電腦CPU散熱模組的技術發展策略

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彭效武(Shiaw-Wuu Perng) 查詢紙本館藏

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高階主管企管碩士班

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電腦CPU散熱模組的技術發展策略

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摘要(中)

本研究目標係針對CPU散熱系統相關的現有與發展中的科技為中心，探討與建立散熱系統的技術競爭策略。由於半導體製程的持續精密發展及個人電腦的執行功能與速度期望要求不斷上升，因此PC機殼內部的各部件功能亦逐漸成長，但硬體運轉衍生的多餘功率消耗，累積熱能造成溫度增高，對溫度敏感的半導體功能產生不穩定與燒毀的結果。傳統的銅鋁合金之散熱器很難在狹小的空間裡有效降低CPU過熱現象，因此散熱模組如何有效地控制機殼內的溫度，已經成為一台個人電腦功能與壽命的重要指標。本文先針對傳統及具有創新發展的散熱系統做整理分析與分類，將散熱技術的種類區分為散熱器、熱導管散熱模組、蒸汽腔板散熱系統及微型冷卻器等四類，探討其周圍網絡環境關鍵因素及內在優劣的交互影響，進行初階SWOT分析與問卷分析，以篩選初階因素，進行配對組合策略包括SO、WO、ST及WT策略，最後藉由技術發展規劃與競爭優勢的策略思考，劃分組合策略為五項，包括領先創新型、發展防禦型、應用改良型、跟隨模仿型與機會主義型，提供CPU散熱技術策略發展之參考。本研究的策略成果可以提供散熱產品公司在此技術發展策略架構上，建立其獨特的技術發展藍圖，滿足企業專屬的技術規劃需要。

摘要(英)

The study object is to investigate and establish the technology competitive stategy for CPU cooling systems. As the successfully continuous development of semiconductor process and the extended requirement of the multi-function performances of PC, the CPU speed and the consuming power are increased obviously. The increased power results in the rising of the temperature in PC and the harmful effects upon the semiconductor‘s operations. Recently, the conventional copper/aluminum cooler is confronting the difficulty of efficiently dissipating enough heat from high-power PC in a cramped space. The heat dissipation technology is an important index for the performance and life-span of the newly issued CPUs. The beginning of the study is to analyze and classify several conventional and new cooling technologies into four types which are the fin cooler, the micro heat-pipe module, the vapor chamber cooling system, and the micro cooler. Basic SWOT analyses and the questionnaire have been completed after the investigation of the external network key factors and the internal strength-weakness factors. Refined SWOT analyses are then accomplished to generate strategies for SO, WO, ST, and WT combinations. Combined strategies are categorized into five competitive-advantage strategies which are of innovation, defense, improvement, follower, and opportunist. The outcome of the study provides the framework of the technological development strategy for those enterprises providing cooling solutions of CPU to establish their specific technology roadmaps.

關鍵字(中)

★ 蒸汽腔板
★ 微型冷卻器
★ 散熱
★ CPU
★ 技術
★ 策略
★ 熱導管
★ SWOT

關鍵字(英)

★ Heat Pipe
★ Vapor Chamber
★ Micro Cooling System
★ Technology
★ CPU
★ Cooling
★ SWOT
★ Strategy

