用於內容創作的16核主機。雖然工藝製程在不斷的進步，但是核心數量的增加以及頻率的提升，高性能CPU的功耗也在不斷的突破極限。可以預見的是，隨著AMD與Intel關於核心數量與頻率的競爭還會持續進行，未來數年內消費級CPU仍將維持高功耗/高發熱的狀況。
縱然CPU製造商會盡一切辦法，通過“智能、動態”的頻率設計來讓性能與功耗之間取得平衡。比如Intel有著眼花繚亂的“Turbo Boost 2.0、Turbo Boost Max 3.0、Thermal Velocity Boost”，AMD也擁有“Precision Boost、Extended Frequency Range”等頻率控制技術，來讓CPU的功耗“看起來”比較低，至少讓標稱的且大家比較熟悉的“TDP”這項指標不會太難看。但實際上，一顆標稱125W TDP的Intel酷睿i9-10900K處理器，在不進行手動超頻，僅通過簡單的BIOS設置解鎖功耗限制的情況下，就能夠達到驚人的230W滿載功耗；AMD依靠著更先進的製程工藝，情況稍好一些，但以標稱TDP 105W的Ryzen 9 5950X為例，在開啟PBO模式後，實際滿載功耗仍將突破200W。
風冷以及水冷，都是大家比較熟悉的散熱模式了。其實大家平時使用的一體式水冷，其部分原理仍舊屬於“風冷”的範疇，不過是散熱器的導熱介質由熱管的“蒸發-凝結”自動循環原理，替換為依靠由水泵電機主動循環帶動的液體傳導，最終所有的熱量還是通過風扇的轉動，形成強制對流，將鰭片（風冷）或冷排（水冷）的熱量傳遞到環境中幫助芯片降溫。因此，風冷與水冷散熱器都屬於“被動”的散熱的形式，因為芯片的高溫與環境的低溫所產生的溫差範圍，決定了傳統散熱器作為"熱量的搬運工"，最多隻能將芯片的溫度降低至接近環境溫度。
所以，與處理器共同進退的“散熱器”，在某種程度上，也決定著CPU性能的推進速度。畢竟大多數DIY玩家與內容創作用戶群體，更在意主機的絕對性能而非功耗。只要散熱器性能能夠跟上，就還能進一步壓榨出更強的CPU性能。自從2000年由酷冷至尊發佈全球首款利用熱管導熱的風冷散熱器，2005年同樣由酷冷至尊發佈全球首款一體式風冷散熱器至今，風冷與水冷的散熱基礎模型在近20年的時間裡沒有更新過。這也意味著，僅僅依靠現有的“被動散熱”已經有些力不從心，如果需要持續攻克芯片高溫的散熱問題，是否需要一種“主動製冷”的新模式出現？
答案可能還是有的，那就是利用熱電效應原理的的半導體制冷技術。作為PC散熱領域引領新技術的先驅，酷冷至尊發佈了與Intel聯手打造的半導體制冷PC散熱器：ML360 SUB-ZERO，今天我們就來看看，這個全新類型的黑科技散熱器，是否能夠成為高端散熱器發展的新方向。
隨著工藝製程的提升，晶體管密度增加，CPU的核心的封裝DIE面積越來越小，根據熱力學原理，導熱面積越小的情況下，需要更大的溫差來維持熱傳導性能，溫差較小的傳統散熱形式無法解決這個問題。即便CPU功耗並不高，但仍然會嚴重積熱（熱量出口面積不夠），導致頻率上限過低。但CPU的發展之路註定了晶體管密度還將繼續提升。TEC天然具備較大的溫差屬性（吸熱端溫度可輕鬆做到-20℃），可能是解決小面積高熱量傳導的最佳方案。這不是隻有Intel所面臨的問題，AMD同樣很頭疼。
而且，不是所有程序都能夠很好的利用主機的多核心資源，我們日常辦公，遊戲等應用仍然更需要強勁的單核心性能而非多核低頻，因此TEC散熱器能夠幫助用戶便利的達到符合實際應用需求的更高頻率，即便是核心不那麼多，也能帶來更好的實際性能。這也是類似於Intel i5 9600K，Intel i5 10600K這類少核高頻處理器存在的意義。
TEC散熱器，正因為更符合CPU內核“低溫高能，高溫低能”的工作特性，同時具備可量產，可精確智能調節的屬性，就能夠在某些特定目標下替代不可控且繁瑣的液氮超頻，成為新概念的超頻工具。
什麼是TEC半導體制冷片？
