Системы охлаждения центрального процессора

Оглавление

Введение

Радиатор

Интерфейс между чипом и радиатором

Аэрогенные системы

Аэрогенные системы с элементами Пельтье

Гидрогенные системы

Криогенные системы

Циклические тепловые трубки

Электроосмос

Влияние низких температур на работу электронных схем

Нитрогенные системы

Программные средства охлаждения процессора

Заключение

Литература

Введение

В последнее время складывается такая ситуация, что развитие существующих средств охлаждения микропроцессоров не успевает за увеличением выделяемой ими тепловой мощности. Модернизация технологических процессов, влияющих на потребляемую отдельным транзистором мощность, на практике не позволяет эффективно "термокомпенсировать" всевозрастающее количество этих самых транзисторов на кристалле. И традиционные процессорные кулеры уже едва справляются с охлаждением новых горячих "камней".

По сложившимся стандартам все полупроводниковые приборы, которые характеризуются выделяемой мощностью менее 3 Вт, могут функционировать без дополнительных теплоотводов. Микропроцессоры 8080, 8086, 80186, 80286 и 80386 прекрасно работали без каких-либо кулеров благодаря тому, что выделяемая ими мощность была порядка тех же 3 Вт, и они намертво впаивались в материнскую плату, используя ее в качестве дополнительного теплоотвода. i80486 стал первым "сокетным" процессором для РС, и он же первым потребовал специализированного охлаждения (впрочем, тогда было достаточно маленького кулера, примерно соответствующего габаритам систем охлаждения современных low-end видеокарт). С появлением Pentium II, Intel заявила, что наступил конец света для сокета, на нем нельзя сделать много дешевого кэша, он не обеспечивает должного охлаждения, и теперь всем миром пора переходить на слоты. AMD пошла следом и после сокетных 486, К5, К6, К6-2, К6-3 стала делать первые слотовые К7 (Athlon). С точки зрения отвода тепла идея была, в общем-то, неплохая, однако в силу ряда причин через пару лет все вернулось к старым добрым сокетам. Выделяемая процессорами мощность неуклонно повышалась, кулеры эволюционировали: росла полезная площадь теплоотводов, увеличивались - диаметр вентилятора, скорость его вращения и, естественно, шум, но ничего принципиально нового так и не появилось.

Сегодня, уже немыслимо представить, что новый процессор может появиться без анонсирования характеристик тепловыделения и энергопотребления. Почему вообще возникают претензии к теплу и почему процессор не может работать при температуре градусов в 200? Физика, конечно же. Начнем с того, что тепло никогда не сказывалось положительным образом на надежности электронных компонентов. Впрочем, пора перейти к более практическим вопросам. Однако, сперва нам придется затронуть некоторые теоретические основы предмета и поговорить об отводе тепла от процессора. Для начала речь пойдет о термопастах и радиаторах.

Радиатор

Здесь, на всякий случай стоит коснуться разницы между теплом и температурой. Радиатор не снижает температуру чипа! Он просто увеличивает поверхность, соприкасающуюся с воздухом, за счет чего улучшается отвод тепла. Достаточно простая вещь, но, почему-то, не всегда очевидная. Радиатор позволяет сделать так, что тот же процессор для воздушных потоков, грубо говоря, выглядит как пластина площадью не в 100 квадратных миллиметров, а, например, в 1000. Впрочем, на подобные площади в компьютере вам вряд ли кто-то позволит претендовать, так что сегодняшний радиатор для мощных процессоров - это весьма небольшая трехмерная вещица, чей эквивалент в двухмерном виде порой мог бы с легкостью растянуться на всю площадь корпуса вашего PC.

Впрочем, площадь, как ни крути, и как эффективно объем радиатора не используй, все же является ограниченным ресурсом. Когда она заканчивается, в действие вступает следующий шаг защиты - использование теплопроводных свойств различных материалов. В свое время стандартом в этой области являлся алюминий, прекрасно справлявшийся с отводом тепла от относительно холодных чипов вплоть до конца 90-х годов.

Однако, с годами, с чипами происходила одна характерная метаморфоза: их площадь непрерывно сокращалась, а температура так же непрерывно росла. В результате, если раньше мы имели дело с большим чипом под большим радиатором, т.е., источник тепла по отношению к радиатору был примерно равномерно распределен по всей его площади, а скорость потока воздуха была относительно слабой, поскольку речь шла либо о радиаторе самом по себе, либо о простеньком слабеньком вентиляторе. В таких условиях, конечно же, алюминий был неплохим вариантом.

Медь здесь было использовать просто бессмысленно - медный радиатор тут обеспечивал бы примерно те же параметры, будучи втрое тяжелее, а также труднее в обработке и дороже. Однако, когда чипы начали меняться вышеописанным образом, а вентиляторы в кулерах начали становиться все мощнее и мощнее, медь явно стала вырываться вперед. При относительно высоких скоростях потока воздуха, и малой площади чипа, разница в термальном сопротивлении одинаковых радиаторов из меди и алюминия может составлять до 30 с лишним процентов. Хотя, конечно, троекратная разница в весе при этом остается.

Впрочем, существуют и более интересные в этом смысле материалы. Например, разнообразные формы углерода. От природного графита до искусственных алмазов, которые давно

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать