Technologie současného a budoucího chlazení

Technologie současného a budoucího chlazení
, , článek
Jednotlivé komponenty počítačů díky svým vysokým taktům, otáčkám a technologii na samé hranici použitelnosti, vyžadují stále účinnější chlazení a vše napovídá tomu, že bude hůř. Proto se podíváme na stav PC chlazení dnešních dnů a nastíníme si i budoucnost.
K oblíbeným
Kapitoly článku:
reklama
Nejdříve si probereme, nebo pro některé spíše zopakujeme, základy správného odvádění tepla od jeho zdroje, protože ničím jiným chlazení v podstatě není. Komponenty v PC se v dnešní době nejčastěji chladí stále ještě s pomocí kovového pasivu, který může být ovíván vzduchem tlačeným, nebo v několika případech i tahaným, s pomocí ventilátoru. A jak že se tepelná energie ze zahřáté komponenty přes chladič uvolňuje? V tomto případě jsou relevantní 3 pojmy – vedení, vyzařování a proudění tepla.

Vedení – za vedení tepla jsou odpovědné kmitající částice narážející na sebe a předávající si kinetickou energii, čímž se teplo přenáší uvnitř materiálu. Zde je zapotřebí přímého fyzického kontaktu, takže vedení se uplatňuje hlavně při přesunu tepla od komponenty na chladič, nebo samozřejmě přímo v těle samotného chladiče.

Vyzařování – přesněji elektromagnetické vyzařování ke své funkci nepotřebuje zhola nic, jen zahřátý chladič. Tepelná energie je jednoduše vyzářena do svého okolí a její množství záleží na materiálu a barvě chladiče. Černá barva vyzařuje nejlépe, ale to neznamená, že černé chladiče jsou nejlepší. Ve skutečnosti je množství vyzářeného tepla v tomto případě zanedbatelné.

Proudění – teplo se přenáší pohybem chladicího média (u PC tedy typicky vzduch nebo voda) přes žebroví chladiče. Logicky, čím rapidnější je obměna média, tím efektivněji se teplo dostává z chladiče pryč.


Chladič pro procesor i486 – dnes by stačil leda pro čipové sady

A jaké další zákonitosti u PC chlazení ještě máme? V první řadě platí závislost teploty vzduchem chlazené komponenty na teplotě okolního vzduchu. Tato závislost ovšem není tak bezprostřední, protože okolní vzduch a jeho cíl mají mezi sebou ještě většinou počítačovou skříň, samotný pasiv a teplovodivou pastu. Tyto všechny tvoří tepelnou bariéru, se kterou je nutno počítat a hlavně pokusit se její vliv omezit na minimum.



Klasický průběh vzduchu přes PC skříň

Počítačová skříň, jako první na ráně, musí být vyřešena tak, aby se v ní vzduch obměňoval co možná nejrychleji. Asi nepřekonatelným způsobem, jakým tohoto lze docílit, je starý dobrý průvan – takový, který předčí i otevřenou bočnici. Pomalu ale jistě na to přicházejí také výrobci i levnějších skříní a přestávají klást ventilátorům, respektive vzduchu z nich, překážky. Co ale ve většině případech zůstalo, jsou ostré, vyražené hrany u úchytů ventilátorů. Těch se nevyvarují ani renomovaní výrobci a to je docela škoda. Ale to už mluvíme spíše o tichém, než účinném chlazení.



Pasivní chladiče


Co se týče samotných pasivů, jakožto velice důležitých součástí chladicího řetězce, u nich záleží hlavně na použitém materiálu, tvaru, aktivní ploše, vyřešené aerodynamice, kvalitě zpracování a způsobu uchycení.

Materiál – až na povrchové úpravy, samotné hlavní materiály známe u PC chladičů jen dva a to hliník a měď. Výhodu mědi v podobě větší tepelné vodivosti snad už nemusím připomínat, stejně jako její nevýhody ve větší hmotnosti, ceně a horší zpracovatelnosti.

Tvar – donedávna jsme znali v podstatě jen dva tvary – klasické chladiče s rovnoběžnými žebry a turbíny, které ve své době zbytečně předražené uvedl výrobce Titan. Nyní už si výrobci meze opravdu nekladou a vznikají tak chladiče, u kterých má člověk pocit, že svůj tvar získaly spíše kvůli dobrému vzhledu, než chladicí efektivitě. Chladič by tedy měl být uzpůsoben tak, aby na svou hmotnost nabídl co největší plochu vystavenou proudícímu vzduchu – aktivní plochu. Další věcí je samotný způsob zpracování materiálu do požadovaného tvaru, jenž má na svědomí i velmi důležité opracování styčné plochy pro chlazenou komponentu, ale na toto se blížeji podíváme o něco dále.