論文目次

論文提要 i
中文摘要 ii
Abstract iii
誌謝辭 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 4
1.3 研究目的與範圍 5
1.4 研究流程 6
第二章文獻探討 8
2.1 電腦CPU的發展趨勢 8
2.2 散熱技術的種類與趨勢 12
2.2.1 散熱器 14
2.2.2 熱導管 17
2.2.3 蒸汽腔板 21
2.2.4 微型冷卻器 23
2.2.5 散熱技術的趨勢 25
2.3產業現況 26
2.4策略與競爭 28
2.4.1 競爭策略 28
2.4.2 技術與競爭優勢 32
2.4.3 技術策略 33
第三章研究方法與設計 35
3.1 研究架構 35
3.2 研究方法 36
3.3 資料蒐集 37
第四章研究分析與討論 38
4.1 外部因素評估 38
4.1.1 經濟力量 38
4.1.2 科技力量 39
4.1.3 外部競爭力量 40
4.2 內部因素評估 41
4.3 SWOT矩陣分析 41
4.4 SWOT因素問卷分析與配對發展策略 44
第五章結論與建議 50
5.1 結論與建議 50
5.2 未來研究方向 51
5.3 研究限制 51
參考文獻 53
附錄A CPU散熱器SWOT問卷 57
附錄B CPU散熱器SWOT問卷回收數據 62
表目錄
表1-1 英特爾的各階段CPU包含的電晶體數目 2
表1-2 英特爾的各階段CPU最大熱生量與製程 3
表1-3 AMD的各階段CPU最大熱生量與製程 3
表1-4 Mini PC MB體積 6
表2-1 2004年上半年Intel CPU的製程路徑 11
表2-2 Intel Prescott與P 4的規格的預測比較 11
表2-3 各種散熱器鰭片功能與技術之間的比較 16
表2-4 各類風扇軸承功能與成本比較 17
表2-5 全球PC 散熱組件產值估計 26
表2-6 國內主要散熱產品生產廠商 27
表2-7 十三種可行策略的定義 30
表2-8 三種一般性策略關連性 31
表2-9 一般性策略的風險 31
表2-10 適合同時取得成本領導與差異化優勢的時機 31
表2-11 產品技術與一般策略 32
表2-12 技術領先與競爭優勢 33
表2-13 技術授權的限制情況 33
表3-1 SWOT矩陣之相關策略 36
表4-1 初階的散熱器SWOT矩陣 42
表4-2 初階的熱導管散熱模組SWOT矩陣 42
表4-3 初階的蒸汽腔板散熱模組SWOT矩陣 43
表4-4 初階的微型冷卻器SWOT矩陣 43
表4-5 散熱器SWOT矩陣 45
表4-6 熱導管散熱模組SWOT矩陣 46
表4-7 蒸汽腔板散熱模組SWOT矩陣 47
表4-8微型冷卻器SWOT矩陣 48
表4-9 四項散熱技術的五項技術策略（領先、發展、應用、追隨及機會）分類 49
圖目錄
圖1-1 CPU包含的電晶體數目演進的趨勢 1
圖1-2英特爾處理器熱量密度的趨勢預估 3
圖1-3 NB專用的散熱模組 5
圖1-4 本研究流程 7
圖2-1：AMD CPU製程路徑圖 8
圖2-2 Intel CPU時脈與功率發展圖 9
圖2-3 AMD CPU時脈與功率發展圖 9
圖2-4 Intel P4 組件剖面圖 12
圖2-5 熱導管及熱散佈板的組合 13
圖2-6 三種的傳統耆片式散熱模組 14
圖2-7 一般金屬材質的導熱能力 14
圖2-8 發泡鋁三明治 16
圖2-9 顯示各類散熱鰭片的散熱效果與成本之間的比較 16
圖2-10 熱導管結構與熱傳功能區段 20
圖2-11 毛細蕊製程的熱阻隨熱導管長度改變而變化 20
圖2-12 熱導管備遠端吸熱能力與散熱特性 20
圖2-13 NB中以熱導管為主的散熱模組 21
圖2-14 迴路式熱導管示意圖 21
圖2-15 蒸汽腔板內部結構與散熱鰭片 22
圖2-16 有散熱鰭片的蒸汽腔板散熱器 22
圖2-17 微溝槽與冷卻液 24
圖2-18 Hitachi的NB專用水冷式微泵浦散熱器 24
圖2-19 微熱管形狀示意圖 25
圖2-20 微熱管結構示意圖 25
圖2-21 各型散熱操作方法與能力示意圖 26
圖3-1 本研究的三階段架構 36
圖4-1 微通道與微型泵浦的遠端散熱系統 40

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指導教授

王存國(Eric T. G. Wang)

審核日期

2004-7-15

推文