半導體制冷原理是基於熱電效應（含塞貝爾效應和珀爾帖效應），其核心是P-N結組成的熱電偶，P型半導體中電子不足有多餘的空穴，N型半導體中有多餘的電子，這兩種半導體分別含有正的、負的溫差電勢，所以當有直流電通過P-N結時，在結點處由於有溫差電勢，也就會有能量轉換，從而與外界會有能量交換。為了進一步提高製冷能力，通常會將多個這樣的熱電偶串並聯在一起組成熱電堆，製冷/制熱能力也就更好，這種散熱裝置被稱為ThermoElectric Cooling，簡稱TEC。
TEC散熱片的吸熱（冷）端貼近發熱的CPU，給CPU降溫；TEC另外一面則進行放熱，其具備無噪聲、無振動、不需製冷劑、體積小、重量輕等特點，且工作可靠，製冷速度極快，易於進行溫差冷量可控調節。當然，TEC半導體制冷應用於PC散熱的難點也不少，之前我們的超能課堂已經有過相關的科普。
對於CPU來說，低溫帶來的性能優勢是什麼大家可能不太瞭解。如果CPU內核溫度越低，就天然能在同功耗甚至更低的功耗下，達到更高的頻率，可簡單理解為CPU都是低溫高能，高溫低能的產品。平時大家無法體會到這個特性，是因為性能最強的風冷和水冷都無法做到讓處理器低於室溫，使其內核穩定的停留在到0℃~20℃的穩定溫度區間。打個比方（非準確數值，只用於概念表達），假如讓一顆CPU的某一個核心運行在5.5GHz的超高頻，在TEC的壓制下，可以將其控制在50℃，50W功耗，1.3V電壓；如果沒有TEC的大溫差製冷，這個核心溫度會急劇提升至90度以上，在高溫下要維持內核的高頻，電壓會提升至1.45V，單核功耗提升至80W，最終導致CPU無法穩定高頻運行。使用TEC散熱器，就相當於開啟了一個特別定製的CPU舒適溫區，能讓部分核心去衝擊在傳統散熱條件下無法達成的高頻率。
產品解析：做工優良，無RGB光汙染
ML360 SUB-ZERO的包裝挺大，印刷有酷冷至尊與Intel雙品牌。Intel負責CRYO散熱技術中，將半導體散熱應用於PC領域的軟件開發控制標準，酷冷至尊則進行硬件設計研發，最終呈現在我們面前的就是這款由360水冷排+TEC水冷頭+水泵串聯的一體式散熱器。
ML360 SUB-ZERO通體採用黑色設計，360水冷排與尋常的一體式水冷無差異，水泵為獨立設計，體積比普通集成在冷頭內的泵更大，滿載功耗為13.8W，能夠比常規水泵帶來更高的流速。水泵帶長條形的金屬安裝支架，需要匹配合適的12cm風扇孔位進行安裝。當然最核心的部分就是串聯其中的水冷頭，這顆TEC水冷頭為八邊形外觀設計，頂部嵌有酷冷至尊金屬LOGO，在不含水泵的情況下，體積比尋常的水冷頭更大。
ML360 SUB-ZERO的水冷頭因包含半導體散熱技術，結構也更為複雜。內部上層的A點為控制電路PCB，內含溫度感應器試試調控TEC的輸出功率，避免結露；A與B之間為常規水冷的導流水路及微水道導熱底座，不僅要帶走CPU的熱量，還要為TEC製冷片的熱端提供散熱；B點為最核心的半導體制冷片（TEC），製冷片下方的C點，為最終接觸CPU的散熱銅底，銅底內同樣內置了溫度與溼度傳感器，將實時採集的數據回饋到系統控制PCB進行調控；下方的D點為塑膠的密封裙邊，將CPU整體的進行包裹，隔絕低溫區的氣流流動，避免因為溼度與溫差導致的主板元器件結露損毀硬件。
因半導體制冷所需功率較大，ML360 SUB-ZERO的TEC工作功率為滿載180W左右，所以的冷頭的一側為獨立供電口，接頭需要使用平時給顯卡供電的PCI-E 8-Pin。同時Intel CRYO系統軟件需要對接受併發送TEC傳感器產生的數據和指令，冷頭還帶有一個Micro USB接口，直接與主板的USB 2.0接口連接。
我們來近距離看下ML360 SUB-ZERO的燈頭底部。水冷頭採用了壓力扣具設計提高性能，因為Intel研發的CRYO散熱技術，同時需要主板、CPU、TEC的軟硬件需要協同工作，所以目前只支持自家的LGA1200平臺；吸熱端的銅底為加厚設計，可減少處理器溫度波動，降低產生結露的可能性。