Aerodynamika – navrhnout tvar chladiče tak, aby efektivně pracoval s proudem vzduchu není tak jednoduché, jak by se mohlo zdát. Samozřejmě je vždy nejlepší mít co největší plochu, ovšem větší plocha znamená víc žeber blíže u sebe, což s sebou přináší nevýhodu v podobě zvýšeného aerodynamického odporu, který musí být překonán silou ventilátoru. Nehledě na to, že návrh chladiče přímo ovlivňuje i míru hluku vytvářeného proudícím vzduchem.

Kvalita zpracování – platí, že výrobci si vesměs drží svoji úroveň zpracování, a tak se veskrze můžeme spolehnout, že výrobci jako Zalman nebo Thermalright si budou držet svou úroveň, i když za vyšší cenu, než bychom dali za podobné (někdy i designově identické), hůře zpracované chladiče. Vynikající kvalitou zpravidla rozumíme dokonale rovnou a hladkou styčnou plochu, minimalizovaný tepelný odpor v těle chladiče a dobře navržený způsob uchycení.

Způsob uchycení – co se týká chladičů procesorů, způsob uchycení je v dnešní době již uspokojivě vyřešen, ovšem není to tak dávno, kdy v době Morganů a Spitfirů si lidé rozmýšleli jejich koupi právě kvůli tomu, že způsob uchycení chladičů z nich dokázal v okamžiku udělat nefunkční zmetek s ulámanými kraji. Záleží samozřejmě na konkrétním chladiči a na šikovnosti při montáži. Nezřídka kdy se také dařilo ulamovat packy na socketu, čímž se obzvláště trapně znehodnotila celá základní deska.
reklama
Nejnovější články
TSMC výrazně navyšuje kapitálový rozpočet až na 28 mld. USD TSMC výrazně navyšuje kapitálový rozpočet až na 28 mld. USD
A okamžitě nás může napadnout, jak moc je toto rozhodnutí ovlivněno plány společnosti Intel outsourcovat výrobu svých čipů, o čemž se však stále ještě rozhoduje a těžit z toho může právě společnost TSMC.
Dnes, aktualita, Jan Vítek
NVIDIA se pochlubila novým RTX On trailerem na ruský Atomic Heart NVIDIA se pochlubila novým RTX On trailerem na ruský Atomic Heart
Dle krátké ukázky by se dalo mluvit o ruské verzi hry Control, neboť jde také o 3D FPS akci v uzavřených prostorách s notnou dávkou paranormality, hlavní hrdina je rovněž vládní agent a i zde půjde o hru, v níž se mají ukázat výhody ray tracingu a DLSS.
Dnes, aktualita, Jan Vítek
Japonské supravodivé adiabatické CPU vyzkoušeno na 2,5 GHz Japonské supravodivé adiabatické CPU vyzkoušeno na 2,5 GHz
Skupina výzkumníků z Národní univerzity v Jokohamě vyzkoušela v praxi supravodivý procesor nataktovaný na 2,5 GHz. Jedná se o CPU zvané MANA, aneb Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture. 
Dnes, aktualita, Jan Vítek2 komentáře
Měsíc by chtěli využít i astronomové a osadit jej teleskopy Měsíc by chtěli využít i astronomové a osadit jej teleskopy
Návrat na Měsíc dává velkou naději také astronomům, kteří jej vidí jako vhodnou základnu pro budoucí teleskopy. Možná že tak budeme v budoucnu mluvit nejen o vesmírných, ale také o měsíčních teleskopech a podobných zařízeních.
Dnes, aktualita, Jan Vítek1 komentář
NASA: raketa SLS je po testu v pořádku, proč ale skončil předčasně? NASA: raketa SLS je po testu v pořádku, proč ale skončil předčasně?
Závěrečný test hlavního stupně rakety SLS v rámci série zvané Green Run proběhl na konci minulého týdne a měla představovat ideálně osmiminutový zážeh čtyř motorů RS-25. Test byl ale brzy zastaven a my jsme byli zvědaví na příčinu. 
Dnes, aktualita, Jan Vítek