360冷排所配置的3顆12cm風扇為650~1900RRM，提供最大59 CFM的風量與2.0 mmH₂O的風壓；水冷管包裹黑色織網，管徑較粗，和常規水冷相比屬於偏硬的類型。
配件部分比較簡單，安裝扣具，螺絲，說明書，供電線與USB信號線。
安裝體驗：需要考慮機箱兼容性
ML360 SUB-ZERO底座的塑膠包圍邊緣為軟橡膠質，符合主板設計規範，可以避開CPU周圍的元器件，直接貼合至主板PCB。
對接好扣具擰緊螺絲後，散熱器就完全“罩”住了CPU。與普通風冷水冷不同的是，TEC製冷的情況下，可能與環境產生較大的溫差，密封後避免冷熱氣流交匯結露。
我們使用酷冷至尊COSMOS C700M來進行了實際裝配，安裝流程大致和常規一體式水冷類似，區別在於因結構特殊，ML360 SUB-ZERO的安裝過程多了一些限定：1. 因為存在與水泵位置與能效關係，水冷排通常需要安裝在機箱頂部，水泵安裝於機箱前部。2. 水冷頭的進出水管只能朝向內存方向，內存的安裝高度限定在45mm左右。3. 獨立水泵的固定，需要機箱的前置風扇位具備可移動的安裝滑軌（不是簡單四個孔的那種結構），或者機箱前置可同時兼容14cm或12cm風扇，否則其中一個前置風扇和水冷泵只能二選一進行安裝。
硬件安裝完畢後，開機可以正常進入系統。此時我們需要安裝Intel Cryo Cooling軟件，才能開啟ML360 SUB-ZERO散熱器中的TEC製冷功能，否則將以普通水冷模式運行；
另外目前Intel CRYO需要搭配Intel Extreme Tuning Utility（XTU）進行超頻，可以在Windows下方便的進行CPU電壓調節，單個核心的頻率設置，TVB溫度與倍頻聯動關係等。
Intel CRYO軟件在安裝時會自動檢測處理器型號，如果系統並非Intel 10代酷睿處理器，軟件將無法安裝；裝好後軟件會自動檢測到符合Intel CRYO技術標準的TEC散熱器，並且可以設置三檔調節模式，對應的模式會通過冷頭上的LED燈指示的顏色進行提示：
紅色LED閃爍 ：TEC is not functioning -未識別TEC裝置，無法通過CRYO軟件控制（如果忘記接駁冷頭to主板的USB線就會出現這種情況）
藍色LED閃爍 ：Standby Mode -TEC待機模式，此時半導體制冷不工作，僅通過360水冷組件進行散熱。
綠色LED閃爍 ：Cryo Mode -TEC智能模式，此時TEC會根據主板傳感器和水冷頭傳感器，獲取溫度，頻率，功耗，溼度等數據，智能的進行TEC製冷功率調節。這個控制範圍很大並且靈敏（0W~180W），通常情況下使用Cryo Mode就足夠。
紫色LED閃爍 ：Unregulated -TEC無限制模式，此時無論CPU溫度高低，TEC將持續以最大功率進行製冷輸出（180W），超頻測試時才可能會使用此模式，日常使用不需要，因為Cryo Mode同樣能達到智能持續的滿載功率輸出。
開機後默認開啟Standby Mode，TEC不工作，CPU待機低功耗狀態下的內核溫度維持在33℃左右。
切換到Cryo Mode時，TEC智能輸出製冷功率，CPU待機狀態下，內核溫度會在幾秒內降低至14℃，此時的環境溫度為25℃，處理器已經低於室溫運行了。
切換到Unregulated模式時，TEC滿功率輸出製冷功率（180W），CPU在不負載的低功耗下，內核會很快的降至零下負溫度，但目前的硬件傳感器低於0℃時也顯示0℃，所以讀數實際是不準確的。
接下來我們開始性能測試，測試分為溫度與超頻兩個部分，均對比常規的360水冷。考慮到酷冷至尊ML360 SUB-ZERO首發上市價格為3299元，因此我們選用了對超頻支持較好的華碩ROG主板、水冷進行比對參考，看看這款民用級一體式TEC水冷散熱器的性能特點。
對比常規360水冷散熱性能測試：各有優勢區間
測試目標：瞭解TEC水冷散熱器性能表現的優勢與劣勢區間段，包含完全關閉TEC，僅依靠360水冷散熱情況下的性能情況（TEC模塊對水冷頭的結構改變，是否會影響原本水冷的散熱性能），對比現有的常規360 AIO一體式水冷有哪些性能特點。
測試方式：通過BIOS中鎖定處理器PL1與PL2功耗的方式，測試Intel 酷睿i9-10900K處理器，在5~20W（待機功耗）、70W（FPU全核滿載）、120W（FPU全核滿載）、170W（全核滿載）、220W（全核滿載）五檔負載功耗狀態下，記錄TEC 360水冷與傳統360水冷散熱器分別展現的性能數據對比。因CPU表面溫度在極低溫情況下傳感器讀數不準確，數據採樣為10個內核的內核平均溫度。代表TEC製冷模式的ML360 SUB-ZERO分別設置為CRYO智能控制模式與STANDBY待機模式，代表傳統360水冷模式的ROG STRIX LC360 RGB，風扇與水泵均設置為默認的PWM溫控模式。
在0~20W波動的待機狀態下，其實已經展現出TEC製冷的部分特性了。開啟TEC製冷的待機溫度為16.3℃，遠低於室溫25℃。傳統水冷的表現則為正常的30.1度。不過當關閉TEC製冷，僅依靠360水冷散熱的ML360 SUB-ZERO，35.4度的性能表現是弱於傳統水冷的。不排除確實因植入了TEC模塊後冷頭內部結構改變，導致純水冷性能的下降。
在處理器70W功耗的輕度負載下，TEC製冷依舊勝出。不過非TEC待機模式下，ML360 SUB-ZERO純水冷性能確實收到了冷頭導熱結構的影響，對比之下溫度非常高。
來到120W功耗的中度負載下，TEC製冷功率也提升至了164W。此時TEC製冷的溫度性能依然勝出，不過領先優勢在縮小。而非TEC製冷情況下CPU溫度依然過高（85.5℃）。
來到170W功耗的高度負載下，TEC製冷功率和中度負載類似的166W，接近180W的最大功率。此時TEC製冷的溫度與傳統360散熱器持平。而非TEC製冷情況下CPU溫度就超高了。目前看起來，受到全新的冷頭結構限制，其水冷部分可能主要是給TEC製冷片的熱端散熱的，並不能直接有效的作用於CPU本體。
最後在220W功耗的極限負載下，TEC製冷提升至接近全功率的171W。傳統360散熱器也在此功耗區間段性能反超了TEC製冷散熱器。TEC STANDBY模式因上一檔測試溫度已經破百，本次不再記錄。在裸平臺測試下的CPU滿載時，ROG STRIX LC 360 RGB的風扇轉速達到了2100RPM，測試後的噪音值達到了59分貝，已經屬於吵鬧的級別。酷冷至尊ML360 SUB-ZERO則相對安靜，不過它也有一個獨特的問題：雖然TEC製冷模組本身是0噪音工作，但風扇與水泵是直接通過sata接口的12V供電，並不能通過主板的PWM或DC溫控，無論CPU是低負載還是高負載，均維持定速工作，裸平臺下運行噪音為50分貝，風扇和冷頭髮出的聲音並不大，比較明顯的還是水泵工作時的高頻聲。
將其安裝至機箱內後，機箱的隔音作用，可將ML360 SUB-ZERO水冷的工作噪音降低至45分貝左右。白天無太大影響，夜間安靜的時候會比較明顯。
對比常規360水冷散熱器超頻性能測試：少核低溫更能超
測試目標：測試在低溫與常溫環境下，TEC水冷散熱器與傳統水冷散熱器對於衝擊少量核心的超高頻的狀態區別。
測試方式：通過XTU設置，逐級提升Intel Core i9-10900K其中四個核心的頻率，直至不穩定狀態，記錄其頻率，功耗，以及理論性能分數。不過該測試只能反映CPU個體的性能表現，受制於不同CPU的體質，測試結果未必能在同型號另一顆CPU上覆制。測試過程涉及超頻過程反覆的調試比較繁複，本文直接公佈測試相關結果。
經反覆驗證後，開啟CRYO智能散熱模式的ML360 SUB-ZERO最終可以讓我們手上這顆i9-10900K穩定在四核5.6Ghz（此時自適應電壓上限設置為1.46V，實際工作電壓為1.39V），並且能夠通過R23的但線程測試，3DMARK Fire Strike Extreme與Time Spy跑分。而傳統水冷PWM模式下的ROG STRIX LC 360 RGB，僅能在同設置下進入桌面，開啟R23測試後很快會宕機，無法通過使用測試。確實低溫區間更符合CPU晶圓特性，溫度降低意味著功耗與電壓的需求同步降低，頻率反而能過獲得大幅提升。
在酷冷至尊ML360 SUB-ZERO幫助下，i9 10900K達到的高頻狀態也確實能夠讓CPU在傾向少核性能的應用中得到更大的性能收益。在CINEBENCH R23的單線程測試中，TEC壓制下的高頻i9 10900K得到了1439分，相比傳統AIO水冷默頻的1301分性能提升約9.5%。
在代表DX11 2K分辨率遊戲的3DMARK Fire Strike Extreme測試中，TEC製冷條件下的OC 5.6GHz i9-10900K達到32485分，性能相比傳統AIO水冷默頻的27834分提升約14%。
在代表DX11 2K分辨率遊戲的3DMARK Time Spy測試中，TEC製冷條件下的OC 5.6GHz i9-10900K達到13899分，性能相比傳統AIO水冷默頻的11018分提升約20%。
在CINEBENCH的單線程測試中，依靠TEC的低溫優勢，CPU整體的電壓與功耗均較低。除了那顆高頻工作的核心溫度保持在49℃，其餘核心均維持在與低於室溫的23℃左右。測過過程中所有核心頻率均上過5.6GHz。
最後，我們衝擊了一下手上這顆i9-10900K的頻率極限，在BIOS中僅開啟兩個核心的情況下，自適應功耗設置為1.5V，留下了這張5.8GHz i9-10900K的CPU-Z截圖，不過因為體質原因，無法通過任何負載測試。
總結：將理論應用於實踐的首次探索
通過對酷冷至尊ML360 SUB-ZERO詳細測試後，我對這顆全球首個TEC半導體制冷散熱器有了更全面也更新的認識。它可能和我們在測試前預想的不太一樣，雖然冠以“半導體制冷”“黑科技”的名號，但ML360 SUB-ZERO的長處，並非在常溫的傳統全核超頻下與傳統水冷一爭高下（當然我們本次使用的參照物 ROG STRIX LC 360 RGB也屬於頂級性能的傳統水冷之一） 。
酷冷至尊ML360 SUB-ZERO最大的意義是在於，與Intel一同開啟了探索CPU如何在低溫低功耗條件下達到超高頻區間的可能性，這是在傳統常溫下是不可能做到的。可能很多讀者會說“Intel是不是瘋了，還想要利用TEC來擠一擠14nm+++++的牙膏？”“費勁心思搞出這玩意，效果也沒比傳統散熱好多少，就是為了壓自家的火爐？”
其實不是的。這是一個全新的CPU工況領域，除了極客玩家通過不可控的液氮超頻進行過過於極端的探究，普通DIY玩家用再貴的風冷/水冷也無法體驗到這種“另闢蹊徑”的感受。Intel CRYO項目也並非為了解決當下的問題，更多是面向未來產品方向的可能性做的嘗試。正如酷冷至尊20年前“勇敢”的創造出首款風冷熱管散熱器，15年前“將簡單問題複雜化”設計出的120一體式水冷。若幹年後，我們回頭去看那些吃第一個螃蟹的的人，可能會有不同的評價。ML360 SUB-ZERO就是當下的酷冷至尊，在散熱領域做出的又一次探索。
TEC半導體制冷並非全新技術，這是一位理論概念已存在了100多年，且實際應用於工業，航天，軍事領域已經幾十年的老朋友。從概念上來說，TEC半導體制冷散熱器所具備的優勢特性，的確能夠與PC主機硬件有一個好的結合。假如未來量產後的成本能夠大幅度降低，將這個目前看上去挺神秘的“黑科技”下放到常規的240水冷並適當提升售價，對終端用戶來說，將不僅僅是安裝了一個散熱器，它還是一個夠發揮自己獨特屬性，將硬件，軟件和固件的組合幫用戶提升額外性能的工具。對於這樣的全新“外掛”，ML360 SUB-ZERO就是酷冷至尊交給我們的第一份打樣，甚至它不需要獲得普通用戶現階段的認可。因為在巨人的藍圖中，散熱器與CPU協同工作模式的未來方向，已經開始起航。
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